導(dǎo)語：如何才能寫好一篇電壓比較器，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

【關(guān)鍵詞】電壓比較器LM339蓄電池

電壓比較器是集成運(yùn)算放大器非線性應(yīng)用的基礎(chǔ)電路。它可將模擬信號轉(zhuǎn)換成二值信號，即只有高電平和低電平兩種狀態(tài)的離散信號。因此，可用電壓比較器作用模擬電路和數(shù)字電路的接口。它是對輸入信號進(jìn)行鑒幅與比較的電路，是組成非正弦波發(fā)生電路的基本單元電路，在測量和控制系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。

集成電壓比較器是一種專用的運(yùn)算放大器。它雖比集成運(yùn)放的開環(huán)增益低，失調(diào)電壓大，共模抑制比??；但其響應(yīng)速度快，傳輸延遲時(shí)間短，而且一般不需外加限幅電路就可直接驅(qū)動TTL和CMOS等數(shù)字集成電路。有些芯片負(fù)載能力強(qiáng)，可直接驅(qū)動繼電器或指示燈。

圖1LM339象限比較器引腳排列

常用集成電壓比較器有LM311、LM339、LM119等。LM339是一種價(jià)格低廉單電源四比較器，又稱象限比較器。如圖1為LM339象限比較器引腳排列。LM339集成塊內(nèi)部裝有四個(gè)獨(dú)立的電壓比較器，該電壓比較器主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：失調(diào)電壓小，典型值為2mV；電源電壓范圍寬，單電源為2～36V，雙電源電壓為±1V～±18V；對比較信號源的內(nèi)阻限制較寬；共模范圍很大，為0～（Ucc-1.5V）V；差動輸入電壓范圍較大，大到可以等于電源電壓；輸出端電位可靈活方便地選用。表1為LM339各引腳電壓。

表1LM339各引腳電壓

LM339類似于增益不可調(diào)的運(yùn)算放大器。每個(gè)比較器有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端。兩個(gè)輸入端一個(gè)稱為同相輸入端，用“+”表示，另一個(gè)稱為反相輸入端，用“-”表示。用作比較兩個(gè)電壓時(shí)，任意一個(gè)輸入端加一個(gè)固定電壓做參考電壓，另一端加一個(gè)待比較的信號電壓。當(dāng)“+”端電壓高于“-”端時(shí)，輸出管截止，相當(dāng)于輸出端開路。當(dāng)“-”端電壓高于“+”端時(shí)，輸出管飽和，相當(dāng)于輸出端接低電位。兩個(gè)輸入端電壓差別大于10mV就能確保輸出能從一種狀態(tài)可靠地轉(zhuǎn)換到另一種狀態(tài)，因此，把LM339用在弱信號檢測等場合比較理想。

LM339集電極開路輸出。使用時(shí)應(yīng)通過上拉電阻Rc接電源Vcc。Rc選5.1KΩ左右。工作電壓范圍2～36V，它的電壓輸入范圍為0～（Vcc-1.5）V。本文設(shè)計(jì)一個(gè)12V汽車蓄電池電壓過電壓、欠電壓告警電路，當(dāng)蓄電池電壓大于13V時(shí)和低于10V時(shí)，各由一個(gè)發(fā)光二極管LED發(fā)光告警。為使電路可靠，本設(shè)計(jì)選用LM339電壓比較器。

設(shè)計(jì)任務(wù)中電路為電平檢測器，可用兩比較器組成一個(gè)欠壓告警電路和一個(gè)過電壓告警電路。為降低成本，比較器的參考電壓采用一個(gè)兩比較器共用的高穩(wěn)定度的集成電壓基準(zhǔn)源供兩比較器共用。為此采用電路如圖2所示。

電路中A1組成過電壓檢測器，A2組成欠電壓檢測電路。VZ提供參考電壓建立穩(wěn)定閾值電壓，R3為VZ偏置限流電阻。VZ選用LM385-2.5集成電壓基準(zhǔn)電壓源。其電壓溫度系數(shù)為20×16-6/0C，動態(tài)電阻為0.6Ω，工作電流IR≈1mA，UREF=2.5V。

R3=（12-2.5）V1mA=9.5KΩ

圖2汽車蓄電池過壓欠壓告警電路

選E24系列電阻，取標(biāo)稱值.

A1組成的過電壓檢測電路，為單值比較器，閾值電壓UTH=2.5V，即當(dāng)時(shí)R11=2.5V比較器翻轉(zhuǎn)。當(dāng)蓄電池電壓低于13V時(shí)，UR11

UTH1=R11R11+R12×13V=2.5V

設(shè)R11選用E96系列10.0KΩ電阻，代入上式可算得R12=42KΩ，選標(biāo)稱值為42.2KΩ。

發(fā)光二極管選用工作電IF=2mA流，正向電壓為1.8V的HLMP-4700發(fā)光二極管。則限流電阻R14由下式估算

R14=（13-1.8）V2mA=5.6KΩ

取E24系列5.6KΩ金屬膜電阻。

A2組成欠電壓檢測電路，當(dāng)UR21

R14=（10-1.8）V2mA=4.1KΩ

選E24系列3.9KΩ。

UHT=R21R21+R22×10V=2.5V

設(shè)R21選E96系列10.0KΩ，代入上式可求得R22=30KΩ，選E96系列取標(biāo)稱值30.1KΩ電阻。

篇2

關(guān)鍵詞：電子式電壓互感器；檢測電壓原理；光學(xué)電壓互感器

中圖分類號：F416.61 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

電子式電壓互感器從檢測原理上大致可分兩類：檢測電壓型和檢測電流型。檢測電壓型EVT包括：電容分壓型（ECVT）、電阻分壓型（ERVT）以及光學(xué)電壓互感器（OVT），即Pockels電光效應(yīng)型OVT和逆壓電效應(yīng)型OVT。本文通過分析比較上述各種電子式電壓互感器的原理及特點(diǎn)，分別總結(jié)了各種原理的優(yōu)缺點(diǎn)及對電壓互感器特性的影響因素，最后提出在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該注意的問題及減小影響的措施。

1 電子式電壓互感器通用結(jié)構(gòu)

根據(jù)國際電工委員會（IEC）的標(biāo)準(zhǔn)定義[1]，電子式電壓互感器的通用結(jié)構(gòu)由一次部分、二次部分和傳輸系統(tǒng)構(gòu)成，如圖1所示。P1、P2是一次輸入端，根據(jù)不同的檢測原理可以是電壓輸入或者是電流輸入。傳輸系統(tǒng)可以選擇電纜或者光纜，在數(shù)字化變電站中，選擇光纖是比較理想的。保留模擬量的二次輸出為S1、S2，是為了與傳統(tǒng)的計(jì)量或者保護(hù)裝置對接。

根據(jù)一次傳感原理和傳輸系統(tǒng)的不同組合，EVT通用結(jié)構(gòu)的一次部分有些地方可以省略，而二次部分的各個(gè)環(huán)節(jié)卻不受影響。例如，光學(xué)電壓互感器，由于光纖傳輸可以直接將光測量信號傳送出去，就不需要一次轉(zhuǎn)換器，也無需一次電源了。將來，隨著二次設(shè)備數(shù)字化進(jìn)程的不斷深入，二次轉(zhuǎn)換器模擬接口也會逐漸取消。

圖1 EVT通用結(jié)構(gòu)

2 檢測電壓型電子式電壓互感器

2.1 電容分壓型電子式電壓互感器

電容分壓型電子式電壓互感器，采用電容器作為傳感器，雖然不同廠家設(shè)計(jì)的傳感器在組成結(jié)構(gòu)上略有差別[2-7]，但是大體上可用圖2來表示ECVT的原理結(jié)構(gòu)，圖中略去了高、低壓側(cè)電子部件的電源。

圖2 ECVT原理結(jié)構(gòu)圖

上圖傳感器中二次分壓環(huán)節(jié)有用電阻分壓的，也有利用電容分壓的。當(dāng)在低壓臂電容C2側(cè)并聯(lián)一電，且其阻值R滿足1/Rω（C1+C2）（ω是被測電壓的角頻率）時(shí)，傳感器輸出的是被測信號的微分，需要在微機(jī)處理中進(jìn)行數(shù)字積分還原出被測量。

ECVT綜合了電容式電壓互感器（CVT）和OVT的各自優(yōu)點(diǎn)，易于實(shí)現(xiàn)，是目前EVT的主流產(chǎn)品。但是也存在以下缺點(diǎn)：

1）. 其測量準(zhǔn)確度受雜散電容和電容溫度系數(shù)影響，在設(shè)計(jì)時(shí)一般選用低溫度系數(shù)電容并在互感器高壓部分安裝屏蔽罩的措施來消除或減小雜散電容的影響。

2）. ECVT存在暫態(tài)測量誤差問題，主要是俘獲電荷現(xiàn)象和高壓側(cè)出口短路。以俘獲電荷現(xiàn)象為例加以說明，當(dāng)線路斷開時(shí)，線路等效電容C上的電荷可能被ECVT電容分壓器所俘獲，如圖3所示。俘獲電荷量的多少取決于斷開線路時(shí)電壓的瞬時(shí)值，C2可經(jīng)所接設(shè)備的等效并聯(lián)電阻R放電，而C1保存的電荷Q較難泄放，當(dāng)線路重新接入時(shí)線路經(jīng)電網(wǎng)的低直流阻抗立即放電，迫使C1的電荷轉(zhuǎn)移到C2，使C2充電到二次電壓輸出值上，并按時(shí)間常數(shù)RC2做衰減，R值越大，衰減越慢，誤差持續(xù)越久。

3）. ECVT在拉合隔離開關(guān)過程中可能出現(xiàn)EVT二次電壓偏高[8]，引起的原因是由于低壓臂并聯(lián)等效電阻阻值過大，造成電容殘余電荷累積很難泄放所致。因此，在ECVT設(shè)計(jì)中要特別注意低壓臂并聯(lián)等效電阻阻值。

2.2 電阻分壓型電子式電壓互感器

電阻分壓型電子式電壓互感器ERVT與電容分壓型電子式電壓互感器主要區(qū)別于傳感器上，其采用精密電阻分壓器作為傳感元件[9]，傳感部分技術(shù)成熟，測量準(zhǔn)確度高，但受電阻功率和絕緣的限制主要應(yīng)用于10kV和35kV等級的中低壓配電領(lǐng)域。圖4是ERVT傳感器原理結(jié)構(gòu)圖。

圖3 ECVT俘獲電荷現(xiàn)象簡圖

圖4 ERVT傳感器原理結(jié)構(gòu)圖

電阻分壓器由高壓臂電阻R1、低壓臂電阻R2和過電壓保護(hù)的氣體放電管S構(gòu)成，其測量品質(zhì)主要受電阻特性和雜散電容影響。10kV和35kV電壓等級主要選用高穩(wěn)定性的厚膜電阻作為分壓器的高低壓臂電阻。為了抑制雜散電容的影響，與ECVT一樣，要安裝屏蔽罩改善分壓器電場分布。

2.3 光學(xué)電壓互感器

光學(xué)電壓互感器從原理上分基于Pockels電光效應(yīng)的OVT和基于逆壓電效應(yīng)的OVT。但兩者都是利用了光學(xué)晶體在電場作用時(shí)某些能夠反映電場強(qiáng)度大小的物理量的變化值，而求得電場強(qiáng)度進(jìn)而求出電壓的。如Pockels電光效應(yīng)是說，當(dāng)光通過在外加電場作用下的電光晶體時(shí)，會發(fā)生雙折射，且雙折射兩光波的相位差與電場強(qiáng)度成正比，如果電場經(jīng)過晶體的距離固定，則與作用在晶體上的電壓也成正比。而逆壓電效應(yīng)是指，當(dāng)壓電晶體受到外加電場的作用時(shí)會發(fā)生應(yīng)變，將之轉(zhuǎn)化為光信號的調(diào)制并檢測光信號，則可實(shí)現(xiàn)電場(或電壓)的光學(xué)傳感。圖5和圖6分別是這兩種OVT傳感器的原理結(jié)構(gòu)圖。

圖5 基于Pockels效應(yīng)的OVT工作原理圖

圖6 基于逆壓電效應(yīng)的OVT工作原理圖

以上兩圖直觀的反映了兩種OVT的工作原理。BGO是一種具有Pockels電光效應(yīng)又無自然雙折射、無旋光性和無熱釋電效應(yīng)的理想電壓敏感材料，所以一般采用BGO作為電光晶體。而石英晶體是壓電晶體，當(dāng)沿圓柱形石英晶體X軸施加交變電壓時(shí)，就會在Y軸產(chǎn)生交變的壓電應(yīng)變，從而使圓柱晶體周長發(fā)生變化，這個(gè)壓電形變由纏繞在晶體表面的橢圓芯的雙模光纖來檢測，反映為光纖的兩種空間模式(即LP01和LP11偶模)在傳播中形成的光相位差。

與分壓型的EVT相比較，光學(xué)電壓互感器最大的優(yōu)點(diǎn)是從原理上保證了優(yōu)良的測量品質(zhì)，即動態(tài)范圍大、測量精度高。因此，OVT長期以來受到業(yè)界的充分關(guān)注。但是，由于復(fù)雜的生產(chǎn)工藝以及受光功率波動、溫度變化對其測量精度影響而帶來的長期運(yùn)行的可靠性與穩(wěn)定性問題，OVT的實(shí)用化和產(chǎn)業(yè)化一直受阻。

3 結(jié)語

本文對各種原理的電子式電壓互感器進(jìn)行討論，可得出以下主要結(jié)論：

（1）ECVT是目前電子式電壓互感器的主流產(chǎn)品，但其暫態(tài)測量準(zhǔn)確度有待提高；

（2）ERVT受電阻功率和絕緣限制而不能應(yīng)用在更高電壓等級；

（3）OVT從傳感原理上保證了其具有優(yōu)良的測量品質(zhì)，但復(fù)雜的生產(chǎn)工藝，易受光功率波動、溫度變化影響的測量精度以及采用光纖傳輸對其簡化絕緣降低成本的微弱效果，使其實(shí)用化進(jìn)程緩慢；

參考文獻(xiàn)：

郭志忠.電子式互感器評述[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2008,36(15):1-5.

時(shí)德鋼,劉曄,張麗平,等.高電壓等級電壓互感器綜述[J].變壓器,2003,40(6):11-14.

吳濤,周有慶,曹志輝,等.新型中高壓電子式電壓互感器[J].電力自動化設(shè)備,2009,29(12):109-112.

王紅星,張國慶,蔡興國,等.電容分壓型電子式電壓互感器研究與設(shè)計(jì)[J].電力自動化設(shè)備,2009,29(10):83-87.

羅蘇南,南振樂.基于電容分壓的電子式電壓互感器的研究[J].高電壓技術(shù),2004,30(10):7-8.

段雄英,廖敏夫,鄒積巖.基于電容分壓器的電子式電壓互感器的研究[J].高電壓技術(shù),2003,29(1):50-51.

王佳穎,郭志忠,張國慶,等.電子式電壓互感器暫態(tài)特性仿真與研究[J].電力自動化設(shè)備,2012,32(3):62-65.

篇3

關(guān)鍵詞 電子書 電子借閱 澳大利亞

分類號 G259.611

DOI 10.16810/ki.1672-514X.2016.10.021

Study on Comparison of Ebooks and Elending in Australian Public Libraries 2015

Shu Rui

Abstract In June 2015， Australian Public Library Alliance of Australian Library and Information Association（ALIA）issued a survey Comparison of Ebooks and Elending in Australian Public Libraries 2015. By compiling the background， content and key findings of the survey， this paper summarizes what Chinese public libraries can learn from its experience in the provision of ebooks and elending services.

Keywords Ebook. Elending. Australia.

信息時(shí)代電子書已成為公共圖書館借閱服務(wù)的重要組成部分，在引進(jìn)數(shù)字資源和提供相應(yīng)服務(wù)的同時(shí)，圖書館的預(yù)算、設(shè)備、館藏、用戶培訓(xùn)等各方面都發(fā)生了變化，面臨重大挑戰(zhàn)和機(jī)遇。2012―2015年間，國內(nèi)相關(guān)研究以英美公共圖書館電子書借閱服務(wù)的啟示與思考研究為主，發(fā)表關(guān)于公共圖書館電子書資源建設(shè)及借閱服務(wù)的論文共計(jì)12篇。對國外公共圖書館電子書借閱服務(wù)實(shí)踐的研究，有助于我們從中汲取經(jīng)驗(yàn)，加快我國公共圖書館電子書借閱服務(wù)建設(shè)。因此，筆者將澳大利亞圖書館與信息協(xié)會公共圖書館聯(lián)盟的《澳大利亞公共圖書館電子書及其借閱比較（2015年）》的主要結(jié)論進(jìn)行了編譯，并總結(jié)其對我國公共圖書館在提供電子書借閱服務(wù)上的有益啟示，以期為業(yè)界提供參考。

1 澳大利亞電子書和電子借閱比較（2015年）

1.1 提出背景

澳大利亞圖書館與信息協(xié)會公共圖書館聯(lián)盟由各州公共圖書館協(xié)會、境內(nèi)及塔斯馬尼亞州地區(qū)代表組成[1]。澳大利亞圖書館與信息協(xié)會通過立法明確公共圖書館聯(lián)盟的職責(zé)，并使其在日?；顒又邪l(fā)揮充分作用。該聯(lián)盟曾于2014年《澳大利亞公共圖書館電子書及其借閱2013―2014年比較》[2]，此項(xiàng)調(diào)查將研究拓展至電子書領(lǐng)域，并與出版業(yè)合作，從國家層面探索和解決各地的發(fā)行商和平臺提供商關(guān)于公共圖書館電子借閱的問題。2015年報(bào)告《澳大利亞公共圖書館電子書及其借閱比較（2015年）》[3]，繼續(xù)跟蹤電子書和電子借閱所面臨的挑戰(zhàn)。報(bào)告數(shù)據(jù)來源為澳大利亞公共圖書館2013年1月，2014年5月和2015年5月的即時(shí)數(shù)據(jù)，2013年的調(diào)查通過互聯(lián)網(wǎng)接入公共圖書館完成，而2014年和2015年的調(diào)查是獨(dú)立的，調(diào)查報(bào)告由澳大利亞圖書館與信息協(xié)會公共圖書館聯(lián)盟制作完成。

1.2 研究內(nèi)容

調(diào)查數(shù)據(jù)來自澳大利亞各地1500個(gè)公共圖書館，2013年的應(yīng)答率約為50%，2014年約占總量的三分之一，2015年為28%。公共圖書館聯(lián)盟將這種回復(fù)數(shù)量下降的原因歸結(jié)為，對大多數(shù)藏書“照舊”的公共圖書館而言，電子書已成為一個(gè)新穎但有點(diǎn)麻煩的館藏元素。

參考2013年1月的研究數(shù)據(jù)，69%的公共圖書館提供電子書借閱，而電子書借閱服務(wù)滯后的原因歸結(jié)于預(yù)算限制（76%）、技術(shù)問題（54%）、許可限制（39%）和內(nèi)容不足（32%）。

2015年的調(diào)查將繼續(xù)圍繞電子書的擁有率、借閱量和資源內(nèi)容展開。同時(shí)，公共圖書館聯(lián)盟首次就其他形式的電子借閱如電子期刊、電子音樂、電影下載、音頻書籍、電子漫畫、在線語言學(xué)習(xí)和電子報(bào)紙等內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)研。

1.3 調(diào)查結(jié)果

2015年的調(diào)查結(jié)果顯示，幾乎所有的澳大利亞公共圖書館都有電子書。電子書的擁有率從2013年的69%攀升至2014年97%，到2015年達(dá)到99%。2015年，電子書平均占每個(gè)公共圖書館館藏的3.5%。

電子書借閱量有所上升，但仍只占借閱總量的一小部分。76%的公共圖書館，電子書借閱量在1%至5%之間，20%的公共圖書館借閱量低于1%，而4%的公共圖書館擁有超過5%的借閱量。在2014年，預(yù)算限制和內(nèi)容不足仍然是3%的圖書館未能提供電子書借閱的主要原因。直到2015年，預(yù)算限制仍然是1%的圖書館無法提供電子書借閱的首要原因。

88%的圖書館將電子書編入了書目目錄，但只有44%的圖書館在目錄中直接提供電子書。除了書籍，電子期刊在95%的圖書館中可獲取，同時(shí)，音樂、電影下載和音頻書籍分別在69%、37%和26%的圖書館中可獲取。預(yù)算限制被認(rèn)為是無法提供更多電子資源的主要原因。

2013年至2015年間，雖然書目內(nèi)容的可用性已經(jīng)提高，但大多數(shù)圖書館所能提供的電子書和數(shù)字內(nèi)容仍然差強(qiáng)人意。如今，60%的圖書館使用兩種或更多的電子書商，而2013年僅為33%。

電子閱讀設(shè)備的外借數(shù)量保持在相對穩(wěn)定的24%。技能培訓(xùn)在公共圖書館有所增加，62%的圖書館表示大部分或全體員工應(yīng)熟悉電子書和電子書閱讀器。

2 對我國公共圖書館的啟示

通過對《澳大利亞公共圖書館電子書及其借閱比較（2015年）》報(bào)告的整理編譯，可以發(fā)現(xiàn)，澳大利亞圖書館在電子書及其借閱服務(wù)發(fā)展過程中，圍繞電子書內(nèi)容的購置、管理和服務(wù)的探索，筆者現(xiàn)就電子書的可持續(xù)發(fā)展、內(nèi)容資源和借閱平臺三方面談?wù)剬ξ覈矆D書館電子資源建設(shè)及電子圖書服務(wù)帶來的啟示。

2.1 制定電子書發(fā)展規(guī)劃

一直以來，圖書館的服務(wù)創(chuàng)新與館藏建設(shè)總是受到經(jīng)費(fèi)的制約，圖書館應(yīng)正確調(diào)整傳統(tǒng)館藏及服務(wù)在數(shù)字環(huán)境中的比重，同時(shí)，制定合理的發(fā)展規(guī)劃和策略。我國公共圖書館購書經(jīng)費(fèi)中，紙質(zhì)書的采購經(jīng)費(fèi)占絕對比例[4]。因此，一方面應(yīng)呼吁政府財(cái)政支持，加大對電子書資源的經(jīng)費(fèi)投入，將電子書資源建設(shè)納入館藏發(fā)展政策中，對電子書采購經(jīng)費(fèi)的比例要做到逐年提高[5]。另一方面，要提升圖書館員的信息服務(wù)技能，提升其電子書相關(guān)應(yīng)用知識的能力，在熟練掌握電子閱讀設(shè)備操作的基礎(chǔ)上，輔導(dǎo)讀者利用電子書資源，加強(qiáng)電子書資源的宣傳和推廣，培養(yǎng)用戶利用數(shù)字資源的習(xí)慣。

2.2 整合電子書內(nèi)容資源

讀者的需求是圖書館服務(wù)的決策依據(jù)，是圖書館不斷探索信息資源建設(shè)和服務(wù)的動力[6]。數(shù)據(jù)表明，澳洲圖書館電子書目數(shù)量在過去三年來有所增加，更多的圖書館從多個(gè)電子書平臺上購買內(nèi)容，但多數(shù)圖書館對書目的選擇表示欠滿意或不滿意；可供圖書館購買的高質(zhì)量電子書太少；資源內(nèi)容有所改進(jìn)，但在最新暢銷書目推介方面未能取得進(jìn)展。在電子書借閱量穩(wěn)步增長的同時(shí)，讀者更樂于借閱或訪問感興趣的新內(nèi)容。美國圖書館協(xié)會、美國圖書工業(yè)研究會在的題為《公共圖書館的數(shù)字內(nèi)容：用戶如何思考》[7]的研究報(bào)告中指出，“關(guān)于影響用戶借閱更多電子書的原因，受訪者中34%表示未找到想找的電子書”。所以，公共圖書館在購買電子書時(shí)，要充分考慮用戶需求，逐步構(gòu)建起高質(zhì)量的電子書資源庫，針對熱點(diǎn)問題和重要學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域，應(yīng)規(guī)劃整合相應(yīng)的專題電子資源[8]。

2.3 完善電子書借閱平臺

深度集成電子書目技術(shù)使用戶訪問越來越方便。在目錄之上建立發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)，使用戶直接通過目錄獲取他們想要的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)用戶借閱和下載電子書的無縫鏈接，確保借閱過程和下載變得更加精簡是完善電子書借閱平臺的關(guān)鍵。因此，圖書館應(yīng)減少對數(shù)字資源集成商的依賴，開發(fā)自主管理的電子書借閱平臺，讓讀者的電子借閱過程全部發(fā)生在圖書館數(shù)字生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)[9]。在拓寬電子書資源的覆蓋范圍的同時(shí)，還應(yīng)增加館外訪問資源的數(shù)量，利用遠(yuǎn)程訪問系統(tǒng)，提高資源的利用率。此外，在服務(wù)細(xì)節(jié)方面應(yīng)進(jìn)一步完善，如減少在身份驗(yàn)證時(shí)出錯的情況等。

3 結(jié)語

當(dāng)前，身處信息時(shí)代的人們，其閱讀習(xí)慣和閱讀方式相較以前都在趨于轉(zhuǎn)變。面對這一轉(zhuǎn)變，我國公共圖書館界應(yīng)當(dāng)緊跟時(shí)代步伐，把電子書作為服務(wù)創(chuàng)新的發(fā)力點(diǎn)之一，積極探索和開展電子書借閱服務(wù)，提高電子書資源的館藏比例，有針對性、特色性的，在自主化基礎(chǔ)上滿足讀者對于電子書的閱讀需求。

參考文獻(xiàn)：

[ 1 ] About APLA[EB/OL].[2016-02-29].https：//.au/node/184/public-libraries.

[ 2 ] Comparison of ebooks and eleding in Australian public libraries 2013 v 2014[EB/OL].[2016-02-29].https：//.au/sites/default/files/APLA-Ebooks-and-Elending-2013-vs-2014_0.pdf.

[ 3 ] Comparison of ebooks and eleding in Australian public libraries 2015[EB/OL].[2016-02-29].https：//.au/sites/default/files/APLA%20Comparison%20of%20ebooks%20and%20elending%20in%20Australian%20Public%20Libraries%202015.pdf.

[ 4 ] 李慧敏.論公共圖書館電子書資源建設(shè)[J].圖書館論壇，2012（4）：89-93，106.

[ 5 ] 傅文奇，吳小翠.省級公共圖書館電子書資源建設(shè)的調(diào)查和分析[J].圖書館，2015（1）：45-47，54.

[ 6 ] 吳小翠，傅文奇.臺灣地區(qū)圖書館電子借閱服務(wù)研究[J].圖書館學(xué)研究，2015（15）：61-66.

[ 7 ] ALA， BISG announce results of new joint study on print， digital library usage[EB/OL].[2016-03-01].http：///news/press-releases/2015/12/ala-bisg-announce-results-new-joint-study-print-digital-library-usage.

篇4

關(guān)鍵詞 GIS；交流耐壓試

中圖分類號TM92 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2013）85-0128-02

0引言

自20世紀(jì)60年代以來，GIS設(shè)備廣泛運(yùn)行于世界各地。它不僅在高壓、超高壓領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，在特高壓領(lǐng)域也被使用。與常規(guī)敞開式變電站相比，GIS結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、可靠性高、配置靈活、安裝方便、安全性強(qiáng)、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，維護(hù)工作量小，其主要部件的維修間隔不小于20年。但根據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，新投運(yùn)的SF6斷路器和GIS最初一段時(shí)間故障率一般高于常規(guī)電氣設(shè)備，運(yùn)行幾年后才會有所下降。SF6設(shè)備的絕緣事故有2/3都發(fā)生在未進(jìn)行現(xiàn)場耐壓試驗(yàn)的設(shè)備上，可見現(xiàn)場交流耐壓試驗(yàn)的重要性。

1交流耐壓試驗(yàn)

1）試驗(yàn)在SF6氣體額定壓力下進(jìn)行；

2）對GIS試驗(yàn)時(shí)不包括其中的電磁式電壓互感器及避雷器，但在投運(yùn)前應(yīng)對它們進(jìn)行試驗(yàn)電壓為Um的5min耐壓試驗(yàn)；

3）罐式斷路器的耐壓試驗(yàn)方式：合閘對地；分閘狀態(tài)下兩端輪流加壓，另一端接地，建議此項(xiàng)目與局放一起進(jìn)行；

4）對瓷柱式定開距斷路器只作斷口間耐壓；

5）試驗(yàn)電壓按出廠試驗(yàn)電壓的80%；

6）試驗(yàn)電壓應(yīng)逐級遞增，先升至相電壓并停15min，再升至線電壓停留3min，然后再升至試驗(yàn)電壓停留1min，之后再由零升電壓，若能在規(guī)定試驗(yàn)電壓值下耐受停留1min，表示內(nèi)部雜質(zhì)或毛刺已清除，交流耐壓試驗(yàn)通過。

2 GIS現(xiàn)場耐壓試驗(yàn)的必要性

1.母線；2.隔離開關(guān)；3.電流互感器；4.接地開關(guān)；5.斷路器；6.隔離開關(guān)；7.電壓互感器；8.套管

GIS全部或部分采用SF6氣體作為絕緣介質(zhì)，并將所有的高壓電器元件密封在接地金屬筒中金屬封閉開關(guān)設(shè)備。它是由斷路器、母線、隔離開關(guān)、電壓互感器、電流互感器、避雷器、母線、套管8 種高壓電器組合而成的高壓配電裝置，全稱為Gas Insulated Substation 。這些設(shè)備或部件全部封閉在金屬接地的外殼中，在其內(nèi)部充有一定壓力的SF6絕緣氣體，故也稱SF6全封閉組合電器。

GIS配電裝置在包裝、運(yùn)輸、儲存和安裝過程中，或內(nèi)部的絕緣污染、安裝失誤、設(shè)計(jì)部件偏差等，都可能發(fā)生故障。進(jìn)行現(xiàn)場常規(guī)耐壓試驗(yàn)可盡早發(fā)現(xiàn)這些缺陷，及時(shí)進(jìn)行檢修處理，做到防患于未然。

3 現(xiàn)場交流耐壓試驗(yàn)的重要性

3.1 發(fā)現(xiàn)問題

110kV茶都變電站110kV SF6 GIS生產(chǎn)日期為2007年8月，型號是ZF6—126，編號為20076D，由新東北電氣（沈陽）高壓開關(guān)有限公司制造生產(chǎn)。

變電檢修部受基建工程部委托，于2008年9月2日對茶都變110kV SF6封閉式組合電器進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)程序如下：

1）72kV加壓5min；

2）126kV加壓3min；

3）184kV加壓1min。

從沙茶線出線外露導(dǎo)電部分引入電壓，三相設(shè)備分相加壓，若無異常現(xiàn)象出現(xiàn)，視為耐壓通過。

當(dāng)天從C相開始進(jìn)行試驗(yàn)，對C相、B相的交流耐壓過程中均無異常現(xiàn)象發(fā)生，試驗(yàn)正常通過。在對A相進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，電壓加至184kV持續(xù)2s時(shí)，回路中發(fā)生擊穿放電，耐壓試驗(yàn)設(shè)備立即自動分閘斷電。試驗(yàn)人員當(dāng)即檢查試驗(yàn)回路，GIS以外部分的回路中未發(fā)現(xiàn)有任何放電痕跡，遂依據(jù)有關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)，以便進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。

第一次重復(fù)試驗(yàn)，改從茶寶線出線外露導(dǎo)電部分引入電壓，斷開茶110kV分段開關(guān)，電壓加至96kV持續(xù)0s時(shí)，回路中即發(fā)生擊穿放電，初步判斷故障點(diǎn)位于茶 110kVI段母線至茶1號主變進(jìn)線之間的回路中。

第二次重復(fù)試驗(yàn)，斷開茶110kV分段開關(guān)與110kVI段母線之間的刀閘，斷開茶1號主變進(jìn)線與茶110KVI段母線之間的刀閘，試驗(yàn)人員分段包干仔細(xì)監(jiān)聽，電壓加至98kV持續(xù)0s時(shí)，回路中發(fā)生擊穿放電。經(jīng)過大家認(rèn)真查找，進(jìn)一步判定故障點(diǎn)位于茶1號主變進(jìn)線與茶110kVI段母線之間的刀閘至茶110kVI段母線之間一段長度約2m的氣室中。

以上試驗(yàn)進(jìn)行中，生產(chǎn)廠家始終在現(xiàn)場參與，對試驗(yàn)過程完全認(rèn)可，并同意立即與其公司聯(lián)系，盡快安排對茶都變110kVSF6封閉式組合電器交流耐壓試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行處理。

3.2 檢查情況

2008年9月9日，星期二，多云，環(huán)境溫度26℃，空氣濕度61%。

廠家人員對茶1號主變進(jìn)線與茶110kVI段母線之間的刀閘至茶110kVI段母線之間一段長度約2m的氣室中進(jìn)行處理，先用氣體回收車抽掉該段氣室中的SF6氣體，抽至SF6密度繼電器上表壓為零值時(shí)，打開該段氣室上的手孔，檢查發(fā)現(xiàn)茶1號主變進(jìn)線與茶110KVI段母線之間的刀閘與茶110kVI段母線連接之間的穿心絕緣子中A、B、C三相靠近氣隔中心一側(cè)的表面上均有一段直線距離長約10cm左右的閃絡(luò)狀放電痕跡.

綜上所述，GIS設(shè)備的現(xiàn)場耐壓試驗(yàn)是檢查其絕緣性能的一項(xiàng)重要措施。

4故障處理

對于該段氣室中的其余部件檢查未發(fā)現(xiàn)異常后，針對此故障部位采取了以下措施：

1）用細(xì)砂紙打磨絕緣子表面；

2）用吸塵器吸取該段氣室中的粉塵雜質(zhì)；

3）用高級面巾紙蘸取丙酮對檢查過的部位進(jìn)行擦洗；

4）放入烘制過的干燥劑（手孔內(nèi)有專用部件固定），封閉氣室；

對該段氣室抽真空后重新注入合格的SF6氣體。

5結(jié)論

GIS的交流耐壓試驗(yàn)應(yīng)嚴(yán)格按照GB50150—2006《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》和DL/T555—94《氣體絕緣金屬封閉電器現(xiàn)場耐壓試驗(yàn)導(dǎo)則》進(jìn)行。交流耐壓試驗(yàn)看似簡單，其實(shí)有很多要注意的地方，一定要引起大家的重視。同時(shí)，由于交流耐壓是一種破壞性試驗(yàn)，如有不慎就會對被試品或試驗(yàn)裝置本身造成傷害。因此，耐壓時(shí)要注意對大容量、絕緣裕度低、較貴重的設(shè)備進(jìn)行交流耐壓時(shí)，需提前了解試驗(yàn)設(shè)備的容量、試驗(yàn)電壓，以及采取防止過電壓防范措施，限制波形畸變的措施等。

參考文獻(xiàn)

[1]GB50150-2006.電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn).

[2]DL/T555-94.氣體絕緣金屬封閉電器現(xiàn)場耐壓試驗(yàn)導(dǎo)則.

篇5

關(guān)鍵詞：驅(qū)動編碼板；自動增益；集成運(yùn)算放大器；故障原理；解決辦法

中圖分類號：TP342 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）05-1187-03

1 概述

DX-200發(fā)射機(jī)和PB200單元是大功率DX中波發(fā)射機(jī)的最小功率單元，實(shí)際上就是一部單機(jī)，輸出高（200kW）、中（100kW）、低（50kW）三個(gè)等級功率。其驅(qū)動級編碼板主要功能是向預(yù)驅(qū)動級及14塊驅(qū)動級放大器模塊提供接通控制信號。驅(qū)動級編碼圖利用可編程陣列邏輯器件（PAL），按所需要的輸出點(diǎn)對各個(gè)驅(qū)動器進(jìn)行編程。所使用的兩個(gè)PAL器件為：左路驅(qū)動器（LDRIVER），它是為包括預(yù)驅(qū)動級在內(nèi)的左側(cè)驅(qū)動級列上的驅(qū)動器進(jìn)行編程；右路驅(qū)動級（RDRIVER），為右列的各驅(qū)動器編程。它還可監(jiān)測射頻驅(qū)動電平以及提供緩沖器、預(yù)驅(qū)動級和高/低驅(qū)動故障檢測和表值信號。

2 工作原理

驅(qū)動編碼板輸出信號種類有幾種，當(dāng)控制器收到開機(jī)請求時(shí)，驅(qū)動級編碼板邏輯電平將使幾塊固定驅(qū)動射放、波段開關(guān)驅(qū)動射放、AGC驅(qū)動射放、預(yù)驅(qū)動射放以及編碼板輸出各驅(qū)動射放都接通。接通射頻驅(qū)動射放數(shù)量是由驅(qū)動級電平波段數(shù)據(jù)、驅(qū)動級AGC比較器等信號決定。當(dāng)開機(jī)請求去除時(shí)，預(yù)驅(qū)動級和所有射頻驅(qū)動射放都關(guān)斷。

射頻驅(qū)動電平檢測電路，從射頻分配板來的一個(gè)射頻驅(qū)動取樣信號加到驅(qū)動級輸入電路，這個(gè)電路將各個(gè)射頻放大器的輸入信號進(jìn)行模擬處理，電路輸出接到一個(gè)驅(qū)動整流器上，將射頻信號轉(zhuǎn)換為一個(gè)正比于加到所有射頻放大器去的射頻激勵電平的直流電壓。直流電壓加到一個(gè)高驅(qū)動電平比較器和一個(gè)低驅(qū)動電平比較器上。如果射頻驅(qū)動電平太高，會由高驅(qū)動電平比較器檢測出來，并向控制板發(fā)出驅(qū)動電平高的故障信號。如果射頻電平太低，會由低驅(qū)動電平比較器檢測出來，并向控制器發(fā)出驅(qū)動電平低的故障信號。

同樣直流電壓還接到四個(gè)驅(qū)動級AGC比較器上，它們輸出信號是用作驅(qū)動級編碼器邏輯電平去控制各AGC驅(qū)動射放。這個(gè)直流電壓還加到一個(gè)取樣緩沖器上，這個(gè)緩沖器為驅(qū)動多用表電路提供了一個(gè)驅(qū)動級取樣信號。驅(qū)動級自動接通/關(guān)斷比較器和驅(qū)動級自動選擇開關(guān)都安裝在這塊板上，但是在這個(gè)組件中都沒使用這兩個(gè)功能。

驅(qū)動級放大器控制使用兩只為14塊驅(qū)動級放大器提供接通和斷開控制電壓的PAL。使用它們是因?yàn)樵谡麄€(gè)頻段有大約21Vp-p的射頻驅(qū)動電壓加在所有220塊大臺階和4塊二進(jìn)制射頻放大器上。驅(qū)動射放D1至D7總是處于導(dǎo)通狀態(tài)，驅(qū)動射放D8至D10是由發(fā)射機(jī)實(shí)際工作的載波頻率決定的，驅(qū)動射放D11至D14是AGC系統(tǒng)中的部分。

驅(qū)動射放D1～D6控制，無論何時(shí)當(dāng)有+5V電源時(shí)，D1～D6的輸出都將為邏輯高電平。這些驅(qū)動射放將總是處于導(dǎo)通狀態(tài)。驅(qū)動射放D7的控制，無論何時(shí)當(dāng)有+5V電源時(shí)，D7輸出就為邏輯高電平。這個(gè)驅(qū)動器將總是處于導(dǎo)通狀態(tài)。

驅(qū)動射放D8～D10控制，用于外部驅(qū)動電平控制的第0位（最低位）和第1位（最高位）驅(qū)動電平輸入端由J9端子進(jìn)入到板上。它們是被連在PAL內(nèi)部的一個(gè)編碼器上，根據(jù)輸入的電平來控制驅(qū)動器D8～D10。當(dāng)不使用外部驅(qū)動電平控制時(shí)，J9-21和J9-23端子被吸收電阻R30保持在高電平上。當(dāng)輸出端為邏輯高電平時(shí)，驅(qū)動級射放就接通。

驅(qū)動射放D11～D14控制，這些驅(qū)動射放都是由從比較器來的AGC0至AGC3輸入端控制。在對這些驅(qū)動射放的控制中也使用了發(fā)射機(jī)開機(jī)允許控制和運(yùn)行狀態(tài)（RUN STATRS）兩個(gè)輸入端的信號。當(dāng)功放單元第一次接通時(shí)，發(fā)射機(jī)開機(jī)允許控制輸入端為邏輯高電平，運(yùn)行狀態(tài)輸入端也為邏輯高電平。在步進(jìn)起動過程中，在這點(diǎn)，由或門將D11和D12接通，由與門將D13和D14關(guān)斷。在步進(jìn)起動程序已經(jīng)使運(yùn)行接觸器得電后，運(yùn)行狀態(tài)輸入端將變?yōu)檫壿嫷碗娖健Ｈ绻麕讉€(gè)AGC輸入端中的任何一個(gè)變?yōu)檫壿嫺唠娖?，那么相對?yīng)的那個(gè)驅(qū)動器輸出也變?yōu)檫壿嫺唠娖?，并接通相?yīng)的驅(qū)動器。當(dāng)功放單元關(guān)斷時(shí)，發(fā)射機(jī)開機(jī)允許控制輸入端將為邏輯低電平，所有的驅(qū)動器都將關(guān)斷。

如圖1自動增益控制圖所示，驅(qū)動級電平檢測器，從射頻分配板來的射頻取樣信號加到一個(gè)電壓跟隨器上，這個(gè)信號可以通過測量TP7的波形和電壓水平測出。驅(qū)動級AGC，從TP7來的射頻激勵電平直流電壓接到一個(gè)緩沖放大器U20A上并加到由U20C組成的一個(gè)差分放大器的一個(gè)輸入端上。這個(gè)差分放大器的另一個(gè)輸入端是一個(gè)由R100設(shè)置的可調(diào)AGC直流電壓。差分放大電路是由兩個(gè)晶體管組成的對稱結(jié)構(gòu)放大電路。在理想情況下，兩管的特性及對應(yīng)電阻元件的參數(shù)值都相同，因此，兩管的靜態(tài)工作點(diǎn)也必然相同。差分放大電路利用電路參數(shù)的對稱性和負(fù)反饋?zhàn)饔?，有效地穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，以放大差模信號抑制共模信號為顯著特征，廣泛應(yīng)用于直接耦合電路和測量電路的輸入級。

U20的10端口輸入電壓的變化范圍，可以通過計(jì)算可調(diào)電阻的分壓范圍來計(jì)算，可調(diào)電阻的電壓調(diào)節(jié)范圍：

[Vmax=15V×（R99+R100）（R99+R100+R98）=15V×（10k+10k）（ 10k+10k+10k）=10V]

[Vmin=15V×R99（R99+R100+R98）=15V×10k（ 10k+10k+10k）=5V]

輸出信號強(qiáng)度：[Vout=Ad（V1-V2）+Ac×V1+V22][]

其中Ad是差模增益，Ac是共模增益。

在這里Ad=[RfR1]=[47k10k]=4.7

對于完全對稱的差分放大器來說，其Ac = 0，故輸出電壓可以表示為：

輸出信號強(qiáng)度：[Vout=Ad（V1-V2）]=4.7×（V1-V2）

其中V1的變化范圍為Vmin≤V1≤Vmax，V1變化范圍為射頻取樣信號電壓的強(qiáng)度。在這里，集成運(yùn)算放大器起到通過可調(diào)電位器的電阻變化，做到無跳變的調(diào)節(jié)射頻取樣信號的輸出電壓，而且對差模信號進(jìn)行放大，使得調(diào)節(jié)更加靈敏。在整個(gè)頻段，這個(gè)電位器可以對直流電壓進(jìn)行調(diào)整使加到所有224塊射頻放大器上的射頻激勵大約為21Vp-p。差分放大器輸出又被連到四個(gè)電壓比較器上。從TP7來的射頻激勵電平直流電壓（開機(jī)實(shí)際測量為4.74V，關(guān)機(jī)為0V）還被加到輸出端子號為AGC0至AGC3的四個(gè)比較器同相（+）輸入端。這些比較器反相（-）輸入端作為閥限電壓輸入端，連接到由電阻分壓器提供+2V、+3V、+4V和+5V上。當(dāng)差分放大器輸入電壓高于每個(gè)比較器輸入閥限電平時(shí)，比較器輸出將為邏輯高電平。當(dāng)差分放大器輸入電壓低于每個(gè)比較器輸入閥限電平時(shí)，比較器輸出將變?yōu)檫壿嫷碗娖?。這四個(gè)輸出電平是供右路驅(qū)動級的PAL使用，控制著D11至D14 4塊AGC驅(qū)動射放。

如果TL074出現(xiàn)故障，影響到整個(gè)AGC電路的正常工作，所以必須解決運(yùn)算放大器的可靠性問題。

3 驅(qū)動級電平故障檢測

運(yùn)算放大器在驅(qū)動故障檢測中也發(fā)揮著重要的作用，用來比較射頻信號的幅度大小，如果射頻激勵信號的電平電壓升高到基準(zhǔn)電壓以上，發(fā)出高驅(qū)動故障，如果射頻激勵信號的電平低于基準(zhǔn)電壓，發(fā)出低驅(qū)動故障。

從TP7來的射頻激勵電平直流電壓還接到高驅(qū)動故障比較器反相（-）輸入端。在TP5處的高驅(qū)動故障比較器同相（+）輸入端，由高驅(qū)動調(diào)整旋鈕R84設(shè)置這點(diǎn)的基準(zhǔn)電壓。通常同相（+）輸入端電壓比反相（-）輸入端電壓要高，比較器輸出將為邏輯高電平。如果射頻激勵電平直流電壓升高到基準(zhǔn)電壓以上，比較器輸出將變?yōu)檫壿嫷碗娖健＿@就給接在J3-11控制器發(fā)出一個(gè)高驅(qū)動故障信號低電平信號，就是一個(gè)過荷故障。從TP7來的射頻激勵電平直流電壓還被接到低驅(qū)動故障比較器同相（+）輸入端。由低驅(qū)動調(diào)整電位器R86設(shè)置比較器反相（-）輸入端，即在TP6處的低驅(qū)動電平的基準(zhǔn)電壓。通常同相（+）輸入端電壓高于反相（-）輸入端電壓，比較器輸出為邏輯高電平。如果射頻激勵電平直流電壓下降到基準(zhǔn)電平以下，比較器輸出將變?yōu)榈碗娖?。這就給接在J3-13控制器發(fā)出一個(gè)低驅(qū)動故障信號低電平信號，也是一個(gè)過荷故障。在功放單元關(guān)斷期間，晶體管Q6是用來解除低驅(qū)動故障比較器的。當(dāng)功放單元關(guān)斷時(shí)，發(fā)射機(jī)開機(jī)允許控制輸入為邏輯低電平，CR3正極由反相器U16A箝位在邏輯高電平上。電容器C36通過一些電阻充電，晶體管導(dǎo)通。晶體管集電極和比較器反相（-）輸入端被箝位在邏輯低電平上，不能再進(jìn)行低驅(qū)動故障檢測。當(dāng)功放單元接通后，發(fā)射機(jī)開機(jī)允許控制輸入端將變?yōu)檫壿嫺唠娖?。這樣將對二極管進(jìn)行反相偏置，使得電容器可以通過晶體管Q6基極放電，晶體管慢慢截止，比較器反相（-）輸入端的基準(zhǔn)電壓逐漸升高，使低驅(qū)動故障比較器工作。這個(gè)時(shí)延使得在步進(jìn)起動過程中射頻激勵系統(tǒng)有足夠時(shí)間達(dá)到正常工作參數(shù)值。

驅(qū)動射放D7～D14不能被接通，如果這些驅(qū)動器中一個(gè)或全部都不能被接通，按下列方法檢查：將驅(qū)動器測試跳線JP9置于測試位置，測量PAL的D7～D14輸出，如果以上輸出不是都為邏輯高電平，就更換這只PAL，如果輸出都為高電平，測量反相器輸出。在J1所有輸出端應(yīng)該為-1.4V，如果有一個(gè)不是這樣，就要更換這只反相器，如果出現(xiàn)負(fù)電壓，檢查J2接頭，并參考驅(qū)動級功率合成器故障檢修部分繼續(xù)查找，測量加到PAL的AGC信號輸入位置。當(dāng)功放單元關(guān)斷時(shí)，所有輸入端都應(yīng)該是邏輯高電平。如果不是這樣，就要更換U14和U20，將驅(qū)動級測試跳線還原到正常位置。在步進(jìn)起動過程中，測量發(fā)射機(jī)開機(jī)允許控制信號狀態(tài)。在功放單元開機(jī)時(shí)，在J3-1這個(gè)輸入應(yīng)該變?yōu)檫壿嫺唠娖健?/p>

激勵過高檢測，將功放單元關(guān)斷，接通低壓，進(jìn)行下列故障檢查：在本板J3-11上測量輸出電平，測得為邏輯低電平就說明有故障，如果此點(diǎn)為低電平，將J7從板上拔下，再測量輸出電平，如果此點(diǎn)變?yōu)楦唠娖搅?，可能存在接線、功放單元接口或者控制器等故障，如果此點(diǎn)仍為低電平，檢查TP5的電壓。如果這點(diǎn)電壓比TP7要正，（功放單元關(guān)斷時(shí)TP7應(yīng)該為0V），那么就更換U17。如果比較器檢查正常，那么可能是驅(qū)動級取樣故障，在步進(jìn)起動期間，檢查輸入端J7射頻驅(qū)動分配器的射頻取樣電平，如果這點(diǎn)電壓比正常時(shí)要高，檢查驅(qū)動器編碼器上的變壓器組件和相應(yīng)的電路以及取樣連接和連到驅(qū)動級編碼器的電纜。

激勵過低檢測，將功放單元關(guān)斷，只將低壓接通，進(jìn)行下列檢測：在本板的J3-13處測量輸出電平，若測得為邏輯低電平就說明有故障，將J7從板上撥下，再測量輸出電平，如果此點(diǎn)變?yōu)檫壿嫺唠娖搅耍f明故障存在于接線、功放單元接口或者控制板中，如果輸出為低電平，在步進(jìn)起動期間進(jìn)行下列檢查，比較TP7和TP6電壓，TP7應(yīng)高于TP6電壓。如果是這樣，輸出仍然是低電平，就更換U17，如果比較器檢查正常，那么可能驅(qū)動級取樣有問題?？邕^輸入端，在步進(jìn)起動過程中，檢查J7上射頻驅(qū)動分配板射頻取樣電平，如果這點(diǎn)電壓比正常值低，檢查驅(qū)動編碼板相應(yīng)電路以及取樣連接的電纜。

4 總結(jié)

運(yùn)算放大器在驅(qū)動編碼板中的自動增益控制，故障檢測中起著信號比較處理，控制信號的發(fā)出，故障信號的檢測作用，所以在日常的維護(hù)和故障處理中，掌握運(yùn)算放大器工作原理及加大對運(yùn)算放大器相關(guān)的測試點(diǎn)檢測和維護(hù)，將故障和異態(tài)處理在萌芽中，可減少發(fā)射機(jī)的故障率，確保設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李天德.《廣播電視發(fā)送與傳輸維護(hù)手冊》DX型大功率中波發(fā)射機(jī)第4分冊[M]. 北京：國家廣電總局無線電臺管理局，2000.

篇6

關(guān)鍵詞：555定時(shí)器 觸發(fā) 穩(wěn)態(tài)電路

中圖分類號：TN71 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）08-0061-02

555定時(shí)器是一種數(shù)字電路與模擬電路相結(jié)合的中規(guī)模集成電路。該電路使用靈活、方便，只需外接少量阻容元件就可構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器等，廣泛用于信號的產(chǎn)生、變換、控制與檢測。目前世界上各大電子公司均生產(chǎn)這種產(chǎn)品且都以555命名。

1 555定時(shí)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

555定時(shí)器的內(nèi)部電路如圖1所示，它由3個(gè)阻值相等的電阻串聯(lián)構(gòu)成分壓器、兩個(gè)集成運(yùn)放構(gòu)成的兩個(gè)電壓比較器、一個(gè)R-S觸發(fā)器和一個(gè)NPN型三極管工4部分組成。

2 555定時(shí)器的工作原理

各引腳功能如下。

1腳：GND，電源負(fù)極，接地。

2腳：，低電平（負(fù)脈沖）觸發(fā)端。這是內(nèi)部比較器的反相輸入端。當(dāng)加在該端的電壓小于1/3VCC時(shí)（同相端電壓）時(shí)，比較器輸出為“1”，反之輸出為“0”。

3腳：OUT，輸出端。輸出的高電平值略小于電源電壓。

4腳：，復(fù)位端。該端有效時(shí)，3腳輸出為“0”。

5腳：CO，控制電壓端。它是比較器的反相輸入端（基準(zhǔn)電壓端）。若外接附加電阻或電壓，可以改變該基準(zhǔn)電壓的大小，否則該端電壓為2/3VCC。不使用該端時(shí)接一個(gè)約0.01μF的電容到地，以防止干擾由此引入。

6腳：TH，高電平觸發(fā)端，又稱高電平復(fù)位端。它是比較器C2的同相輸入端，當(dāng)該端加以大于的電壓（反相輸入端電壓）時(shí)，比較器的輸出為“1”。這時(shí)若2腳端不加觸發(fā)信號（即保持為高電平），那么輸出端為“0”。

7腳：D，放電端，它是內(nèi)部放電三極管的集電極。當(dāng)555輸出為低電平時(shí)，該三極管有足夠的基極電流注入，可使三極管飽和（集電極接有正確直流回路時(shí)）。

8腳：VCC，電源正端。

分壓器為兩個(gè)電壓比較器和提供參考電壓。如控制端5懸空，則比較器的參考電壓為，加在同相端；的參考電壓為，加在反相端。

4腳是復(fù)位輸入端，當(dāng)有效時(shí)，基本RS觸發(fā)器被置“0”，晶體管導(dǎo)通，輸出端3為低電平。正常工作時(shí)應(yīng)無效。

6腳和2腳是信號輸入端。當(dāng)6腳電壓>2/3VCC，2腳電壓>1/3VCC時(shí)，比較器C2輸出高電平，基本RS觸發(fā)器被復(fù)位置0，晶體管導(dǎo)通，輸出端3為低電平。

當(dāng)6腳的電壓

當(dāng)6腳電壓1/3VCC時(shí)，基本RS觸發(fā)器狀態(tài)不變，電路亦保持原狀態(tài)不變。

綜上所述，可得555定時(shí)器功能，見表1。

3 555定時(shí)器的典型應(yīng)用

（1）單穩(wěn)態(tài)電路

將555電路的7和地之間接上一個(gè)電容，如圖2（a）所示，以矩形窄脈沖為輸入它的輸出波形如圖2（b）所示。從曲線可知，接通電源后，電源UDD通過R對電容C充電，當(dāng)UC充電到≥2UDD/3后，定時(shí)器輸出UO翻轉(zhuǎn)成0，此時(shí)放電管導(dǎo)通，使放電端（DIS）接地，電容C通過R對地放電，使UC下降。當(dāng)UC下降到0后，定時(shí)器輸出UO又翻轉(zhuǎn)成1，此時(shí)放電管又截止，使放電端（DIS）不接地，電源UDD通過R又對電容C充電，又使UC從0上升到2UDD/3，觸發(fā)器又發(fā)生翻轉(zhuǎn)，如此周而復(fù)始，從而在輸出端UO得到連續(xù)變化的振蕩脈沖波形。

實(shí)際上單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器也有兩種狀態(tài)：一個(gè)是穩(wěn)態(tài)，另一個(gè)是暫穩(wěn)態(tài)。當(dāng)沒有觸發(fā)脈沖輸入時(shí)，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器處于穩(wěn)態(tài)；當(dāng)有觸發(fā)脈沖時(shí)，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器將從穩(wěn)態(tài)變?yōu)闀悍€(wěn)態(tài)，暫穩(wěn)態(tài)在保持定時(shí)間后，能夠自動返回到穩(wěn)定狀態(tài)。必須注意：觸發(fā)脈沖必須是窄脈沖，要比暫穩(wěn)態(tài)的時(shí)問t還要短。否則觸發(fā)作用始終存在，輸出將不會在UC達(dá)到2UDD/3時(shí)返回低電平。

（2）施密特觸發(fā)器型雙穩(wěn)電路

將555電路的6、2腳并接起來接成只有一個(gè)輸入端的觸發(fā)器，如圖3（a）所示，以三角波為輸入它的輸出波形如圖3（b）所示。從曲線可知，當(dāng)輸入電壓從0上升到>2UDD/3后，UO翻轉(zhuǎn)成0，當(dāng)輸入電壓從最高值下降到

篇7

設(shè)計(jì)經(jīng)HSPICE仿真結(jié)果證明有效,并采用013 μm CMOS工藝,分別采用25 V的模擬電源電壓和12 V的數(shù)字電源電壓供電,實(shí)現(xiàn)10位的精度。芯片面積為480 μm*380 μm,FF case 下功耗為054 mW。實(shí)現(xiàn)了超低功耗的ADC的設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：模數(shù)轉(zhuǎn)換器;逐次逼近;準(zhǔn)差分;比較器;IP核

中圖分類號：TN710 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1004-373X(2008)09-083-04オ

An 8-channel 10-bit R-C Hybrid Successive Approximation ADC

PEI Xiaomin

(Xiangfan College,Xiangfan,441053,China)

オ

Abstract：An IP core of an 8-channel 10-bit SAR ADC is designed in this paper.An optimal Resister-Capacitor hybrid D/A structure based on their good qualities and disadvantage,this kind of D/A structure has smaller size than Capacitor-Resister hybrid structure.A comparator with resetting and clapping method on the basis of conventional preamplifier and flip-latch,which is consisted ofan quasi-differential structure is developed.

These proposed methods are validated by the result of simulation with HSPICE.Thedesign adopts 013 μm CMOS technology,operates with 2.5V analog power and 1.2V digital power supply.The simulation results show that this design can achieve 10-bit resolution.The area of IP core is 480 μm*380 μm,at FF case,Power Dissipation is 540μW.As a result,ADC design with low-power consumption and small area is implemented.

Keywords：analog-to-digital converter;successive approximation;ISO-differential;comparator;IP core

逐次逼近ADC基于逐次逼近寄存器(SAR),他采用一個(gè)比較器對輸入電壓和一個(gè)N位數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(DAC)輸出進(jìn)行比較,總共經(jīng)過N次比較就可以得到最終的轉(zhuǎn)換結(jié)果。由于只采用了一個(gè)比較器,這種結(jié)構(gòu)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的面積較小,功耗低,具有較高的性價(jià)比,是目前應(yīng)用最多的轉(zhuǎn)換器類型。

1 SAR A/D轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)換過程

逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器包括采樣保持電路(Track/Hold)、比較器(comparator)、D/A 轉(zhuǎn)換器、逐次逼近寄存器(SAR)、時(shí)序產(chǎn)生及數(shù)字控制邏輯電路。

所設(shè)計(jì)的10位SAR ADC的基本的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

該結(jié)構(gòu)將模擬輸入電壓(VIN)保存在一個(gè)跟蹤/保持器中,N位寄存器被設(shè)置為中間值(即100…0,其最高位被置為1),因此,數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)的輸出(VDAC)為參考電壓VREF的二分之一,再執(zhí)行一個(gè)比較操作：如果VIN小于VDAC,比較器輸出邏輯低,N位寄存器的最高位清0； 如果VIN大于VDAC,比較器輸出邏輯高(或1),N位寄存器的最高位保持為1。隨后,SAR的控制邏輯移動到下一位,將該位強(qiáng)制置為高,SAR控制邏輯將重復(fù)上述順序操作,直至最后一位。

圖1 模塊設(shè)計(jì)

2 系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)及各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)

圖2描述了所設(shè)計(jì)的SAR ADC所有模塊。

お

圖2 模塊設(shè)計(jì)

2.1 模擬輸入(Analog Input)

此模塊是對一8通道的輸入信號實(shí)現(xiàn)八選一的功能。S［2:0］是數(shù)字選通信號。因?yàn)閿?shù)字部分的電源電壓為12 V,而模擬部分的Power Supply為25 V,所以在進(jìn)行選通之前須對S［2:0］進(jìn)行電平變換,level_shifter電路結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 level_shifter電路結(jié)構(gòu)

2.2 時(shí)鐘產(chǎn)生器(Clk Generator)

時(shí)鐘產(chǎn)生電路的結(jié)構(gòu)如圖4所示：他由幾個(gè)Buffer和4個(gè)相同的延遲單元組成。 CLK為主時(shí)鐘,產(chǎn)生的輸出CLK2A,CLK1A,CLKM,CLK1D,CLK2D依次有一定的延遲。這5個(gè)時(shí)鐘將送進(jìn)SAR邏輯,產(chǎn)生模擬塊采樣、保持、轉(zhuǎn)換、比較等工作時(shí)所需要的一些時(shí)序控制信號。

圖4 時(shí)鐘產(chǎn)生電路的結(jié)構(gòu)

2.3 D/A轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)

此設(shè)計(jì)中的DAC采用了一種新型的電阻電容混合的DAC的結(jié)構(gòu),即按在同一電阻串上分兩級進(jìn)行按電壓按比例縮放方式來轉(zhuǎn)換,再把兩個(gè)轉(zhuǎn)換的結(jié)果經(jīng)兩電容按比例進(jìn)行電荷再分配,最終實(shí)現(xiàn)DAC的轉(zhuǎn)換。

整個(gè)DAC 電阻串分壓的結(jié)構(gòu)如圖5所示,共有8個(gè)電阻串串聯(lián)而成,每個(gè)電阻串的上下各有一個(gè)R/2電阻,中間有15個(gè)R電阻。整個(gè)電阻串共有127個(gè)R電阻串連、其上下各串一個(gè)R/2。解碼器的設(shè)計(jì)采取了兩級解碼的結(jié)構(gòu),先經(jīng)由高七位D［9:3］分別控制兩級解碼器選通電阻串的一個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行電壓輸出,即為VDA,但是這個(gè)電壓只是相當(dāng)于把D［9:0］右移3位后的轉(zhuǎn)換結(jié)果；而低3位的轉(zhuǎn)換結(jié)果是在D［2:0］控制下輸出為VLSB。最后需要一個(gè)8C:C的兩個(gè)電容再把高七位的電壓提升8倍。

圖5 一種優(yōu)化的D/A結(jié)構(gòu)圖

電阻串的輸出VLSB和VDA通過電容接入比較器的輸入端,比較器的設(shè)計(jì)采用了準(zhǔn)差分結(jié)構(gòu)。在比較器的另一輸入端接一組Dummy電容,此結(jié)構(gòu)既獲得差分結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn),又在一定的程度上減小了芯片面積,提高了其性價(jià)比。結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖6 采樣、轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)

其中,采樣和保持電路嵌入在DAC之中,不作為一個(gè)獨(dú)立的電路。

采樣時(shí)：K1、K3都閉合,模擬輸入電壓VIN就被存儲在節(jié)點(diǎn)A11處,實(shí)際上是以電荷的形式存儲在輸入電容上。此時(shí),SVOS=1,在SVOS的作用下直接對第五個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行輸出。此時(shí):

И

由式(1),(2),(3)分析得出比較器的兩個(gè)輸入端A11和A12的電壓差為：

И

ΔU=V┆A12-V┆A11

=8*(V┆DA-V┆IN)+(V┆LSB-V┆LSB)

=8*［V┆IN-V┆REF1 024∑9i=0Di2i］

(4)

И

如果ΔU >0,則比較器輸出為1,否則輸出為0。

2.4 逐次逼近寄存器(SAR)和控制邏輯(SAR & Control Logic)

SAR & Control Logic 完全是數(shù)字邏輯,用來實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制搜索算法,儲存轉(zhuǎn)換的中間結(jié)果,并為模擬塊產(chǎn)生控制信號,流程圖如圖7所示。

圖7 逼近流程圖

整過程包括四個(gè)階段：系統(tǒng)復(fù)位階段、采樣階段、保持階段、逐次逼近階段。

系統(tǒng)復(fù)位后,前兩個(gè)周期用來采樣和保持輸入電壓,接下來的10個(gè)周期用來SAR算法和產(chǎn)生輸出結(jié)果。即完成一個(gè)模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換共要12個(gè)時(shí)鐘周期,在第13個(gè)周期就一個(gè)得到10 b的輸出B［9:0］。

2.5 比較器(Comparator)的設(shè)計(jì)

比較器將模擬的輸入和D/A的輸出電壓進(jìn)行比較,比較結(jié)果輸入到SAR & Control Logic模塊以完成二進(jìn)制查找算法。比較器的結(jié)構(gòu)如圖8所示。

圖8 比較器的結(jié)構(gòu)

必須采用兩級前置放大器來增加輸入比較器電壓的差值。前置放大器使輸入的變化足夠大,并且將其加到鎖存器的輸入端,這樣組合了電路的最佳特性。

(1) 前置放大器

圖9為前置放大器的電路結(jié)構(gòu),RS與RS非兩個(gè)相反時(shí)鐘信號用來控制比較器的復(fù)位,在比較器的過程中把B11和B12的電壓使復(fù)位至相等,為比較做好準(zhǔn)備。為了獲得更高的工作速度,在兩輸出端之間還有兩個(gè)鉗位二極管。

お

圖9 前置放大器

(2) 第三級比較器

第三級比較器的結(jié)構(gòu)采用可再生比較器,他是使用正反饋來實(shí)現(xiàn)兩個(gè)信號的比較?？稍偕容^器又可稱為鎖存比較器,其電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)見圖10。

圖10 鎖存比較器電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

其中兩相非交疊時(shí)鐘Q1和Q2的波形如圖11所示。

圖11 時(shí)鐘信號Q1和Q2的波形

當(dāng)時(shí)鐘Q1為高時(shí),比較器處于復(fù)位狀態(tài),這時(shí)節(jié)點(diǎn)1和2被置成相等。接下來,當(dāng)Q1和Q2都為低時(shí),通過M3和M4管再生。當(dāng)Q1為低、Q2為高時(shí),比較的結(jié)果通過M5、M6、M7、M8、M9的作用輸出,并保存上述輸出狀態(tài)至下一個(gè)復(fù)位狀態(tài)。

3 版圖設(shè)計(jì)及仿真結(jié)果

(1) 版圖設(shè)計(jì)： 整個(gè)SAR ADC的版圖如圖12所示(Size480 μm * 350 μm)。

圖12 版圖示意

(2) 后仿結(jié)果

在FF case下的ENOB=101 b;SINAD=6259 db; SFDR=7011 db?？偣臑?80 μW,總的泄漏電流小于02 μA。用仿真結(jié)果所畫的輸出代碼的FFT圖形如圖13所示。

圖13 用仿真結(jié)果所畫的輸出代碼的FFT圖形

4 設(shè)計(jì)總結(jié)

本設(shè)計(jì)采用013 μm CMOS工藝,分別用25 V的模擬電源電壓和12 V的數(shù)字電源電壓供電,實(shí)現(xiàn)了10 b的精度,經(jīng)HSPICE仿真結(jié)果證明設(shè)計(jì)有效。該設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了低功耗、小的芯片面積的SAR ADC的設(shè)計(jì)。

參 考 文 獻(xiàn)

［1］Yin G M,Eynde F Op′t,Sansen W.A High-speed CM OS Comparator with 8-bit Resolution.IEEE JSSC,1992,27(2)：208-211.

［2］Yukawa A.A CMOS 8-bit High-speed A／D Converter IC.IEEE JSSC,1985,20(3)：775-779.

［3］Phillip E Allen,Douglas R Holberg.CMOS Analog Circuit Design\[M\].Second Edition.Oxford University Press,2002.

［4］Kumamoto T,Nakaya M,Honda H,et al.A 8-bit High Speed CMOS A／D Comparator.IEEE JSSC,1986,21(12)：976-982.

［5］Gray P R,Hodges D A,Brodersen R W.Analog MOS Integrated Circuits\[M\].New York: IEEE Press,1980.

［6］Razavi B.Princiles of Data Conversion System Design\[M\].IEEE Press,New York,1995.

［7］McCreary J.Matching Properties,and Voltage and Temprature Dependence of MOS Capacitors.IEEE JSSC,1981,16 (12)：608-616.

［8］Pelgrom M J H,Duinmaijer A C J,Welbers A P G.Matching Properties of MOS Transistors.IEEE JSSC,1989,24 (1O)：1 433-1 440.

［9］朱臻,王濤.一種用于高速A/D轉(zhuǎn)換器的全差分、低功耗CMOS運(yùn)算跨導(dǎo)放大器（OTA）\[J\].復(fù)旦學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2001,40(1):79-85.

篇8

關(guān)鍵字：集成運(yùn)放；差分放大；電壓放大；功率放大

1.集成電路運(yùn)算放大器的內(nèi)部組成單元

集成運(yùn)算放大器是一種電子元器件，它是采用一定的制作工藝將大量半導(dǎo)體三極、電阻、電容等元器件及他們之間的連線制作在同一小塊單晶體的芯片上，并具有一定功能的電子電路。

輸入級由差分式放大電路組成，利用它的電路對稱性可提高整個(gè)電路的性能；中間電壓放大級的主要作用是提高電壓增益，它由一級或多級放大電路組成；輸出級的電壓增益為1，但能為負(fù)載提供一定的功率，電路還需要電源供電才可以工作。

2. 集成運(yùn)放的典型應(yīng)用

加法器、減法器：由集成運(yùn)放可以組成加法器、減法器。這二種電路在各種書刊上介紹得比較多，這里不再分析。

儀用放大器：由于各種傳感器輸出的信號一般比較微弱，所以要用高精度的儀用放大器對微小電平的直流信號進(jìn)行放大，儀用放大器由減法器拓?fù)涠鴣淼?，利用了同相輸入端高阻抗的?yōu)勢?；镜膬x用放大器如圖2所示，其中：R1＝R3，R2＝R4，Gain＝R2/R1。

濾波器：由集成運(yùn)放可以組成一階濾波器和二階濾波器，其中一階濾波器有20dB每倍頻的幅頻特性，而二階濾波器有40dB每倍頻的幅頻特性。為了阻擋由于虛地引起的直流電平，在運(yùn)放的輸入端串入了輸入電容Cin，為了不影響電路的幅頻特性，要求這個(gè)電容是C1的100倍以上，如果濾波器還具有放大作用，則這個(gè)電容應(yīng)是C1的1000倍以上，同時(shí)，濾波器的輸出都包含了Vcc/2的直流偏置，如果電路是最后一級，那么就必須串入輸出電容。圖3.是典型的低通濾波器，圖4是典型的高通濾波器。

方波、矩形波信號發(fā)生器：由集成運(yùn)放構(gòu)成的方波信號發(fā)生器電路如圖5 所示, 這里的集成運(yùn)放器作電壓比較器。雙向穩(wěn)壓管VDz 的穩(wěn)定電壓為士Uz 。電路的正反饋系數(shù)F為。

電路中, 電壓比較器的輸出電壓有高電平和低電平兩種情況,即Uo=+Uz(Vp>Vn)或Uo=―Uz(Vp

在接通電源的瞬間，輸出電壓究竟偏于正向飽和還是負(fù)向飽和，那純屬于偶然。輸出電壓偏于正向飽和，即Vo=+Vz時(shí)，加到電壓比較器同相端電壓為+FVz，而加于反相端得電壓，由于電容C上的電壓Vc不能突變，正能由輸出電壓Vo通過電阻R按指數(shù)規(guī)律向C充電來建立。顯然，當(dāng)加到反相端的電壓Vc略正于+FVz時(shí)，輸出電壓便立即從正向飽和翻轉(zhuǎn)到負(fù)飽和，-Vz又通過R對C進(jìn)行反向充電，知道Vc略負(fù)于-FVz值時(shí)，輸出狀態(tài)在翻轉(zhuǎn)過來。如此循環(huán)不已，形成一系列的方波輸出。

鋸齒波發(fā)生器：它是由同相輸入遲滯比較器和充電時(shí)間常數(shù)不等的積分器共同組成的。

同相遲滯比較器的上下門限和門限寬度為

當(dāng)電源接通時(shí)，有Vo1=――Vz，則-Vz結(jié)果R6向C充電，使輸出電壓按線性規(guī)律增長。當(dāng)Vo上升到門限電壓時(shí)，使Vp1=Vn1=0時(shí)，比較器輸出Vo1由-Vz上跳到+Vz，同時(shí)門限電壓下跳到值。以后Vo1=+Vz經(jīng)R6和二極管、R5兩條支路向C反向充電，由于時(shí)間常數(shù)減小，Vo迅速下降到負(fù)值。當(dāng)Vo下降到門限電壓使Vp1=Vn1=0時(shí)，比較器輸出Vo1又由+Vz下跳到-Vz。如此周而復(fù)始，產(chǎn)生振蕩。由于電容的正向和反向充電常數(shù)不相等，輸出波形Vo為鋸齒波形，Vo1為矩形波形，其振蕩周期為

當(dāng)R5、二極管支路開路，電路C的正、負(fù)向充電時(shí)間常數(shù)相等，此時(shí)鋸齒波變成三角波，其振蕩周期為

參考文獻(xiàn)：

[ 1] 童詩白, 華成英. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)( 第三版)[M ]. 北京: 高等教育出版社, 2001.

[2] 李雅軒. 模擬電子技術(shù)(第二版)[M].西安電子科技大學(xué)出版社.2003.

[3] 畢查德?拉扎維.模擬CMOS 集成電路設(shè)計(jì).陳貴燦，程軍，張瑞智，等譯.西安：西安交通大學(xué)出版社，2009.

篇9

【關(guān)鍵詞】有源濾波器;RC張馳振蕩器;自動調(diào)節(jié)

RC有源濾波器廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代大規(guī)模集成電路中。特別RF收發(fā)器等無線通訊電路中，帶通濾波器和低通濾波器的性能直接決定了收發(fā)器的選擇性和抗干擾性能。然而集成的RC有源濾波器，由于集成電路制造工藝的原因，RC常數(shù)波動較大，達(dá)±30%之多。

許多RC常數(shù)調(diào)節(jié)電路的精度只有±2～ 10%[1]，[2]。在一些無線通訊的接收機(jī)中，信號帶寬只有100kHz左右，相對于2MHz左右的中頻信號，中頻帶通濾波電路的RC常數(shù)需要達(dá)到1%的精度。本文設(shè)計(jì)了一種高精度RC常數(shù)調(diào)節(jié)電路。提出了一種RC常數(shù)自動調(diào)節(jié)的算法。在SMIC 0.18um工藝中實(shí)現(xiàn)了對中心頻率為2.2MHz，信號帶寬為100kHz的6階帶通濾波器的RC常數(shù)的自動調(diào)節(jié)。在全工藝角范圍內(nèi)，調(diào)節(jié)精度達(dá)0.5～1%。

圖1 RC常數(shù)調(diào)節(jié)電路框圖

1.RC常數(shù)調(diào)節(jié)電路

本文提出的RC常數(shù)調(diào)節(jié)電路結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括RC張馳振蕩器電路、計(jì)數(shù)器、數(shù)字算法和上電復(fù)位等。RC張馳振蕩器電路產(chǎn)生與RC常數(shù)成反比的時(shí)鐘頻率，當(dāng)RC常數(shù)大于設(shè)計(jì)值時(shí)，振蕩器輸出頻率低于設(shè)計(jì)值，反之亦然;計(jì)數(shù)器模塊根據(jù)輸入晶振時(shí)鐘信號對RC振蕩器輸出頻率級數(shù)，計(jì)算出RC常數(shù)值;逐次逼近式數(shù)字算法把計(jì)數(shù)器的結(jié)果同設(shè)定的目標(biāo)值進(jìn)行比較，判斷RC常數(shù)大于、等于還是小于目標(biāo)設(shè)定值。如果RC常數(shù)大于目標(biāo)值，則減小RC振蕩器的電容;如果RC常數(shù)小于目標(biāo)值，則增加RC振蕩器的電容;等于目標(biāo)值，則輸出最終的濾波器RC常數(shù)控制信號，RC常數(shù)調(diào)節(jié)完成。

RC常數(shù)調(diào)節(jié)的精度由RC張馳振蕩器精度、計(jì)數(shù)器精度和可調(diào)電容陣列的調(diào)節(jié)精度決定。12位的計(jì)數(shù)器，考慮RC常數(shù)變化范圍，計(jì)數(shù)精度可達(dá)11位，對RC常數(shù)調(diào)節(jié)精度的影響幾乎可以忽略;采用8位數(shù)字控制位調(diào)節(jié)電容的大小，結(jié)合±30%的調(diào)節(jié)范圍，其理論調(diào)節(jié)精度約為0.25%;RC張馳振蕩器的調(diào)節(jié)精度需要達(dá)到0.2%才能使RC常數(shù)調(diào)節(jié)的精度達(dá)到0.5%以內(nèi)。

2.RC張馳振蕩器

RC張馳振蕩器是RC常數(shù)自動調(diào)節(jié)電路的關(guān)鍵模塊，其性能直接決定了RC常數(shù)調(diào)節(jié)的精度。RC張馳振蕩器包括充放電網(wǎng)絡(luò)、比較器和數(shù)字控制邏輯等。圖2給出了RC張馳振蕩器的電路結(jié)構(gòu)、振蕩波形和控制開關(guān)時(shí)序圖。

RC張馳振蕩器的頻率由RC常數(shù)確定，理想條件下，RC張馳振蕩器的周期可表示為：

上式中，VREF為充電電壓，VGND為放電電壓，VH和VL分別為高低比較電壓。從OSC周期的公式可以看出，VH和VL的偏差會影響OSC的頻率值。設(shè)計(jì)中，VH和VL均由VREF分壓得到，精心匹配過的電阻，匹配精度可達(dá)0.1%，對OSC的頻率影響不大。

比較器失調(diào)電壓Vos，比較器和邏輯控制電路的延時(shí)造成RC充放電網(wǎng)絡(luò)的過充電和過放電，最終導(dǎo)致振蕩器輸出頻率變小。

為減小比較器失調(diào)電壓對RC張馳振蕩器振蕩頻率的影響，從振蕩器結(jié)構(gòu)上，本文采用了單個(gè)比較器結(jié)構(gòu)的張馳振蕩器。相比兩個(gè)振蕩器結(jié)構(gòu)的張馳振蕩器[]，比較器失調(diào)電壓的影響幾乎可以忽略。

圖2 （a）RC張馳振蕩器結(jié)構(gòu)圖;

（b）RC振蕩波形及控制信號

圖3 自偏置輸出比較器電路圖

自偏置是一種將輸出反饋到偏置模塊的偏置結(jié)構(gòu)[3]，本文提出的自偏置輸出級的比較器如圖3所示，由高增益的前級放大器和自偏置輸出級組成。高增益前級放大器減小比較器的增益誤差，自偏置輸出級減小比較器的延時(shí)。仿真顯示，自偏置輸出級比較器的延時(shí)時(shí)間可減小到0.1ns以內(nèi)。

3.RC常數(shù)自動調(diào)節(jié)算法

3.1 輸出反饋式自動調(diào)節(jié)算法

RC常數(shù)自動調(diào)節(jié)算法的關(guān)鍵是計(jì)數(shù)器結(jié)果和目標(biāo)值比較完成后，RC振蕩器電容陣列控制信號的調(diào)節(jié)，即電容控制位調(diào)整步長的選擇。本文引入逐次逼近的概念，根據(jù)計(jì)數(shù)器輸出與目標(biāo)值比較的結(jié)果，不斷調(diào)節(jié)控制位的步長，當(dāng)RC常數(shù)計(jì)算值與目標(biāo)值差別較大時(shí)，增大控制位的步長;反之，減小控制位的步長。次算法有效減少了系統(tǒng)迭代次數(shù)，縮短了調(diào)節(jié)時(shí)間。圖4給出了RC常數(shù)最大（+30%）和RC常數(shù)最?。?30%）兩種條件下，RC自動調(diào)節(jié)數(shù)字算法的收斂過程。結(jié)果顯示，調(diào)節(jié)算法的迭代次數(shù)約為9次。

圖4 RC自動調(diào)節(jié)數(shù)字算法收斂過程

圖5 RC常數(shù)自動調(diào)節(jié)算法

3.2 RC自動調(diào)節(jié)過程

本文提出的RC常數(shù)自動調(diào)節(jié)的流程如圖5所示。其自動調(diào)節(jié)步驟如下：

1）上電復(fù)位和目標(biāo)值設(shè)定，將計(jì)數(shù)器復(fù)位清零并設(shè)定RC常數(shù)調(diào)節(jié)目標(biāo)值（通常為典型工藝條件下RC張馳比較器輸出頻率值）;

2）OSC初始化，電容陣列復(fù)位開關(guān)使能，然后充電開關(guān)S1使能，充電電壓VREF通過串聯(lián)電阻對電容陣列充電，OSC開始工作;

3）計(jì)數(shù)器通過外部輸入高頻率晶振時(shí)鐘計(jì)算OSC的頻率;

4）計(jì)數(shù)器計(jì)算的OSC頻率與目標(biāo)設(shè)定值進(jìn)行比較：a）OSC頻率高于目標(biāo)值，說明RC常數(shù)小于目標(biāo)值，則增加OSC電容陣列控制位的值，返回到OSC初始化，重新計(jì)算新的OSC振蕩頻率，b）OSC頻率低于目標(biāo)值，說明RC常數(shù)大于目標(biāo)值，則減小OSC電容陣列控制位的值，返回到OSC初始化，重新計(jì)算新的OSC振蕩頻率，c）OSC頻率等于目標(biāo)值，說明RC常數(shù)等于目標(biāo)值，輸出最終的濾波器電容陣列調(diào)節(jié)控制位的值，RC常數(shù)調(diào)節(jié)完成。

5）關(guān)閉OSC電路，等待系統(tǒng)下次調(diào)節(jié)的指令。

4.電路實(shí)現(xiàn)和測試結(jié)果

本文在SMIC 0.18um 1P6M混合信號工藝下，實(shí)現(xiàn)了RC自動調(diào)節(jié)電路，并用于調(diào)節(jié)一個(gè)中心頻率為2.2MHz的六階RC帶通濾波電路。用Spectre-Verilog數(shù)模混合仿真了不同電源電壓和工藝角下，RC帶通濾波器中心頻率自動調(diào)節(jié)的結(jié)果。圖6的仿真結(jié)果顯示，在最差工藝角下，RC常數(shù)調(diào)節(jié)精度為0.77%。虛線表示的是芯片測試結(jié)果，RC常數(shù)自動調(diào)節(jié)的精度為1%。

圖6 RC常數(shù)自動調(diào)節(jié)仿真結(jié)果

5.總結(jié)

針對有源濾波器的RC常數(shù)隨工藝角變化的問題，本文提出一種高精度RC常數(shù)自動調(diào)節(jié)電路及其算法。采用了單一比較器結(jié)構(gòu)的RC張馳振蕩器有效減小了比較器失調(diào)電壓對振蕩器頻率的影響;高速自偏置輸出級比較器使比較器延時(shí)減小到0.1ns以內(nèi)。在SMIC 0.18um工藝下實(shí)現(xiàn)了對6階帶通濾波器的RC常數(shù)自動調(diào)節(jié)。芯片測試結(jié)果顯示其調(diào)節(jié)精度達(dá)0.7～1%。

參考文獻(xiàn)

[1]Bo Xia，et al.An RC time constant auto-tuning structure for high linearity continuous-time ΣΔ modulators and active filters.Circuits and Systems I：Regular Papers，IEEE Transactions on Volume：51，Nov.2004：2179-2188.

[2]T Oshima，et al.Novel automatic tuning method of RC filters using a digital-DLL technique.Solid-State Circuits，IEEE Journal of Volume：39，Nov.2004：2052-2054.

[3]CMOS Analog circuit Design（second edition），Phillip E.Allen，Douglas R.Holberg.

作者簡介：

篇10

關(guān)鍵詞：負(fù)壓檢測 閉環(huán)控制 溫度 時(shí)間

中圖分類號：TM910.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）01（b）-0055-03

1 智能型鎳鎘充電器的原理框圖

1.1 充電器

一般都是由電源部分、恒流電路、控制部分以及電池狀態(tài)檢測電路組成。電源部分，一般是通過一個(gè)開關(guān)電源把市電轉(zhuǎn)換成要充電的電壓，開關(guān)電源的好處就是轉(zhuǎn)換效率高，電能利用率高（見圖1）。

恒流電路是通過檢測充電的電流來控制充電的電壓。電池狀態(tài)檢測是通過外部電路檢測當(dāng)前電池電壓、溫度等參數(shù)。控制電路是一般都是由MCU來產(chǎn)生一個(gè)控制信號和指示信號。

1.2 設(shè)計(jì)思路

通過原理框圖結(jié)合一些成熟的電路原理圖，經(jīng)過分析自己可以設(shè)計(jì)出充電器的硬件原理圖來。

2 智能型鎳鎘充電器的硬件原理

2.1 交流-直流整流電路

市電經(jīng)過電路后接兩個(gè)電阻給電容XC1放電使用，防止在充電器拔出后人體碰觸插頭被電麻，電感LF1是對電源的電流起到一個(gè)濾波的作用，使得電流平穩(wěn)。4個(gè)二極管是對電壓進(jìn)行橋式整流轉(zhuǎn)換成一個(gè)脈動的直流電壓供電源的高壓一次側(cè)使用。

2.2 高壓一次側(cè)的主回路和震蕩電路。

脈動的直流電壓，電壓經(jīng)過二極管D10和電阻R15，R17到震蕩芯片OB2263，給震蕩芯片一個(gè)剛上電的電壓，讓芯片產(chǎn)生震蕩電壓給場效應(yīng)管Q2工作，即導(dǎo)通和關(guān)斷。芯片產(chǎn)生的震蕩頻率為：

Fosc=6500/RI（Kohm）（kHz）

當(dāng)場效應(yīng)管Q2導(dǎo)通后，電壓經(jīng)過高l磁芯T1A的高壓側(cè)，經(jīng)過開關(guān)管，還有下面4個(gè)并聯(lián)的0.5ohm電阻形成回路，產(chǎn)生電流?；芈冯娏鹘?jīng)過高頻磁芯，T1A的高壓側(cè)，會在二次側(cè)產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)的電流。

經(jīng)過4個(gè)并聯(lián)的電阻后，會在電阻上面產(chǎn)生一個(gè)電壓，反饋到芯片OB2263中芯片會根據(jù)這個(gè)電壓來調(diào)節(jié)輸出頻率。在上電后，OB2263的產(chǎn)生震蕩足以在T1B高頻磁芯的二次側(cè)，電壓經(jīng)過D9，R14來給OB2263提供電源。

2.3 恒流轉(zhuǎn)換電路

這是一個(gè)充電電路，高壓一次側(cè)經(jīng)過高頻磁芯T1A產(chǎn)生變化的電流，在二次側(cè)產(chǎn)生感應(yīng)電流，而產(chǎn)生感應(yīng)電壓，對電阻R10，R11起到保護(hù)的作用，在沒有外部回路的時(shí)候，即沒有接上電池的時(shí)候，或者開關(guān)管AO3401關(guān)斷的時(shí)候，會經(jīng)過電阻形成電流回路。開關(guān)管經(jīng)過控制電路核心芯片MCU控制。Vo_bat端口的電壓，反饋到MCU的ADC上。D7，R9和控制電路的電源接到一起，起到輔助供電的作用。R13作為一個(gè)采樣電阻，其作用是可以采樣流過電池中的電流，在電阻上形成一個(gè)電壓，這個(gè)電壓和控制電路的比較器的固定電壓比較，產(chǎn)生電平信號對芯片OB2263的FB信號進(jìn)行控制，來控制一次側(cè)的開關(guān)頻率，從而起動對電流的控制作用。在電阻R13上的電壓可以表示為：

Vs=In×0.1（V）

2.4 控制電路以及其供電電路

高壓側(cè)的開關(guān)管在一次側(cè)產(chǎn)生一個(gè)變化的電流，高頻磁芯T1C二次側(cè)也會產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)電流，經(jīng)過回路會有一個(gè)感應(yīng)電壓。穩(wěn)壓電路TL431，經(jīng)過反向電壓形成電壓，讓三極管MPS222A打開，經(jīng)過濾波電容C6，形成一個(gè)穩(wěn)定的電壓M_VDD，供控制芯片供電。

電池狀態(tài)檢測電路，M_VDD經(jīng)過R39到端口NTC，這是一個(gè)溫度開關(guān)，用來檢測電池的溫度，當(dāng)電池溫度過高的時(shí)候，溫度開關(guān)會斷開，否則溫度開關(guān)會閉合。還有一個(gè)電阻分壓電路R35，R33，用來測量電池當(dāng)前的電壓，以檢測電池的負(fù)壓。

分得的電壓為：

V=Vo_bat×1.5/（33+1.5）（V）

CTR端口是有MCU的P1.4端口控制，當(dāng)P1.4端口為高電平時(shí)候，三極管Q3導(dǎo)通，則恒流電路的AO3401開關(guān)管打開，對電池充電，反之，開關(guān)管關(guān)斷，電池不充電。

充電指示電路LED端口，接一個(gè)雙向的LED燈，用來支持是否在充電狀態(tài)，充電狀態(tài)指示燈會亮紅等，其他狀態(tài)會亮綠燈。

MCU的特點(diǎn)就是內(nèi)部有一個(gè)比較器，對整個(gè)充電電路起到關(guān)鍵的作用，也節(jié)省了一個(gè)比較器的成本。P5.5為比較器的正端，接上了一個(gè)固定的電壓：

V+=M_VDD×10/（33+10）（V）

負(fù)端接上一個(gè)采樣電壓，即恒流電路中采樣電阻上的電壓（V-）。P1.2為比較器的輸出端。當(dāng)V+>V-的時(shí)候P1.2輸出高電平，當(dāng)V+

3 控制電路的軟件系統(tǒng)

3.1 軟件系統(tǒng)流程

在MCU上電或者復(fù)位之后，MCU必須起動比較器，比較器是整個(gè)硬件電路的關(guān)鍵，要起到恒流的作用必須要開啟比較器。還有一系列的系統(tǒng)初始化MCU的IO口的配置，在一系列的初始化以后，進(jìn)入到充電系統(tǒng)循環(huán)。（見圖3）

3.2 充電結(jié)束的條件

由圖3可以看出來，充電結(jié)束有3個(gè)條件，只要滿足其中的一個(gè)條件，充電過程就會結(jié)束。充電結(jié)束只要達(dá)到充電結(jié)束的條件，需要立即停止充電，這個(gè)時(shí)候，需要檢測的就是電池是否拔出，如果電池沒有拔出，不允許重新循環(huán)充電，這樣會損傷電池。檢測電池是否拔出，可以檢測外部的電壓，通過ADC采樣電池電壓，如果電池還在測存在電壓，如果電池不存在，則電池電壓很小。

參考文獻(xiàn)

[1] 童詩白，華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].4版.高等教育出版社，1980.

[2] 胡進(jìn)德，丁如春，劉愛榮.51單片機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)[M].2版.湖北科學(xué)技術(shù)出版社，2011.