《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》學(xué)習(xí)心得

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1、《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》學(xué)習(xí)心得 自動(dòng)化一班 劉文杰 20151506087 時(shí)間過(guò)得真快，為期一學(xué)期的《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》的學(xué)習(xí)就快結(jié)束了。還清晰記得開學(xué)初剛拿到這本書的時(shí)候，面對(duì)如此厚的一本書，彷佛感受到了今后學(xué)習(xí)的艱辛。剛開始接觸時(shí)，感覺這門課真的很難，雖然時(shí)間花得比較多，但還是收效甚微。在后來(lái)的幾個(gè)星期，我下定決心堅(jiān)持預(yù)習(xí)，在自己的努力下，終于跟上了老師的思路和進(jìn)度，收效與時(shí)間成正比。總的來(lái)說(shuō)，感覺對(duì)這門課程的吸收還是比較理想的。 很高興自己能夠遇上如此負(fù)責(zé)的老師。每次上課聽著老師親切的聲音和不間斷的講解，我都彷佛能夠看到老師辛苦備課的情形。聽了老師的課后，我對(duì)書中內(nèi)容的了解更加清晰

2、和深刻了，課后不用花很多時(shí)間來(lái)鞏固，有種事半功倍的成就感。老師對(duì)作業(yè)的要求也使我獲利不少，因?yàn)槔蠋熋看谓蛔鳂I(yè)后都會(huì)仔細(xì)講解一番。我覺得這樣自己能夠更加積極主動(dòng)地去對(duì)待作業(yè)，可以更加自由地支配作業(yè)、預(yù)習(xí)、鞏固的時(shí)間，使時(shí)間的利用率最高。另一方面，我覺得老師不僅是傳授我們知識(shí)，更是教我們?nèi)绾巫鋈?，尤其是在守時(shí)和尊重人方面。要想獲得他人的尊重，首先要學(xué)會(huì)尊重他人。 上完了這學(xué)期的《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課，收獲了很多，既擴(kuò)充了自己的知識(shí)和思維，又懂得如何更加完善地做人。第一，掌握一些思考的方法，對(duì)待問(wèn)題比較嚴(yán)謹(jǐn)。解決一個(gè)問(wèn)題，應(yīng)該選用正確的方法，否則將會(huì)很難甚至無(wú)法解決一個(gè)問(wèn)題。例如，在求不同組態(tài)負(fù)反

3、饋的電壓放大倍數(shù)時(shí)，不同組態(tài)有不同的方法，方法上必須要對(duì)應(yīng)。對(duì)于同一問(wèn)題的不同解法，尤其要注意方法的適用范圍，在合適的范圍內(nèi)使用方法。例如，在用微變等效電路求解有關(guān)基本放大電路時(shí)，只有輸入信號(hào)是低頻小信號(hào)時(shí)才成立，否則會(huì)造成很大的誤差甚至是錯(cuò)誤。在分析一些比較復(fù)雜的問(wèn)題時(shí)，要學(xué)會(huì)站在更高的層次看待問(wèn)題，要學(xué)會(huì)模塊化地分析問(wèn)題而不局限于其中的每個(gè)元件。例如，在運(yùn)算放大電路分析中，在掌握基本模塊如反相比例運(yùn)放、同相比例運(yùn)放等的前提下，對(duì)一些較為復(fù)雜的電路，可利用疊加原理看成是這些基本模塊的疊加，從而簡(jiǎn)化問(wèn)題的分析。第二，對(duì)一些工程思想有了初步的認(rèn)識(shí)。俗話說(shuō)：人無(wú)完人。當(dāng)然作為每個(gè)具體的電路，在具有

4、優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)肯定具有缺點(diǎn)的。我們分析問(wèn)題的時(shí)候，不能一味地鉆牛角尖，幻想找到一個(gè)能夠十全十美解決問(wèn)題的方法。很多時(shí)候，我們可以根據(jù)實(shí)際的要求，作一些合理的近似。先主要考慮最主要因素的影響，而忽略一些次要因素的影響，然后再在主要因素主導(dǎo)的方向下，結(jié)合實(shí)際的要求考慮其他次要因素。這樣做往往能很大程度上簡(jiǎn)化問(wèn)題，但又不會(huì)產(chǎn)生很大的誤差。最后，自己更加深刻體會(huì)到了守時(shí)的重要性。雖然我們不能駕馭時(shí)間，但時(shí)間觀淡薄的人將不會(huì)有很大的成就。守時(shí)不是一種形式，而是一種態(tài)度！ 黑夜中的船因有燈塔而不會(huì)迷失方向，而我堅(jiān)信：《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課上的收獲，將使我終生受用。 模擬信號(hào)隔離應(yīng)用中隔離放

5、大器設(shè)計(jì)的黃金法則 自動(dòng)化二班 20151506012 崔海龍 在電機(jī)和電子設(shè)計(jì)中經(jīng)常需要對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行隔離。模擬信號(hào)可以承載代表電壓、電流、溫度、壓力、位置和流量等物理世界的信息，這些模擬信號(hào)通常必須在具有較大電平差，或者模塊接地面間具有感應(yīng)電氣噪聲的場(chǎng)合，由一個(gè)電路模塊傳送到另一個(gè)。這些常見的電路問(wèn)題可能會(huì)影響數(shù)據(jù)的精確性、破壞測(cè)量系統(tǒng)，甚至于威脅到使用者的安全。 隔離放大器提供了一個(gè)可以解決這些問(wèn)題的簡(jiǎn)單且高性價(jià)比的方案。這個(gè)方案通過(guò)采用Sigma-Delta模數(shù)轉(zhuǎn)換器和光電耦合技術(shù)，在電氣隔離屏障后精確地重建輸入信號(hào)。采用微型化可自動(dòng)插入封裝供貨，使用這些隔離放大器進(jìn)行設(shè)計(jì)就如同

6、將信號(hào)連接到輸入并取得隔離后輸出一樣簡(jiǎn)單(參見圖1)。 圖1：隔離放大器在模擬信號(hào)隔離電路中的使用。 部分使用隔離放大器的應(yīng)用包括模數(shù)轉(zhuǎn)換接口、熱電偶和轉(zhuǎn)換器等感應(yīng)電路、病患監(jiān)測(cè)設(shè)備、電機(jī)速度和位置測(cè)量電路、音頻和視頻放大器，以及電源供應(yīng)器中的電壓反饋等。圖2顯示了隔離放大器應(yīng)用在電機(jī)控制系統(tǒng)中作為電流傳感器的典型應(yīng)用，基于這個(gè)電路，我們將討論幾個(gè)“應(yīng)該和不應(yīng)該”的做法，幫助大家利用隔離放大器輕松實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)隔離設(shè)計(jì)。 圖2：電機(jī)控制電路中使用的隔離放大器電流傳感器。 電源供電 應(yīng)該為隔離放大器VDD1和VDD2提供獨(dú)立電源 在圖2的電路中，來(lái)自于高壓(或高電位)端的信號(hào)

7、必須和低壓(低電位)端隔離，同樣的VDD1和VDD2電源也一樣需要隔離。在這個(gè)例子中，高電壓端電源VDD1可以由推動(dòng)高電壓端功率晶體管的電源供應(yīng)器取得，而在低電壓端，VDD2則可以連接到通常會(huì)和交流市電隔離的控制器電源。同樣的，GND1和GND2也應(yīng)該各自獨(dú)立。 不應(yīng)該忽略VDD1和VDD2的旁路電容 ACPL-C78X使用Sigma-Delta過(guò)采樣技術(shù)將模擬輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為可以通過(guò)光學(xué)屏障傳送的高速位流，在輸出端，這個(gè)位流再通過(guò)模擬濾波器過(guò)濾并重建輸入信號(hào)。需要旁路電容的主要原因在于隔離放大器中信號(hào)的高速數(shù)字特性。在印刷電路板上，旁路電容C1和C3必須盡可能地接近各自的隔離放大器引腳。

8、注應(yīng)該意電源接腳上的電壓瞬變 電源連接線上過(guò)大的電壓瞬變可能造成電氣過(guò)載情況下器件的損壞，電源引腳上的浪涌也可能會(huì)觸發(fā)器件進(jìn)入鎖定(latch-up)狀態(tài)。除了在電源引腳上連接旁路電容外，也可以通過(guò)其他方式來(lái)減輕電源上的噪聲和紋波，例如在穩(wěn)壓器的輸入上串接一個(gè)電阻或電感，就可以和穩(wěn)壓器的輸入旁路電容形成一個(gè)低通濾波器來(lái)減輕紋波。 連接輸入端 應(yīng)該在輸入端加入RC抗混疊濾波器 在輸入端加入抗混疊濾波器，如圖2中由R2和C2所構(gòu)成的RC低通濾波器，可以避免高頻噪聲混疊到較低頻率，造成輸入信號(hào)的干擾。RC低通濾波器也在可靠性上扮演了非常重要的角色，它可以有效減輕靜電放電和電氣過(guò)載時(shí)流經(jīng)隔離放大器

9、輸入電路的瞬變浪涌。 應(yīng)該采用差動(dòng)輸入模式以取得較佳共模噪聲抑制能力 在圖2中，ACPL-C78X采用了單端輸入方式連接。由于該隔離放大器擁有全差分式輸入結(jié)構(gòu)，因此建議使用差分輸入連接方式，如圖3中的平衡輸入模式來(lái)取得較好的性能。兩根引腳上信號(hào)取樣時(shí)的開關(guān)動(dòng)作所帶來(lái)的輸入電流會(huì)在濾波器電阻上取得平衡并且相互抵消，感應(yīng)到其中任何一根引腳上的噪聲會(huì)通過(guò)電容C耦合到另一根而形成共模噪聲，隔離放大器對(duì)此共模噪聲加以抑制從而防止其對(duì)輸出信號(hào)造成干擾。RA和RB的典型值為22Ω，C則為10nF。 圖3：經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化的差分輸入連接。 在高噪聲應(yīng)用中使用隔離放大器應(yīng)該注意閂鎖效應(yīng) CMOS器件的閂鎖效應(yīng)

10、風(fēng)險(xiǎn)必須要仔細(xì)考慮，特別是直接連接到易受經(jīng)常出現(xiàn)瞬變?cè)肼曈绊懙男盘?hào)源時(shí)。ACPL-C78X的模擬輸入結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)上考慮了經(jīng)常發(fā)生在高噪聲應(yīng)用環(huán)境，例如電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備和其他電源逆變系統(tǒng)中的瞬變和浪涌，其它可能在輸入上造成電壓瞬變的場(chǎng)合包括短路和過(guò)載。ACPL-C78X經(jīng)過(guò)-2V到6V的直流電壓測(cè)試，加上高達(dá)-6V的瞬變電壓兩秒鐘，并未發(fā)生閂鎖反應(yīng)或器件受損的情況[1]。 應(yīng)該檢查VIN+和VIN-到GND1接地的輸入共模電壓 隔離放大器的差模輸入采用全差分開關(guān)電容電路實(shí)現(xiàn)。與使用具備差分式輸入的隔離放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器類似，設(shè)計(jì)工程師必須了解通常會(huì)在數(shù)據(jù)手冊(cè)中標(biāo)明的輸入共模電壓。舉例來(lái)說(shuō)，ACPL-

11、C78X的產(chǎn)品數(shù)據(jù)手冊(cè)就標(biāo)明VIN+和VIN-的工作輸入電壓限制為2V，超過(guò)這個(gè)限制就可能會(huì)損害增益和系統(tǒng)的性能[1]。 隔離 不應(yīng)該混淆隔離電壓和工作電壓 在設(shè)計(jì)模擬信號(hào)隔離電路時(shí)，設(shè)計(jì)工程師必須考慮到隔離放大器的隔離電壓和連續(xù)工作電壓，以確保產(chǎn)品符合相關(guān)的安全標(biāo)準(zhǔn)。隔離電壓代表了在輸入和輸出上可以短暫承受的電壓大小，依UL 1577標(biāo)準(zhǔn)，Avago的每一個(gè)隔離放大器都通過(guò)加上大于或等于1.2倍額定電壓一秒鐘進(jìn)行驗(yàn)證和安全性測(cè)試，泄漏電流? 5μA，例如通過(guò)5000Vrms[2]驗(yàn)證的ACPL-C78A在批量生產(chǎn)測(cè)試中，每個(gè)器件都以≥6000Vrms進(jìn)行一秒鐘測(cè)試。隔離電壓是一個(gè)不應(yīng)該被

12、視為輸入輸出連續(xù)電壓的絕緣電壓規(guī)格。 工作電壓則是系統(tǒng)保證可以持續(xù)安全工作而不會(huì)傷害隔離屏障的最高電壓值，依IEC/EN/DIN EN 60747-5-2，ACPL-C78X系列的最高工作絕緣電壓為1140Vpeak，并且可以在806Vrms下連續(xù)工作。如果需要1000Vrms的工作電壓，那么可以使用HCNR201[3]，如果891Vpeak就可以滿足設(shè)計(jì)要求，HCPL-7800A[4]也可以是一個(gè)選擇。HCNR201和HCPL-7800A都是安華高科技公司所提供的高線性模擬光電耦合器產(chǎn)品。 電流感應(yīng)的分流器選擇 搭配分流電阻，隔離放大器可以形成隔離電流傳感器，分流器的選擇通常是在最低功

13、耗和最大精確性間進(jìn)行折中。較小的電阻值可以降低功率耗損，但較大的電阻值則可以通過(guò)使用隔離放大器的完整輸入范圍來(lái)改善電路的精確性。由分流器在正常工作情況下可以承受的峰植電流和隔離放大器的目標(biāo)輸入范圍，我們可以使用歐姆定律來(lái)計(jì)算出分流電阻的大小。 調(diào)?？梢詫⒎至麟娮璞旧碚`差值所帶來(lái)的測(cè)量誤差消除，但卻無(wú)法解決因溫度和時(shí)間所造成的電阻漂移問(wèn)題。電阻的溫度系數(shù)(TCR)是用來(lái)描述特定溫度范圍內(nèi)因環(huán)境溫度改變所造成的電阻值變化，50ppm/oC的分流電阻是常見的選擇，市面上也提供有10ppm/oC的分流電阻產(chǎn)品，我們可以參考相關(guān)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)手冊(cè)對(duì)它的工作條件進(jìn)行研究，并留意有時(shí)可能出現(xiàn)的非線性響應(yīng)。 不應(yīng)該只注意標(biāo)稱功率規(guī)格 分流器的額定功率是一個(gè)非常重要的選擇條件，在設(shè)計(jì)中，分流器上的功率消耗可以通過(guò)I(rms)2xR得出，脈沖電流所造成的功率耗損也應(yīng)該加入計(jì)算。查看分流電阻規(guī)格時(shí)，如果考慮到環(huán)境溫度，設(shè)計(jì)工程師必須注意標(biāo)稱額定功率外的情況，并參考功率下滑曲線。另外，和直接采用氣流散熱的產(chǎn)品比較，部分分流電阻還可以加上散熱片來(lái)有效強(qiáng)化可以處理的功率等級(jí)，因此最好使用具備足夠功率處理能力的分流電阻以保留設(shè)計(jì)的安全余?？臻g。