《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》學(xué)習(xí)心得

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(jué)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?？偟膩?lái)說(shuō)，感覺(jué)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(tīng)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(tīng)了老師的課后，我對(duì)書中 內(nèi)容的了解更加清晰和

2、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(jué)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(jué)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

3、組態(tài)負(fù)反饋的電壓放大倍數(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。

4、當(dāng)然作為每個(gè)具體的電路，在具有優(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。

5、 模擬信號(hào)隔離應(yīng)用中隔離放大器設(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(jiàn)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

6、用這些隔離放大器進(jìn)行設(shè)計(jì)就如同將信號(hào)連接到輸入并取得 隔離后輸出一樣簡(jiǎn)單（參見(jiàn)圖1）。 fl烹理礙 隔龍放大器 GND1 /*77 地 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)。 -5- 砂啪啪時(shí) 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

7、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)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

8、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。 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

9、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22Q, C

10、則為10nF。 NON-ISOLATED ISOLATED 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)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

11、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-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土 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

12、和安全性測(cè)試，泄漏電流？ 5mA,例如通 過(guò)5000Vrms2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 HCNR2013，如果 891Vpeak就可以滿足設(shè)計(jì)要求，HCPL-7800A4也可以是一個(gè)選擇。HCNR201

13、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 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(jiàn)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)l(rms)2xR得出，脈沖電流所