時間：2023-10-15 15:34:41
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇電源電路設(shè)計技巧，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
【關(guān)鍵詞】電子電路調(diào)試方法調(diào)試技巧
隨著科技水平的不斷進步,電子產(chǎn)品日新月異，各種成熟的電子電路多不勝數(shù)。任何一臺電子設(shè)備在使用前，必須要通過調(diào)試，使電路能夠滿足規(guī)定的各項技術(shù)指標(biāo)要求，這樣電子設(shè)備才能正常安全的運行。這就要求調(diào)試者既要十分清楚電子電路的工作原理，又要有一定的科學(xué)實驗方法。因此，電子電路的調(diào)試占有重要地位，這也是理論聯(lián)系實際的重要環(huán)節(jié)。另外，電子設(shè)備在長期運行中，會發(fā)生故障，需要維修。這些技術(shù)工作均離不開電子電路的調(diào)試工作，因此電子電路調(diào)試技術(shù)十分重要。
一、電子電路調(diào)試原則
調(diào)試電子電路時要遵守“檢查確認(rèn)、先靜后動、先分后整、由零到滿”的調(diào)試原則。
1.檢查確認(rèn)：調(diào)試前不加電源的檢查過程。對照電路圖和實際線路檢查元件安裝位置是否正確、牢固；連線是否正確，有無虛接；插接件是否接觸良好；元器件引腳之間有無短路，電源極性、信號源連線是否正確；確認(rèn)無誤后，可轉(zhuǎn)入靜態(tài)檢測與調(diào)試。
2. 先靜后動：電子電路先要進行靜態(tài)調(diào)試后再進行動態(tài)調(diào)試。靜態(tài)調(diào)試是電子電路接通直流電源后測量各關(guān)鍵點直流電壓是否在正常狀態(tài)下。動態(tài)調(diào)試是在靜態(tài)調(diào)試的基礎(chǔ)上進行的，調(diào)試的方法是在電路的輸入端加上所需的信號源，并循著信號的流向逐級檢測各有關(guān)點的波形、參數(shù)和性能指標(biāo)。
3. 先分后整：先對每個單元電路進行調(diào)試，沒有問題后，在進行整體電路調(diào)試。
4. 由零到滿：先不帶負載調(diào)試，再帶輕載調(diào)試，最后帶滿載調(diào)試。
二、電子電路調(diào)試方法及技巧
電子電路的調(diào)試方法很多，目的都是為達到電路設(shè)計指標(biāo)，要經(jīng)過“測試一判斷一調(diào)整一再測試” 反復(fù)進行的過程。電路測試和調(diào)試是電子設(shè)備的一個重要環(huán)節(jié)。通過調(diào)試，可以發(fā)現(xiàn)和糾正電子電路設(shè)計方案的不足、安裝的不合理，通過采取一定的改進措施，使電路達到設(shè)計技術(shù)指標(biāo)的要求。在工作中積累了一些電子電路調(diào)試的方法及技巧，具體的的調(diào)試步驟如下：
1. 調(diào)試前的準(zhǔn)備工作：調(diào)試前先要按照調(diào)試要求準(zhǔn)備好儀器儀表及工具。調(diào)試常用的儀表儀器有萬用表、穩(wěn)壓電源、示波器、信號發(fā)生器等。
2. 接線檢查：電路安裝完成后，不能急于通電，先要認(rèn)真檢查電路接線是否正確。
3. 檢查元件安裝正確性：調(diào)試前除了檢查接線的正確性之外，還要對照電路圖和實際線路檢查元件安裝正確性，用萬用表電阻檔檢查焊接和接插是否良好；元器件引腳之間有無短路，連接處有無接觸不良，二極管、三極管、集成電路和電解電容的極性是否正確；電源供電包括極性、信號源連線是否正確；電源端對地是否存在短路（用萬用表測量電阻）。若電路經(jīng)過上述檢查，確認(rèn)無誤后，可轉(zhuǎn)入下一步驟靜態(tài)檢測與調(diào)試。
4. 靜態(tài)檢測與調(diào)試：通電而在不加輸入信號的狀態(tài)下，對電路進行一些數(shù)據(jù)的測量和狀態(tài)驗證。如電路中有集成電路芯片插座，首先不要插入集成電路芯片，接通電源，檢查電源電壓是否正常，電路中有無冒煙，異常氣味，元器件有無發(fā)燙等現(xiàn)象。如發(fā)現(xiàn)異常情況，立即切斷電源，排除故障。這些都通過以后，用萬用表檢查集成電路插座的電源端，檢查該電源端電壓是否正確。這是很重要一步，因為一般集成電路芯片只要電源不接錯，內(nèi)部的自帶保護電路就可以正常工作，集成電路芯片就很不容易損壞。
如果電源正常，就可以斷開電源，將集成電路芯片插入插座，然后繼續(xù)通電，分別測量各關(guān)鍵點直流電壓，如靜態(tài)工作點、數(shù)字電路各輸入端和輸出端的高、低電平值及邏輯關(guān)系、放大電路輸入、輸出端直流電壓等是否在正常工作狀態(tài)下，如不符，則調(diào)整電路元器件參數(shù)、更換元器件等，使電路最終工作在合適的工作狀態(tài)。
5. 動態(tài)檢測與調(diào)試：動態(tài)檢測順序一般按信號流向進行，這樣可把前面調(diào)試過的輸出信號作為后一級的輸入信號，為最后聯(lián)調(diào)創(chuàng)造有利條件。動態(tài)調(diào)試是在靜態(tài)調(diào)試的基礎(chǔ)上進行的，在電路的輸入端加上所需的信號源，并循著信號的流向逐級檢測電路中各有關(guān)點的波形、參數(shù)和性能指標(biāo)是否滿足設(shè)計要求，如有必要，就要對電路參數(shù)作進一步調(diào)整。調(diào)測試完畢后，要把靜態(tài)和動態(tài)測試結(jié)果與設(shè)計指標(biāo)加以比較，經(jīng)深入分析后對電路參數(shù)進行調(diào)整，使之達標(biāo)。
6. 整體電路聯(lián)調(diào)：在以上調(diào)試的過程中，因是逐步擴大調(diào)試范圍的，實際上已完成某些局部電路間的聯(lián)調(diào)工作。在整體電路聯(lián)調(diào)前，先要做好各功能塊之間接口電路的調(diào)試工作，再把全部電路連通，然后進行整體電路聯(lián)調(diào)。整體電路聯(lián)調(diào)就是檢測整個電路動態(tài)指標(biāo)及各項功能。調(diào)試中，把各種測量儀器及系統(tǒng)本身顯示部分提供的信息與設(shè)計指標(biāo)逐一對比，找出問題，然后進一步修改、調(diào)整電路的參數(shù)，直至完全符合設(shè)計要求和實現(xiàn)功能為止。
三、調(diào)試時應(yīng)注意的事項
在調(diào)試過程中，出現(xiàn)故障時要認(rèn)真查找原因，根據(jù)電路原理找出解決問題的辦法，發(fā)現(xiàn)器件或接線有問題，需更換修改，更換完畢，經(jīng)認(rèn)真檢查后，排除故障，才可繼續(xù)重新通電，最終排除電路中可能存在問題的點，排除故障使電路工作正常。在信號較弱的輸入端，盡可能使用屏蔽線連線，屏蔽線的外屏蔽層要接到公共地線上。
調(diào)試過程中自始至終要有嚴(yán)謹(jǐn)細致的科學(xué)作風(fēng)，不能存在僥幸心理，調(diào)試過程中，不但要認(rèn)真觀察和測量，還要認(rèn)真做好記錄，包括記錄觀察的現(xiàn)象、測量的數(shù)據(jù)、波形及相位關(guān)系，必要時在記錄中要附加說明，尤其是那些和設(shè)計不符的現(xiàn)象，更是記錄的重點。依據(jù)記錄的數(shù)據(jù)才能把實際觀察到的現(xiàn)象和理論預(yù)計的結(jié)果加以定量比較，從中發(fā)現(xiàn)設(shè)計和安裝上的問題，加以改進，以進一步完善設(shè)計方案。只有這樣才能通過調(diào)試，收集積累第一手材料，對積累豐富自己的感性認(rèn)識和實踐經(jīng)驗起到的積極作用。
電子電路調(diào)試是我們電子設(shè)備使用前必不可少的過程，調(diào)試的過程是將電路中元器件工作在相互匹配的最佳狀態(tài)，使電路的各項性能指標(biāo)達到要求，電子設(shè)備使用效果更好，電子設(shè)備系統(tǒng)能夠正常安全的運行。
參考文獻
[1]李杰. 電子電路設(shè)計、安裝與調(diào)試完全指導(dǎo). 化學(xué)工業(yè)出版社，2013年
關(guān)鍵詞：印制電路板；實用性；可制造性
前言：對于電子產(chǎn)品設(shè)計人員來說，線路板的設(shè)計可以說是整個設(shè)計中的重點，在很多情況下，即便電子產(chǎn)品的設(shè)計原理圖沒有問題，如果印制電路板的設(shè)計不合理，同樣會在很大程度上影響電子設(shè)備的生產(chǎn)可靠性。與此同時，電子產(chǎn)品的可制造性也是設(shè)計師必須考慮的重要因素，如果設(shè)計出來的線路板無法滿足生產(chǎn)所需要的可制造要求，便會使生產(chǎn)效率大大降低，從而提升成本。所以，在進行印制電路板設(shè)計的過程中，需要掌握相關(guān)設(shè)計技巧，更應(yīng)該注意運用正確的設(shè)計方法。
一、印制電路板設(shè)計的布局技巧
在進行印制電路板設(shè)計的過程中，布局是其中非常重要的一個環(huán)節(jié)，對后期的布線效果會產(chǎn)生很大影響，所以，能否對印制線路板進行合理布局是設(shè)計成功與否的關(guān)鍵。一個產(chǎn)品的設(shè)計需要內(nèi)在質(zhì)量與外在美觀兼顧，兩者的完美結(jié)合才是一個成功的產(chǎn)品。在此基礎(chǔ)上，印制電路板設(shè)計的還需要注意以下幾方面的問題：
第一，印制電路板布局的根本原則是要將布通率盡可能提升，如果需要對相關(guān)器件進行移動，一定要保證連接飛線，并且將存在連線關(guān)系的器件集中起來，從而將走線盡可能縮短。第二，在印制電路板布局的過程中，還需要將模擬器件與數(shù)字器件分離，并且將距離盡可能拉長，從而避免器件之間產(chǎn)生干擾[1]。第三，去耦電容要離器件的電源越近越好。第四，在器件放置的過程中，一定要充分考慮整體性的后期焊接，散熱問題也是不可忽視的，因此器件的放置不能過于密集。第五，充分利用設(shè)計軟件中所提供的數(shù)組與聯(lián)合等功能，提升印制電路板設(shè)計的布局效率。
二、印制電路板設(shè)計的布線技巧
一般情況下，印制電路板的設(shè)計軟件都會提供非常強大的手工布線功能，而自動布線則是由全自動布線器中的布線引擎進行控制，布線時常常會將兩種方法聯(lián)合起來，一般采用先手工，再自動，再手工的方式。
（一）布線技巧
在印制電路板設(shè)計的過程中，布線也是其中的重點環(huán)節(jié)，一切前期準(zhǔn)備活動全部都是圍繞布線進行的，布線也是整個設(shè)計過程中最為精細、限定最高的一個步驟。印制電路板的布線主要分為單面、雙面、多層三種，其布線方式則主要分為交互式與自動式[2]。對于要求湘桂較高的布線作業(yè)，可以在進行自動式布線時，先運用交互式布線，在這個過程中，輸出與輸入兩端的邊線需要保證不平行或相鄰，從而降低產(chǎn)生反射干擾的可能性。
（二）電源與地線的相關(guān)處理
另外，即便能夠良好的完成印制電路板中的布線工作，如果電源與地線的處理沒有達到要求，還是會產(chǎn)生一定的干擾，從而在一定程度上降低產(chǎn)品性能，更有甚者，還有可能降低產(chǎn)品的成功率。因此，在處理電源與地線的過程中，需要加上去耦電容。與此同時，還要盡可能的加寬電源與地線，使信號線、電源線、地線三者的寬度呈遞增關(guān)系，以降低其產(chǎn)生的噪音干擾，從而保證產(chǎn)品質(zhì)量。
在使用大面積同層作為地線時，需要在印制板上將未使用的部分與地相連接，將其作為地線進行公分利用，也可以將其作為多層板，讓地線與電源兩者各占用一層，從而避免干擾。
（三）模擬與數(shù)字兩種電路的共地處理
當(dāng)前，絕大多數(shù)的印制電路板都不是傳統(tǒng)單一的功能電路，都是由模擬與數(shù)字兩種電路組成的，所以在進行布線的過程中就需要綜合考慮，避免兩種電路之間的相互干擾，尤其是地線上所產(chǎn)生的噪音干擾。
三、相關(guān)可制造性研究
在當(dāng)前條件下，絕大多數(shù)電子電路產(chǎn)品的生產(chǎn)都以表面組裝技術(shù)為依托，所以，在進行產(chǎn)品設(shè)計的過程中，就一定要將表面組裝技術(shù)的制造過程充分考慮進去，只有這樣，才能保證設(shè)計出更加符合生產(chǎn)要求的電子電路產(chǎn)品。本文便以多功能燈為例進行相關(guān)分析：
（一）表面組裝技術(shù)
多功能燈主要由燈頭、燈頭支臂、外殼、充電電池、導(dǎo)線、電源插座、控制按鈕以及主體控制板等裝置組成。在表面組裝技術(shù)的生產(chǎn)流程中，一般情況下都會將表面組裝技術(shù)分為錫膏支撐與掛膠支撐兩部分[3]。兩者的區(qū)別主要體現(xiàn)在貼片前后：貼片前，前者使用的是焊錫膏，后者使用的是貼片膠；貼片后，前者通過回流爐的方式來完成焊接，后者雖然也過回流爐，但其作用只是固定，真正焊接時還要過波峰焊。除此之外，在對主控板進行設(shè)計與選擇時，還需要注意陰陽板在拼版過程中的使用、陰陽板的優(yōu)缺點、使用拼版的個數(shù)等方面。
（二）拼版方案
通過對具體情況以及設(shè)計生產(chǎn)分析，多功能燈的主體控制板主要運用的是雙面錫膏回流焊接工藝。所以通過選擇多功能燈主體控制板元件，可以對配置圖中的頂面線路層和地面線路層進行分析，并設(shè)計出預(yù)支相對應(yīng)的拼版圖[4]。設(shè)計時可以采取正面與背面同方向，或正面與背面相交叉兩種拼版方案。
由于主體控制板正面的元件相對較多，如果采取正面與背面同方向的拼版設(shè)計，便會產(chǎn)生元件分布不均的問題，元件分布過于集中會造成局部區(qū)域散熱不良，溫度升高過快，從而使主體控制板在進入回流焊接的過程中形成板子翹曲[5]。因此，采用正面與背面相交叉的拼版方式更加合理。
（三）拼版方案選擇原因及優(yōu)勢
選擇正面與背面相交叉拼版方式主要有以下三方面原因：其一，能夠?qū)⒈砻娼M裝技術(shù)的長線優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，從而提升打件效率；其二，能夠有效節(jié)省網(wǎng)版；其三，如果將其做成單面板，需要運用手工方式進行元器件焊接，在一定程度上降低了生產(chǎn)效率。
采用正面與背面相交叉拼版方式的優(yōu)點在于以下四方面：其一，能夠有效節(jié)省生產(chǎn)成本；其二，采用這種方式在程序編制初期便可以有效節(jié)省程序優(yōu)化時間，相當(dāng)于將兩面程序當(dāng)做一個程序進行編制，只需要針對一個程序進行優(yōu)化條件的考慮；其三，對于一部分產(chǎn)品來說，采用這種方式可以在很大程度上節(jié)省輔料，還能夠減少附加工具的使用頻率，如能夠少做一片鋼網(wǎng)等；其四，采用這種方式能夠有效提升生產(chǎn)產(chǎn)量，其原因在于在生產(chǎn)過程中不用經(jīng)常換產(chǎn)，節(jié)省生產(chǎn)時間，另外，這種方式實際上是一種裝貼程序，與兩面程序相比，能夠減少一半的基板搬運時間。
結(jié)論：
以上技巧在進行印制電路板設(shè)計學(xué)習(xí)的過程中常常會被忽視，但作為一個專業(yè)人員來說，卻是必須要掌握的基本技能，因此，在學(xué)習(xí)與運用過程中，都需要重視電子電路的實用性設(shè)計，以提升電子產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。
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涉及可視化仿真工具的應(yīng)用工作主要圍繞MATLAB進行細化設(shè)計，避免繁瑣繪圖以及計算流程的牽制效應(yīng)，最終挖掘直觀、快捷的電流變換電路的創(chuàng)新存在模式。因此，本文具體聯(lián)合負荷升降要求的變換裝置進行現(xiàn)場情景演練，將內(nèi)部拓撲結(jié)構(gòu)以及電感參數(shù)設(shè)計要求劃分清晰，同時完整論述該類系統(tǒng)的規(guī)范原理，穩(wěn)定必要結(jié)構(gòu)疏通潛力。
【關(guān)鍵詞】直流斬波 電路樣式 MATLAB 模擬技術(shù) 細化流程
直流斬波電路強調(diào)疏通可調(diào)電壓環(huán)境下的直流電形態(tài)，穩(wěn)定輸入與輸出流程的銜接績效。技術(shù)人員為了有效穩(wěn)固該電路性能，從中挖掘適當(dāng)?shù)奶嵘绞剑瑫r對開發(fā)原理以及性能提升要領(lǐng)進行同步規(guī)劃。需要注意的是，其中實際斬波裝置的工作模式存在兩類，包括脈沖與頻率調(diào)試技巧。
1 斬波電路的工作原理論述
直流斬波電路主要功能就是結(jié)合直流電調(diào)試轉(zhuǎn)換特性進行結(jié)構(gòu)延展，透過對機理布置特征的觀察，涉及不同樣式的控制方式具體可以延展為時間比例、瞬時值以及二者混合構(gòu)建途徑。此類電路主張使用某類權(quán)控器件，途中聯(lián)系IGBT以及相關(guān)器件進行總體流程延展；控制環(huán)節(jié)中若采用晶閘管，技術(shù)人員需設(shè)置晶閘管關(guān)斷的輔助電路。整體電路以及相關(guān)電流規(guī)劃流程中為了穩(wěn)定管制績效，有關(guān)設(shè)計人員專門設(shè)置了續(xù)流二極管部件。這類斬波電路的典型用途之一就是應(yīng)用拖動式直流電動機，同時積極帶動蓄電池負載功能；不足之處在于這類布局體系中都將出現(xiàn)反電動勢狀況。在現(xiàn)實電路設(shè)計流程中主要運用開關(guān)器件、阻性負載以及協(xié)調(diào)電壓管理，并且內(nèi)部電壓數(shù)值主要借助開關(guān)張合狀態(tài)表現(xiàn)。
2 直流斬波電路的建模與仿真操作技術(shù)研究
2.1 借用IGBT搭建的直流降壓斬波電路以及規(guī)范參數(shù)設(shè)置
按照特定直流變換裝置仿真模擬操作技巧分析，有關(guān)默認(rèn)格式下的參數(shù)設(shè)計與緩沖電路管理工作需要滿足同步跟進條件。在留有升降功能的非隔離式變換裝置空間之下，有關(guān)變換器之間的正負極性輸出機理形態(tài)十分復(fù)雜，必須全程依靠儲能電感疏通。整個流程下來，必定造成變換器的耗能數(shù)量增加結(jié)果，影響實際工作協(xié)調(diào)質(zhì)量。在實際項目開展過程中，技術(shù)人員最好全面摒棄不同變換器既定工作理念，同時采用新型技術(shù)指標(biāo)要求規(guī)范開關(guān)電源結(jié)構(gòu)，爭取從中獲取優(yōu)良的使用價值。IGBT具體結(jié)合高壓應(yīng)用與快速終端設(shè)備進行垂直功率的自然進化調(diào)整；因為內(nèi)部源漏通道電阻附加效應(yīng)影響，IGBT開始針對結(jié)構(gòu)功率缺陷進行應(yīng)對。盡管創(chuàng)新模式的MOSFET設(shè)備將RDS特性全面規(guī)整，但是在高平電環(huán)境中的功率導(dǎo)通損耗現(xiàn)象仍然十分緊張；為了穩(wěn)固IGBT結(jié)構(gòu)，需要貫徹標(biāo)準(zhǔn)雙極器件與VCE同步調(diào)用實效，將高電流密度瓶頸限制全面克服。
2.2 變換器控制系統(tǒng)的實現(xiàn)流程分析
在系統(tǒng)設(shè)計環(huán)節(jié)中主要采取模擬控制與數(shù)字調(diào)節(jié)兩種途徑，本文就是重點結(jié)合變換器交互式系統(tǒng)進行雙重規(guī)整。為了穩(wěn)定變換器降壓與升壓工作模式需求，不同電路疏通信號應(yīng)該主動與最新電路設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進行優(yōu)良匹配，保證將邏輯控制下的分配問題全面肅清。按照這種原理分析，技術(shù)人員開始將變換器與主變換電路開關(guān)電源進行智能匹配，后期結(jié)論內(nèi)容具體如下所示：新型變換器拓撲結(jié)構(gòu)比較簡單，各個節(jié)點工作交流模式也相對明確一些，能夠穩(wěn)定數(shù)字化模擬操作的動機需求。
2.3 直流斬波電路的建模與仿真操作
2.3.1 仿真模型以及相關(guān)參數(shù)匹配
結(jié)合IGBT直流降壓電路建模以及參數(shù)設(shè)置條件進行科學(xué)分析，有關(guān)直流變換器仿真模型與默認(rèn)參數(shù)設(shè)置條件已經(jīng)齊全，為了迎接緩沖電路的消極化影響挑戰(zhàn)，在設(shè)計仿真操作流程中主要遵循以下細化工序要求：將參數(shù)調(diào)試界面打開，選取固定算法之后設(shè)置相對誤差標(biāo)準(zhǔn)，直接點擊進入仿真模擬流程，其中各類脈沖周期統(tǒng)一穩(wěn)定在0.001s左右，有關(guān)后期的仿真控制結(jié)果要做到精準(zhǔn)提取；可在固定窗口位置建立全新模型結(jié)構(gòu)，并將工具箱電力模塊與IGBT模塊等資源依次打開，按照默認(rèn)值要求實施必要參數(shù)規(guī)劃，同時將內(nèi)部緩沖電路取消；之后將電源模塊打開，將必要直流電壓模塊灌輸并打開參數(shù)設(shè)置條框，將電壓源設(shè)置為200V；后續(xù)可將必要部件與接地模塊組打開，并直接復(fù)制串聯(lián)樣式的規(guī)劃窗口，將內(nèi)部電阻設(shè)置為10Ω；透過MATLAB輸入源模塊，同時在buck窗口環(huán)境中復(fù)制脈沖發(fā)生器模型，必要時可實現(xiàn)輸出結(jié)果與IGBT門極的匹配目標(biāo)。
2.3.2 直流升降壓斬波電路的仿真操作
結(jié)合IGBT元件以及電路仿真模擬流程進行長遠觀察，涉及默認(rèn)參數(shù)以及電路緩沖效應(yīng)必須及時得到制定。尤其在電感支路與仿真動作同步延展條件下，為了主動迎合升降壓斬波理論的精準(zhǔn)規(guī)范要求，在直流變換電路設(shè)計過程中主要運用電控基準(zhǔn)作為開關(guān)節(jié)點，保證電路接通與斷開時機的科學(xué)管控。適當(dāng)應(yīng)用SIMU LINK對降壓斬波電路與升降壓斬波的仿真結(jié)果進行詳細分析，并做好與常規(guī)電路設(shè)計方案的對比準(zhǔn)備，確保輸出電壓波形的穩(wěn)定狀態(tài)，最終全面驗證仿真結(jié)果的精準(zhǔn)效應(yīng)。
3 結(jié)語
綜上所述，運用MATLAB對降壓斬波電路仿真模擬操作流程進行細致分析，同時采取常規(guī)電路歸控結(jié)果進行同步檢驗，進而全面肯定創(chuàng)新操作流程的積極效用。這種模擬操作手段有效杜絕了傳統(tǒng)分析模式中的繁瑣繪圖與計算流程，進而靈活改變參數(shù)組合搭配樣式，適應(yīng)科學(xué)調(diào)試的現(xiàn)實狀況，爭取為后期電子技術(shù)與多元內(nèi)涵整合奠定雄厚基礎(chǔ)。
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關(guān)鍵詞 ZPW-2000A；自動閉塞；光電耦合器；抗干擾；信號；聯(lián)鎖；區(qū)間
中圖分類號：U22 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2013）19-0026-02
我國電氣化鐵路接觸網(wǎng)采用25 kV單相交流供電，牽引電流最高可以達到上千安培以上，電力機車的牽引變壓器在工作過程中產(chǎn)生大量的諧波成分和電磁干擾，設(shè)備的可靠性和抗干擾能力對整個信號系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定運行有著重要影響。隨著鐵路信號設(shè)備數(shù)字化程度的推進，傳統(tǒng)的模擬控制系統(tǒng)已經(jīng)很難滿足鐵路現(xiàn)場的要求。為了能更有效地監(jiān)控軌道電路現(xiàn)場設(shè)備的工作狀態(tài)，使信號設(shè)備避開電磁波等干擾，設(shè)計了通過線性光電耦合器實現(xiàn)單片機對電信號的精確采樣，通過光電耦合器和固態(tài)繼電器實現(xiàn)單片機對信號設(shè)備的有效控制。
1 光電耦合器的基本電路
光電耦合器（簡稱光耦），是一種把發(fā)光元件和光敏元件封裝在同一殼體內(nèi)，中間通過電光電的轉(zhuǎn)換來傳輸電信號的半導(dǎo)體光電子器件。光電耦合器可根據(jù)不同要求，由不同種類的發(fā)光元件和光敏元件組合成許多系列的光電耦合器。目前應(yīng)用最為廣泛的是發(fā)光二極管和光敏三極管組合成的光電耦合器。光電耦合器的基本工作原理是：光電耦合器件中的發(fā)光二極管為輸入端，當(dāng)正向輸入電流流向其PN結(jié)時，發(fā)光管發(fā)光，從而形成一個光源，發(fā)光的強度隨電流的增加而增加。輸出端為光敏器件，其作用是將光信號檢測后變?yōu)殡娏鬏敵觥Ｔ摴庠凑丈涞焦饷羧龢O管表面上，使光敏三極管產(chǎn)生集電極電流，該電流的大小與光照的強弱，亦即流過二極管的正向電流的大小成正比。由于光耦合器的輸入端和輸出端之間通過光信號來傳輸，因而兩部分之間在電氣上完全隔離，沒有電信號的反饋和干擾，故性能穩(wěn)定，抗干擾能力強。發(fā)光管和光敏管之間的耦合電容小（2 pf左右）、耐壓高（2.5 kV左右），故共模抑制比很高。輸入和輸出間的電隔離度取決于兩部分供電電源間的絕緣電阻。此外，因其輸入電阻小（約10 Ω），對高內(nèi)阻源的噪聲相當(dāng)于被短接。因此，由光耦合器構(gòu)成的模擬信號隔離電路具有優(yōu)良的電氣性能。
光耦的基本電路如圖1所示。圖1（a）的負載電阻RL接在發(fā)射極及地之間，圖1（b）的負載電阻RL接在電源與集電極之間。
在圖1（a）中，輸入端加上輸入電壓，經(jīng)限流電阻R1后，有一定的電流IF流經(jīng)紅外發(fā)光二極管，IF與輸入電源、發(fā)光二極管的正向壓降VF及R1的關(guān)系為：IF=（Vcc-VF）/R1式中的VF取1.3 V。IF的最大值查手冊得出（一般情況下工作時IF≤10 mA）。
從圖1（b）可以看出，輸入端不加輸入電壓，二極管截止，無光電流產(chǎn)生，輸出端電壓是集電極電壓。輸入端加了Vcc電壓，負載得電，二極管導(dǎo)通，產(chǎn)生光電流，輸出端電壓為0 V，這個功能相當(dāng)于“反相器”。如果在輸入端加幅值為5 V的脈沖，輸出端集電極電壓是12 V，RL=10 kΩ，則輸出的脈沖幅值接近12 V，從這功一能來看，相當(dāng)于“變壓器”；若輸入電壓從0躍變到+5V，輸出則從0躍變到接近12 V，它又可用作電平“轉(zhuǎn)換器”。
2 光電耦合管在ZPW-2000A自動閉塞系統(tǒng)中的設(shè)計及應(yīng)用
ZPW-2000A自動閉塞設(shè)備中，一方面要實現(xiàn)對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集、處理，從而控制現(xiàn)場電路狀態(tài)。系統(tǒng)通過檢測電流、電壓幅值是有效值信號，再通過光電耦合器配合運放電路轉(zhuǎn)換為單片機的最佳采樣區(qū)間；另一方面要接收并執(zhí)行來自單片機的命令：包括設(shè)置參數(shù)、傳輸歷史數(shù)據(jù)、清除歷史數(shù)據(jù)等。光電耦合器主要應(yīng)用于隔離放大電路、取樣電路、檢測邏輯電路、控制電路及電平轉(zhuǎn)換電路等。
2.1 低壓電路之間的隔離線性放大器電路設(shè)計應(yīng)用
在ZPW-2000A無絕緣軌道電路衰耗器的移頻報警電路中，應(yīng)用電路如圖2所示。光電耦合管5起到兩個低壓電路間的隔離和放大作用。若各區(qū)間信號點的發(fā)送器和接收工作正常，報警光耦導(dǎo)通，Kz24V的電源經(jīng)過R1和光耦5的二極管及報警光耦回到負極，使光耦5導(dǎo)通，它的射極輸出控制三極管V7導(dǎo)通，控制YBJ吸起。
2.2 編碼條件讀取中的光電隔離電路設(shè)計應(yīng)用
在ZPW-2000A發(fā)送器低頻和載頻編碼條件讀取時，考慮故障—安全，電路中設(shè)置了讀取光耦、控制光耦。消除配線干擾，保證模擬信號和數(shù)字信號的隔離，采用“功率型”電路。
如圖3所示，根據(jù)GJ的狀態(tài)控制“編碼條件電源”（+24V）接入。
由B點送入由CPU控制產(chǎn)生的方波信號，當(dāng)GJ時，+24V編碼條件電源接通，即可從“讀取光耦”受光器A點獲得與B點相位相同的方波信號，送回到CPU。當(dāng)GJ時，+24V編碼條件電源斷開，受光器A點不能獲得與B點相位相同的方波信號，實現(xiàn)編碼條件的讀取。
“控制光耦”與“讀取光耦”的設(shè)置，實現(xiàn)了對外界干擾信號和電路元件故障的動態(tài)檢查。任一光耦的發(fā)光源，受光器發(fā)生短線或擊穿等故障時，或各種電磁干擾信號等“讀取光耦”A點都得不到動態(tài)的脈沖信號。
另外，采用光電耦合器也實現(xiàn)了外部編碼控制電路與微機數(shù)字電路的隔離。
2.3 脈沖檢測電路中光電隔離電路設(shè)計應(yīng)用
在發(fā)送器的安全與門電路中，采用相互獨立的兩路非“故障—安全”數(shù)字電路，該電路由統(tǒng)一外控微機輸出條件控制，每路數(shù)字電路對信息執(zhí)行結(jié)果判斷符合要求后，各自送出一組連續(xù)方波動態(tài)信號。專門設(shè)計兩個光電耦合管對兩組連續(xù)方波動態(tài)信號進行檢查。只有在確認(rèn)兩組動態(tài)信號同時存在條件下，方可驅(qū)動執(zhí)行繼電器，其原理電路如圖4所示。
兩個脈沖動態(tài)信號分別是由CPU1、CPU2單獨送出。“光耦1”、“光耦2”用于檢測兩個脈沖信號是否存在，驗證功出的檢測結(jié)果，并實現(xiàn)數(shù)字電路與模擬電路間的隔離。
變壓器B1將“光耦1”接收的方波信號讀出，經(jīng)“整流橋1”的整流及電容C1的濾波后，在負載R2上產(chǎn)生一個獨立的直流電源U0。該獨立電源反映了CPU1上輸出了脈沖信號，并做為執(zhí)行電路開關(guān)為“光耦2”管提供了集電極電源。
“光耦2”接收“CPU2”信號，通過射極輸出控制開關(guān)三級管的導(dǎo)通與截止。變壓器B2將“光耦2”接收的方波信號讀出，經(jīng)“整流橋2”的整流及電容C2的濾波后，輸出直流控制FBJ。FBJ的吸起必須檢測“方波1”、“方波2”同時存在的條件下。
3 結(jié)論
系統(tǒng)通過線性光電耦合器的精確傳輸，實現(xiàn)了單片機對強電側(cè)信號的精確采樣，進而通過光電耦合器和固態(tài)繼電器實現(xiàn)對執(zhí)行、表示、計算機等設(shè)備的控制。和以往的系統(tǒng)相比，由于采用光電傳輸，抗干擾性好，并且容易操作；采用數(shù)字系統(tǒng)使體積減小，成本較低；并且由于新型單片機的強大功能，使得系統(tǒng)功能有很好的擴展性。
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關(guān)鍵詞：電子 制圖 驅(qū)動
隨著電子技術(shù)、電子產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期不斷加快，傳統(tǒng)的職業(yè)院校電子專業(yè)課程已遠遠不能滿足企業(yè)對電子專業(yè)技能人才的要求。從筆者學(xué)院近幾年畢業(yè)的電子專業(yè)學(xué)生的跟蹤反饋中，我們發(fā)現(xiàn)企業(yè)迫切需要職業(yè)院校加快課程體系的建設(shè)。為此，筆者學(xué)院根據(jù)企業(yè)調(diào)研的結(jié)果，在學(xué)院的電子類相關(guān)專業(yè)增設(shè)了電子工程制圖課程。為使課程教學(xué)真正貫徹落實“堅持以就業(yè)為導(dǎo)向，深化職業(yè)教育教學(xué)改革”的原則，筆者學(xué)院組織電子教研室與計算機教研室具有豐富教學(xué)經(jīng)驗的一線教師共同開展專項教改課題研究，力求使課堂內(nèi)容貼近教學(xué)實際，滿足學(xué)生成才與企業(yè)電子專業(yè)崗位群的需要。經(jīng)過幾年的教學(xué)實踐，筆者學(xué)院已逐步將該課程建設(shè)成有特色、實用性強的精品課程。
一、職業(yè)院校電子工程制圖教學(xué)任務(wù)
電子工程制圖作為職業(yè)院校電子類相關(guān)專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，在教學(xué)中首先必須把握住課程的教學(xué)任務(wù)。根據(jù)企業(yè)崗位群的需要，我們將該課程的教學(xué)任務(wù)定位于使學(xué)生掌握運用相關(guān)軟件完成電路原理圖的繪制、電路仿真、PCB板的設(shè)計、設(shè)計規(guī)則的檢查、輸出文檔報表等一系列的技能，對學(xué)生進行職業(yè)意識培養(yǎng)和職業(yè)道德教育，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)與職業(yè)能力，增強學(xué)生適應(yīng)職業(yè)變化的能力，為學(xué)生職業(yè)生涯的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
二、職業(yè)院校電子工程制圖教學(xué)內(nèi)容
通過近幾年的教學(xué)實踐與摸索，筆者學(xué)院逐漸建立起一套適應(yīng)學(xué)院實際教學(xué)狀況的教學(xué)模式。首先在教學(xué)軟件的選擇上，不盲目追求“品牌”，而是選擇最適合學(xué)院職校生當(dāng)前知識、能力素質(zhì)的軟件。經(jīng)過多方比較、試用、反饋，特別是征求企業(yè)一線電子技術(shù)工程師的意見，最終決定采用Protel DXP 2004軟件。該軟件是基于Windows操作平臺的一款支持中文操作的電子電路設(shè)計軟件，它具有強大的設(shè)計功能，能夠滿足電子電路設(shè)計的需要，為用戶提供全面的設(shè)計解決方案，也是目前用戶群最大、實際工程應(yīng)用最廣泛的版本。其次在教師隊伍的培養(yǎng)上“走出去，請進來”。筆者學(xué)院的許多電子專業(yè)教師是大學(xué)畢業(yè)直接分配進入學(xué)校任教的，其中有很多老教師對于電子工程制圖的軟件應(yīng)用十分陌生，特別是都缺乏企業(yè)實踐經(jīng)歷。為此，學(xué)院一方面利用校企合作的模式，鼓勵相關(guān)專業(yè)教師利用寒暑假去企業(yè)第一線調(diào)研、培訓(xùn)，同時聘請企業(yè)的電子工程師、技師以及技術(shù)人員來校擔(dān)任外聘教師，這樣“兩條腿走路”，就使教學(xué)真正實現(xiàn)與企業(yè)需求的“無縫對接”。
三、職業(yè)院校電子工程制圖教學(xué)模式
由于學(xué)院學(xué)生的層次差異較大，因此在教學(xué)中必須根據(jù)不同層次學(xué)生的需求展開教學(xué)。為了幫助學(xué)生迅速掌握Protel DXP 2004設(shè)計系統(tǒng)的使用方法和操作技巧，學(xué)院在教學(xué)中摒棄傳統(tǒng)的以知識傳授為主線的知識架構(gòu)，而是以項目為載體，以任務(wù)來推動，依托具體的工作項目和任務(wù)將有關(guān)專業(yè)課程的內(nèi)容逐次展開，這樣才能實現(xiàn)預(yù)定教學(xué)目標(biāo)。
1.項目教學(xué)，任務(wù)驅(qū)動
項目教學(xué)法已被證明是比較適合于職業(yè)院校專業(yè)課程教學(xué)的一種教學(xué)方法。針對電子工程制圖課程的教學(xué)特點，我們將整個教學(xué)內(nèi)容分為九個項目，即初識Protel 的發(fā)展及作用、繪制串聯(lián)型穩(wěn)壓電源原理圖、生成串聯(lián)型穩(wěn)壓電源原理圖相關(guān)報表、制作原理圖元件庫、熟悉PCB設(shè)計系統(tǒng)工作環(huán)境、制作新的PCB元件庫、制作串聯(lián)型穩(wěn)壓電源電路PCB板、層次原理圖的設(shè)計、制作模擬烘 手機顯示與控制電路的PCB板。各個項目設(shè)置不同難度的任務(wù)，如“繪制串聯(lián)型穩(wěn)壓電源原理圖”項目安排設(shè)置串聯(lián)型穩(wěn)壓電源原理圖環(huán)境、原理圖元件庫、放置串聯(lián)型穩(wěn)壓電源元件、串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的元件布局、放置串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的導(dǎo)線、放置電源/接地端口等任務(wù)，在每個項目的任務(wù)都完成后，教師布置所講授內(nèi)容的“自我測評”。這樣將完成這些項目任務(wù)作為目的精選課堂教學(xué)內(nèi)容，各章節(jié)知識點的分布由淺入深，從簡到繁，循序漸進，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與積極性得到了充分的激發(fā)。
2.案例導(dǎo)入，理實一體
關(guān)鍵字：FPGA；高速低功耗； 方法措施
FPGA的功耗高度依賴于用戶的設(shè)計，沒有哪種單一的方法能夠?qū)崿F(xiàn)這種功耗的降低，如同其它多數(shù)事物一樣，降低功耗的設(shè)計就是一種協(xié)調(diào)和平衡藝術(shù)，在進行低功耗器件的設(shè)計時，人們必須仔細權(quán)衡性能、易用性、成本、密度以及功率等諸多指標(biāo)。
FPGA設(shè)計的總功耗包括靜態(tài)功耗和動態(tài)功耗兩個部分。其中，靜態(tài)功耗是指邏輯門沒有開關(guān)活動時的功率消耗，主要由泄漏電流造成的，隨溫度和工藝的不同而不同。靜態(tài)功耗主要取決于所選的FPGA產(chǎn)品。
動態(tài)功耗是指邏輯門開關(guān)活動時的功率消耗，在這段時間內(nèi)，電路的輸入輸出電容完成充電和放電，形成瞬間的軌到地的直通通路。與靜態(tài)功耗相比，通常有許多方法可降低動態(tài)功耗。
為提高FPGA的數(shù)據(jù)處理速度及降低芯片功耗，邏輯電路設(shè)計應(yīng)重點采用以下措施：
（1）采用流水線，降低芯片功耗，提高系統(tǒng)時鐘。流水線是一種設(shè)計技巧，它在很長的組合邏輯路徑中插入寄存器，寄存器雖增加了運算周期數(shù)，卻能大大減少組合邏輯延時，提高整個系統(tǒng)工作頻率。有流水線電路在占用資源略有增加情況下，工作速度是沒有流水線電路的2倍多，可見，少量資源換來了芯片工作速度的成倍增加。
（2）按面積優(yōu)化組合邏輯，減小組合邏輯的復(fù)雜性，從而減少組合電路需要的邏輯門數(shù)量，邏輯門數(shù)的減少，意味著芯片功耗的降低。流水線的使用已經(jīng)保證芯片具有足夠高的處理速度，各個寄存器間的組合邏輯不再以速度為優(yōu)化目標(biāo)進行設(shè)計，考慮到功耗要求，應(yīng)以最少的邏輯門數(shù)實現(xiàn)該功能。
（3）以原理圖描述功能模塊的數(shù)據(jù)流，以VHDL語言的行為語句描述控制流。這種邏輯電路設(shè)計思想，充分利用原理圖設(shè)計直觀、形象和VHDL輸入法簡單明了的優(yōu)勢，既可以獲得具有高效率流水線結(jié)構(gòu)的同步電路，又能夠大大縮短設(shè)計時間。
（4）在電路設(shè)計過程中，應(yīng)使用“自底向上”與“自頂向下”設(shè)計相結(jié)合、“邏輯設(shè)計”與“功能仿真”交替進行的設(shè)計技巧，以保證邏輯電路的層次化、模塊化以及功能的正確性。首先把邏輯復(fù)雜的功能模塊，分割為幾個相對簡單的小模塊；然后分別設(shè)計這些小模塊，進行功能仿真，發(fā)現(xiàn)錯誤，修改設(shè)計，再仿真……，直到功能完全正確；再實例化小模塊，組成功能復(fù)雜的大模塊，依舊重復(fù)功能仿真、修改設(shè)計的過程；再實例化這些大模塊，構(gòu)成更上層模塊……，最后獲得功能完全正確的邏輯電路。
（5）在時鐘網(wǎng)絡(luò)上減少開關(guān)動作也可大幅降低功耗。多數(shù)可提供獨立全局時鐘的FPGA是分割為幾部分的，若一個設(shè)計間歇地采用部分邏輯，就可關(guān)掉其時鐘以節(jié)省功耗。最新FPGA中的PLL可禁止時鐘網(wǎng)絡(luò)并支持時鐘轉(zhuǎn)換，因此既可關(guān)掉時鐘也可轉(zhuǎn)換為更低頻率的時鐘。更小的邏輯部分能夠潛在地使用本地/局域時鐘來替代全局時鐘，因此不必使用不相稱的大型時鐘網(wǎng)絡(luò)。
（6）對易受干擾的設(shè)計而言，減少意外的邏輯干擾可大幅降低動態(tài)功耗。意外干擾是在組合邏輯輸出時產(chǎn)生的暫時性邏輯轉(zhuǎn)換。減少這種效應(yīng)的一個方法是重新考慮時序設(shè)計，以平衡時序關(guān)鍵路徑和非關(guān)鍵路徑間的延遲。用戶可在軟件工具的幫助下應(yīng)用這種方法，例如某軟件可通過組合邏輯移動寄存器的位置，以實現(xiàn)平衡時序。另外一種方法是引入流水線結(jié)構(gòu)，以減少組合邏輯深度，流水線還有助于增加速度。第二種方法對無意外干擾設(shè)計的效果不明顯，相反還可能增加功耗。
方便快捷的精確功率估算工具，不僅有助于設(shè)計工程師對功率進行定量評估，同時也有助于加快產(chǎn)品設(shè)計進度。如果在初期功率評估工具和數(shù)據(jù)表中沒有實際數(shù)據(jù)，設(shè)計工程師就不能在設(shè)計階段走得更遠。獲取初期評估數(shù)據(jù)工具，可使設(shè)計人員在設(shè)計開始之前就進行功率估算。此外作為設(shè)計規(guī)劃，工程師可將布局和布線設(shè)計加載到更精確的功率評估持續(xù)當(dāng)中，從而得到一個更精準(zhǔn)的功耗描述。最好的評估工具可使仿真文件無縫集成到電源工具中，因而能夠獲得開關(guān)功率的精確描述；若不能進行仿真，則該工具也能自動給出FPGA設(shè)計的評估參數(shù)。
參考文獻：
[關(guān)鍵詞]可編程序控制器 順序控制 運動控制 過程控制 通信及聯(lián)網(wǎng)
中圖分類號：TQ02 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）12-0047-01
在國內(nèi)的大型化工行業(yè)由于DCS能夠很好的完成化工過程的控制，而PLC作為一種典型的邏輯控制系統(tǒng)和很好地第三方通訊能力，同時由于它的結(jié)構(gòu)簡單，搭建容易，很受一些大型機組設(shè)備包廠家的青睞，本文將對PLC在大型乙烯化工中重要的機組應(yīng)用做簡單的介紹并對系統(tǒng)的設(shè)計做簡單闡述。
（1）邏輯控制
通過用戶程序組態(tài)實現(xiàn)對過程的邏輯控制，是PLC的最大優(yōu)勢，它取代傳統(tǒng)的繼電器順序控制并能進一步進行更復(fù)雜的邏輯運算。比如乙烯化工中在進行聚合反應(yīng)，對氫氣進行六段吸附的PSA技術(shù)，需要氫氣精制的每個階段進行精確而復(fù)雜的順序控制，就是PLC在這方面的應(yīng)用的主要例子。
（2）運動控制
PLC制造商目前已提供了拖動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。在多數(shù)情況下，PLC把描述目標(biāo)位置的數(shù)據(jù)送給模塊，模塊移動一軸或數(shù)軸到目標(biāo)位置，當(dāng)每個軸轉(zhuǎn)動時，位置控制模塊保持適當(dāng)?shù)乃俣群图铀俣龋_保運動平滑。
運動的編程可以用PLC的編程語言完成，通過編程器輸入。操作員用手動方式把軸移動到某個目標(biāo)位置，模塊就得知了位置和運動的參數(shù)，之后操作員可運用PLC編程來改變速度和加速度等運動參數(shù)，使運動平滑。在聚乙烯生產(chǎn)的智能碼垛機中機械臂控制就是采用這種設(shè)計方式，既操作方便又節(jié)省成本。
（3）過程控制
隨著運算模塊運算速度加快，PLC具有了更強的數(shù)字處理能力。不僅可以進行復(fù)雜的邏輯運算，而且有了更強的模擬量處理能力。如溫度、壓力、速度和流量等化工過程中的主要參數(shù)可以通過模擬量輸入模塊轉(zhuǎn)換成PLC可以處理的數(shù)字量，同時PID模塊的提供使得PLC具有閉環(huán)控制的功能，也就是說，具有PID控制模塊的PLC系統(tǒng)可以應(yīng)用于過程控制。
（4）通信和聯(lián)網(wǎng)
為了適應(yīng)國外近幾年興起的工廠自動化（FA）系統(tǒng)、柔性制造系統(tǒng)（FMS）及集散控制系統(tǒng)等發(fā)展的需要，首先，必須發(fā)展PLC之間、PLC和上級計算機之間的通信功能。PLC之間、PLC和上級計算機之間都采用光纖通信，多級傳遞。I/O模塊按功能各自放置在生產(chǎn)現(xiàn)場分散控制，然后采用網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)構(gòu)成集中管理信息的分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
下面簡單介紹PLC系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計：
一、PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計
硬件設(shè)計是PLC控制系統(tǒng)的至關(guān)重要的一個環(huán)節(jié)，這關(guān)系著PLC控制系統(tǒng)運行的可靠性、安全性、穩(wěn)定性。主要包括輸入和輸出電路兩部分。
1、PLC控制系統(tǒng)的輸入電路設(shè)計。
PLC供電電源一般為AC85―240V，適應(yīng)電源范圍較寬，但為了抗干擾，應(yīng)加裝電源凈化元件；隔離變壓器也可以采用雙隔離技術(shù)。PLC輸入電路電源一般應(yīng)采用DC24V，同時其帶負載時要注意容量，并作好防短路措施，這對系統(tǒng)供電安全和PLC安全至關(guān)重要。
2、PLC控制系統(tǒng)的輸出電路設(shè)計。
依據(jù)生產(chǎn)工藝要求，各種指示燈、變頻器/數(shù)字直流調(diào)速器的啟動停止應(yīng)采用晶體管輸出，它適應(yīng)于高頻動作，并且響應(yīng)時間短；如果PLC系統(tǒng)輸出頻率為每分鐘6次以下，應(yīng)首選繼電器輸出，采用這種方法，輸出電路的設(shè)計簡單，抗干擾和帶負載能力強。如果PLC輸出帶電磁線圈等感性負載，負載斷電時會對PLC的輸出造成浪涌電流的沖擊，為此，對直流感性負載應(yīng)在其旁邊并接續(xù)流二極管，對交流感性負載應(yīng)并接浪涌吸收電路，可有效保護PLC。當(dāng)PLC掃描頻率為10次/min以下時，既可以采用繼電器輸出方式，也可以采用PLC輸出驅(qū)動中間繼電器或者固態(tài)繼電器（SSR），再驅(qū)動負載。對于兩個重要輸出量，不僅在PLC內(nèi)部互鎖，建議在PLC外部也進行硬件上的互鎖，以加強PLC系統(tǒng)運行的安全性、可靠性。
3、PLC控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計。
防干擾是PLC控制系統(tǒng)設(shè)計時必須考慮的問題。一般采用以下幾種方式：隔離：由于電網(wǎng)中的高頻干擾主要是原副邊繞組之間的分布電容耦合而成，所以建議采用1：1超隔離變壓器，并將中性點經(jīng)電容接地。
屏蔽：一般采用金屬外殼屏蔽，將PLC系統(tǒng)內(nèi)置于金屬柜之內(nèi)。金屬柜外殼可靠接地，能起到良好的靜電、磁場屏蔽作用，防止空間輻射干擾；布線：強電動力線路、弱電信號線分開走線，并且要有一定的間隔；模擬信號傳輸線采用雙絞線屏蔽電纜。
二、PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計
在進行硬件設(shè)計的同時可以著手軟件的設(shè)計工作。軟件設(shè)計的主要任務(wù)是根據(jù)控制要求將工藝流程圖轉(zhuǎn)換為梯形圖，這是PLC應(yīng)用的最關(guān)鍵的問題，程序的編寫是軟件設(shè)計的具體表現(xiàn)。
1、PLC控制系統(tǒng)的程序設(shè)計思想。
由于生產(chǎn)過程控制要求的復(fù)雜程度不同，可將程序按結(jié)構(gòu)形式分為基本程序和模塊化程序。
基本程序：既可以作為獨立程序控制簡單的生產(chǎn)工藝過程，也可以作為組合模塊結(jié)構(gòu)中的單元程序；依據(jù)計算機程序的設(shè)計思想，基本程序的結(jié)構(gòu)方式只有三種：順序結(jié)構(gòu)、條件分支結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)。模塊化程序：把一個總的控制目標(biāo)程序分成多個具有明確子任務(wù)的程序模塊，分別編寫和調(diào)試，最后組合成一個完成總?cè)蝿?wù)的完整程序。
2、PLC控制系統(tǒng)的程序設(shè)計要點。
PLC控制系統(tǒng)I/O分配，依據(jù)生產(chǎn)流水線從前至后，I/O點數(shù)由小到大；盡可能把一個系統(tǒng)、設(shè)備或部件的I/O信號集中編址，以利于維護。定時器、計數(shù)器要統(tǒng)一編號，不可重復(fù)使用同一編號，以確保PLC工作運行的可靠性。程序中大量使用的內(nèi)部繼電器或者中間標(biāo)志位（不是I/O位），也要統(tǒng)一編號，進行分配。在地址分配完成后，應(yīng)列出I/O分配表和內(nèi)部繼電器或者中間標(biāo)志位分配表。彼此有關(guān)的輸出器件，如電機的正/反轉(zhuǎn)等，其輸出地址應(yīng)連續(xù)安排，如Q2.0/Q2.1等。
3、PLC控制系統(tǒng)編程技巧。
PLC程序設(shè)計的原則是邏輯關(guān)系簡單明了，易于編程輸入，少占內(nèi)存，減少掃描時間，這是PLC編程必須遵循的原則。下面介紹幾點技巧。PLC各種觸點可以多次重復(fù)使用，無需用復(fù)雜的程序來減少觸點使用次數(shù)。同一個繼電器線圈在同一個程序中使用兩次稱為雙線圈輸出，雙線圈輸出容易引起誤動作，在程序中盡量要避免線圈重復(fù)使用。如果必須是雙線圈輸出，可以采用置位和復(fù)位操作（以S7-300為例如SQ4.0或者RQ4.0）。如果要使PLC多個輸出為固定值1（常閉），可以采用字傳送指令完成。
摘要：在電子設(shè)備的使用過程中，電路的調(diào)試占有重要地位，這是理論聯(lián)系實際的重要環(huán)節(jié)。電路只有通過了調(diào)試，各項性能指標(biāo)都能夠滿足要求，電子設(shè)備才能正常的工作，因此我們應(yīng)該重視電路的調(diào)試工作，以及調(diào)試過程中的技巧。使之更為完善，這一過程為電子技術(shù)在社會生活和實踐應(yīng)用中發(fā)揮巨大作用提供了現(xiàn)實性和可能性。
關(guān)鍵詞：調(diào)試；測試；精度和可靠性；故障分析與處理
在電子工業(yè)中，電子電路的安裝與調(diào)試在電子工程技術(shù)中占有重要地位，它是把理論付諸于實踐的進程，是把人們的主觀設(shè)想轉(zhuǎn)變?yōu)殡娐泛碗娮釉O(shè)備的過程，是把設(shè)計轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的過程。正是這一過程為電子技術(shù)在社會生活和生產(chǎn)實踐應(yīng)用中發(fā)揮巨大作用提供了現(xiàn)實性和可能性。當(dāng)然，這一過程也是對理論設(shè)計做出檢驗、修改，使之更加完善的過程。所謂電子電路的調(diào)試，就是以達到電路設(shè)計指標(biāo)為目的而進行的一系列的“測量判斷調(diào)整再測量”反復(fù)進行的過程。電路測試和調(diào)整是電子設(shè)備的一個重要環(huán)節(jié)。通過調(diào)試發(fā)現(xiàn)和糾正設(shè)計方案的不足和安裝的不合理，然后采取措施加以改進，使電子電路或電子裝置達到預(yù)定的技術(shù)指標(biāo)。
一、電子電路的調(diào)試
一般的測試的步驟和方法如下：
1．不通電檢查。檢查連線電路安裝完畢后，不要急于通電，先認(rèn)真檢查接線是否正確，包括錯線、少線、多線。多線一般是因接線時看錯引腳，或者改接線時忘記去掉原來的舊線造成的，在實驗中經(jīng)常發(fā)生，而查線時又不易發(fā)現(xiàn)，調(diào)試時往往會給人造成錯覺，以為問題是由元氣件造成的。例如TTL兩個門電路的輸出端無意中接在一起，引起電平不高不低，人們很容易認(rèn)為是元器件壞了。為了避免做出錯誤判斷，通常采用2種查線方法：一種方法是按照設(shè)計的電路圖檢查安裝的線路，把電路圖上的連線按一定順序在安裝好的線路中逐一對應(yīng)檢查，這種方法比較容易找出錯線和少線；另一種方法是按實際線路來對照電路原理圖，按照2個元件引腳連線的去向查清，查找每個去處在電路圖上是否存在，這種方法不但能查出錯線和少線，還能檢查出是否多線。
2．通電觀察把經(jīng)過準(zhǔn)確測量的電源電壓加入電路，但信號源暫不接入，電源接通之后不要急于測量數(shù)據(jù)和觀察結(jié)果，首先要觀察有無異常現(xiàn)象，包括有無冒煙，是否聞到異常氣味，手模元件是否發(fā)燙，電源是否有短路現(xiàn)象等。如果出現(xiàn)異常現(xiàn)象，應(yīng)立即關(guān)斷電源，待排除故障后方可重新通電。然后再測量各元件引腳的電源電壓，而不是只測量各路總電源電壓，以保證元器件正常工作。
3．分塊調(diào)試調(diào)試包括測試和調(diào)整兩個方面。測試是在安裝后對電路的參數(shù)及工作狀態(tài)進行測量，調(diào)整是指在測試的基礎(chǔ)上對電路的參數(shù)進行修正，使之滿足設(shè)計要求。為了使測試順利進行，設(shè)計的電路圖上應(yīng)標(biāo)出各點的電位值、相應(yīng)的波形以及其它數(shù)據(jù)。測試方法有2種：第一種是采用邊安裝邊調(diào)試的方法，也就是把復(fù)雜的電路按原理圖上的功能分成塊進行安裝調(diào)試，在分塊調(diào)試的基礎(chǔ)上逐步擴大安裝調(diào)試的范圍，最后完成整機調(diào)試，這種方法稱為分塊調(diào)試。采用這種方法能及時發(fā)現(xiàn)問題，因此是常用的方法，對于新設(shè)計的電路更是如此。另一種方法是整個集成電路安裝完畢，實行一次性調(diào)試。這種方法適用于簡單電路或定型產(chǎn)品。本文僅介紹分塊調(diào)試。分塊調(diào)試是把電路按功能分成不同的部分，把每個部分看成一個模塊。比較理想的調(diào)試程序是按信號的流向進行，這樣可以把前面調(diào)試過的輸出信號作為后一級的輸入信號，為最后的聯(lián)調(diào)創(chuàng)造條件。分塊調(diào)試包括靜態(tài)調(diào)試和動態(tài)調(diào)試。
二、系統(tǒng)的精度及其可靠性
測試系統(tǒng)精度是設(shè)計電路很重要的一個指標(biāo)。測量電路的精度校準(zhǔn)元件應(yīng)該由高于測量電路精度的儀器進行測試后，才能作為校準(zhǔn)元器件接入電路校準(zhǔn)精度。例如，測量電路中，校準(zhǔn)精度時所用的電容不能以標(biāo)稱值計算，而要經(jīng)過高精度的電容表測量其準(zhǔn)確值后，才能作為校準(zhǔn)電容。對于正式產(chǎn)品，應(yīng)該就以下幾方面進行可靠性測試：抗干擾能力；電網(wǎng)電壓及環(huán)境溫度變化對裝置的影響；長期運行實驗的穩(wěn)定性；抗機械振動的能力。四、電子電路的故障分析與處理在實驗過程中，故障常常是不可避免的，分析和處理故障可以提高分析和解決問題的能力。分析和處理故障的過程就是從故障現(xiàn)象出發(fā)，通過反復(fù)測試，做出分析判斷，逐步找出問題的過程。
三、調(diào)試中應(yīng)注意的事項
在調(diào)試過程中，自始至終都必須具有嚴(yán)謹(jǐn)細致的科學(xué)作風(fēng)，不能存在僥幸心理，當(dāng)出現(xiàn)故障時，不要手忙腳亂，要認(rèn)真查找故障的原因，仔細分析作出判斷，切忌一遇到故障，解決不了問題就要拆掉線路而重新安裝，或者盲目的更換元器件。因為即使重新安裝，線路的問題可能依然存在，何況在原理上，問題并不是重新安裝就能夠解決的。再則，重新安裝而找不出原因，會使自己失去一次分析和解決問題的鍛煉機會，要認(rèn)真查找故障原因，仔細分析判斷，根據(jù)原電路原理找出解決問題的辦法。
在調(diào)試過程中，要注意安全，接線、拆線和儀器儀表的連接一定要在斷電的情況下進行，注意儀器儀表電壓電流的量程，徹底杜絕人身事故和儀器儀表損壞事故的發(fā)生。
綜上所述，我們即可對于電子設(shè)備等進行調(diào)試，通過調(diào)試過程，使電路的各項性能指標(biāo)達到要求，使系統(tǒng)能夠正常的工作。
參考文獻
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關(guān)鍵詞： 光電開關(guān)； 計數(shù)器； 工業(yè)產(chǎn)品； 模塊化設(shè)計
中圖分類號： TN29?34 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）08?0136?02
0 引 言
光電開關(guān)屬于光電傳感器的一種，又稱光電接近開關(guān)。它由發(fā)射器、接收器和檢測電路三部分組成。它發(fā)射光束一般來源于發(fā)光二級管（LED）和激光器。接收器由光電二極管或光電三極管組成。接收器的前面一般還裝有光學(xué)元件如透鏡和光圈等。其后是檢測電路，能濾出有效信號并加以應(yīng)用[1?2]。
光電開關(guān)的輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號射出，被檢物對光束遮擋或反射，接收器將接收到光線的強弱變化轉(zhuǎn)化為電流變化，由同步回路選通電路，來對目標(biāo)物體進行探測。
利用光電開關(guān)，設(shè)計出的非接觸式數(shù)字電子計數(shù)器，一般有直射式和反射式兩種，可通過紅外線發(fā)射和接收進行計數(shù)，在工業(yè)中被廣泛應(yīng)用于元器件及產(chǎn)品的自動計數(shù)，還可用于記錄機械臂的運動次數(shù)。這種計數(shù)器在工廠的生產(chǎn)流水線上作產(chǎn)品統(tǒng)計，有著其他計數(shù)器不可取代的優(yōu)點。
1 設(shè)計方案
1.1 系統(tǒng)總體方案
采用分模塊設(shè)計方法，由電源、光電轉(zhuǎn)換、同步計數(shù)及顯示四大部分組成整個計數(shù)器系統(tǒng)。如圖1所示。
圖1中，電源為整個系統(tǒng)供電，可提供不同電壓，以供不同部分使用。
光電轉(zhuǎn)換部分由光電開關(guān)及繼電器組成：光電開關(guān)（實驗中采用E3F?DS10C1型），設(shè)計采用為漫反射型，檢測距離10 cm，輸出形態(tài)為NPN常開[3?4]；繼電器為電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（輸入回路）和被控制系統(tǒng)（輸出回路），通常應(yīng)用于自動控制電路中，是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關(guān)”，在系統(tǒng)中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、電路轉(zhuǎn)換等作用。計數(shù)功能模塊思路有多種，本設(shè)計原理如圖2所示。
主要采用了NE555、CD4518、CD4511、共陰極數(shù)碼管。按照圖2，利用Proteus軟件設(shè)計電路并進行了模擬。實際仿真中，可加上一個開關(guān)實現(xiàn)通斷，對計數(shù)器電路進行驗證。
1.2 電路設(shè)計
各模塊設(shè)計原理如下：
（1）光電轉(zhuǎn)換部分設(shè)計
發(fā)光二極管發(fā)出的光照射到光敏三極管上，光電開關(guān)內(nèi)部會有光電流產(chǎn)生，一旦有物體遮擋住發(fā)光二極管所發(fā)出的光線，在光電開關(guān)輸出端，會有一個高低電平的變化，這個變化轉(zhuǎn)換為脈沖信號經(jīng)555定時器輸出。
（2）同步計數(shù)部分設(shè)計
555定時器將脈沖信號輸入同步加計數(shù)器CD4518的CLK接口，它的EN端接電源，根據(jù)真值表，它會完成一次加計數(shù)。為了完成進位計數(shù)，需將低位的Q3端接到高位的EN端，高位計數(shù)器的CLK接地，這樣就能實現(xiàn)進位計數(shù)。
（3）顯示部分設(shè)計
經(jīng)過CD4518完成加計數(shù)后，將結(jié)果輸入CD4511并進行譯碼，通過共陰極數(shù)碼管顯示出計數(shù)結(jié)果。
1.3 重點問題
仿真過程中，由于無法仿真出光線的變化這一效果，整體電路可通過給計數(shù)器一個開關(guān)信號來模擬。此外，由于光電開關(guān)的工作電壓是12 V，而整體電路工作電壓為6 V，為了將工作電壓統(tǒng)一，可以考慮用一個分壓電路，電源輸出給光電開關(guān)12 V，分壓輸出6 V給整個計數(shù)電路。在具體實驗中根據(jù)設(shè)計完成了實際器件的連接，在適當(dāng)距離有物體通過時，開始記數(shù)。經(jīng)過檢測是完全可行的。
該系統(tǒng)還具有清零及可擴展為多位計數(shù)功能。工作人員通過復(fù)位開關(guān)使兩個數(shù)碼管都顯示零，這樣可以方便進行人工操作以及確認(rèn)計數(shù)器是否正常工作；該計數(shù)器設(shè)計只有2位，但通過級聯(lián)可以擴展為4位、甚至多位，以完成更復(fù)雜計數(shù)器系統(tǒng)的需求。
2 結(jié) 語
作為傳感器家族中的重要成員，光電開關(guān)具有體積小、硬件少、電路結(jié)構(gòu)簡單、控制簡單、容易操作及廉價等優(yōu)點，一直都以其卓越的性能而備受青睞。
隨著技術(shù)的發(fā)展，新一代光電開關(guān)產(chǎn)品更是具有延時、展寬、外同步、抗干擾、可靠性高、工作區(qū)域穩(wěn)定和自診斷等智能化功能，被廣泛應(yīng)用于多個行業(yè)中。同時，光電開關(guān)也朝著體積更小、功能更多、檢測精度更高、響應(yīng)時間更短的方向邁進；它的抗光、電、磁等干擾的能力也更為強大[5?6]。很多廠商也開始由單純提品，走向以自己核心產(chǎn)品為核心，向客戶提供基于產(chǎn)品的解決方案之路。本文利用光電開關(guān)設(shè)計出一種兩位數(shù)字計數(shù)器，可將機械或人工計數(shù)方式變?yōu)殡娮佑嫈?shù)，并且采用LED數(shù)碼顯示、簡單直觀，可對工業(yè)零件進行計數(shù)，還可用于其他諸多行業(yè)，以滿足現(xiàn)代生產(chǎn)、生活等方面的需求[7?9]。實際實驗的結(jié)果也證實了該設(shè)計方案是切實可行的，能完全達到實用的目的。
參考文獻
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關(guān)鍵詞：EWB；電子電路仿真設(shè)計
1 軟件的性能和特點
(1)采用直觀的圖形界面創(chuàng)建電路：在計算機屏幕上模仿真實實驗室的工作臺，繪制電路圖需要的元器件、電路仿真需要的測試儀器均可直接從屏幕上選取。
(2)軟件儀器的控制面板外形和操作方式都與實物相似，可以實時顯示測量結(jié)果。
(3)EWB軟件帶有豐富的電路元件庫，提供多種電路分析方法。
(4)作為設(shè)計工具，它可以同其它流行的電路分析、設(shè)計和制板軟件交換數(shù)據(jù)。
(5)EWB還是一個優(yōu)秀的電子技術(shù)訓(xùn)練工具，利用它提供的虛擬儀器可以用比實驗室中更靈活的方式進行電路實驗，仿真電路的實際運行情況，熟悉常用電子儀器測量方法。
2 軟件的操作說明
2.1 元件與信號源
EWB軟件的工作界面具備美觀大方、簡捷明了的特點。在基本工作區(qū)上方有菜單欄、工具欄、元件庫欄。從菜單欄可以選擇所需的各種命令，從元件庫欄中根據(jù)圖標(biāo)選擇所需要的的元件或儀表，使用鼠標(biāo)拖放操作安放元器件到工作平臺，完成實驗電路連接。選中虛擬儀器圖標(biāo)，通過使用鼠標(biāo)拖放操作，可以安放儀器儀表，設(shè)置好儀器儀表的參數(shù)后，按下仿真開關(guān)控制電路的運行與停止，即可觀察測試結(jié)果，在基本工作區(qū)下方是電路描述窗口，可根據(jù)需要輸入有關(guān)電路的介紹或說明。
EWB提供了豐富的元器件庫，根據(jù)不同類型可分成：信號源和電源庫，基本元件庫、二極管庫、三極管庫、模擬集成電路庫、數(shù)字集成電路庫、邏輯門電路庫、數(shù)字觸發(fā)器庫、指示器件庫、控制器件庫、雜元件庫和自定義庫。
在設(shè)計電路時，設(shè)計人員根據(jù)需要從該庫中進行查找與選取元器件，對選中的元件用鼠標(biāo)左鍵將其拖放到電子平臺工作區(qū)，同時可利用旋轉(zhuǎn)、平翻、直翻調(diào)整元件方向。為了使電路便于連線，圖形整齊，還可以通過鼠標(biāo)操作對元件進行移動、復(fù)制與刪除。為了使電路連接簡單明了，還可以將一些常用電路定為子電路，子電路相當(dāng)于用戶自己定義的小型模塊電路，存放在自己定義的元件圖標(biāo)庫里，供以后反復(fù)調(diào)用。
2.2 虛擬儀器儀表的使用
EWB提供七種虛擬儀器，每種只有一臺，在電路設(shè)計中，每種儀器只可使用一次，這是其軟件設(shè)計的局限性，而目前其升級版本Multisim已將虛擬儀器增加到11個，而且同一種儀器可以多次取用。
模擬儀器儀表主要包括萬用表、函數(shù)發(fā)生器、示波器、波特圖儀(掃頻儀)以及電壓表、電流表，數(shù)字儀器儀表包括數(shù)字發(fā)生器、邏輯分析儀、邏輯轉(zhuǎn)換器。這些儀器儀表(除波特圖儀)，在接入電路后，開啟仿真開關(guān)，若改變電路的測試點，則顯示的數(shù)據(jù)和波形也會相應(yīng)變化，而不用重新啟動電路。EWB的虛擬測試設(shè)備能提供快捷簡單的分析，主要包括直接工作點，瞬態(tài)，交流頻率掃描，付立葉、噪聲、失真度、參數(shù)掃描、零極點、傳遞函數(shù)、直流靈敏度、交流靈敏度、最差情況、蒙特卡洛法等14種分析工具，可以在線顯示圖形并具有很大的靈活性。
3 軟件在廣播電視技術(shù)工作中的實際應(yīng)用
3.1 在廣播電視技術(shù)培訓(xùn)工作中的應(yīng)用
EWB軟件是一款優(yōu)秀的EAD軟件，推出后得到了社會各界的好評。尤其是在教育領(lǐng)域取得了巨大的成功，許多院校把EWB作為電子類專業(yè)課教學(xué)和實驗的各種輔助手段，最大限度的滿足了廣大學(xué)生和工程技術(shù)人員的迫切需求。針對軟件的這種特殊效能，近年來在廣播電視技術(shù)領(lǐng)域中，EWB也同樣得到了普遍應(yīng)用，尤其是許多單位把EWB 軟件應(yīng)用在了技術(shù)隊伍培訓(xùn)工作中收效顯著。廣播電視高新技術(shù)的快速發(fā)展，對廣播電視技術(shù)從業(yè)人員的整體素質(zhì)提出了更高要求，需要廣泛開展技術(shù)培訓(xùn)工作，但是在職教育和在校學(xué)習(xí)有著很大的差別，資金、場地、設(shè)備、設(shè)施等諸多因素制約了技術(shù)培訓(xùn)工作的良性發(fā)展，EWB軟件的應(yīng)用不僅較好的解決了這一問題，而且體現(xiàn)了三個優(yōu)越特點：(1)節(jié)約資金、高質(zhì)高效；(2)功能強大、直觀形象；(3)操作簡便、方便普及。許多單位還把EWB軟件應(yīng)用在了廣播電視技術(shù)能手競賽中，更是得到了意想不到的效果。通過對軟件的應(yīng)用不僅克服了客觀條件給技術(shù)競賽多形式、多層面開展帶來的制約，同時也可以全面的考查參賽選手的實踐技能，為展示技術(shù)人員的綜合技術(shù)水平搭建了最佳平臺。
3.2 利用EWB軟件進行電子電路仿真設(shè)計
EWB的優(yōu)越性能為激發(fā)廣大技術(shù)人員的潛在智能提供了廣闊空間。利用EWB可以設(shè)計簡單、復(fù)雜、模擬、數(shù)字等各式電路。這為廣大技術(shù)人員開展技術(shù)改造、技術(shù)革新工作提供了非常實用的工具。尤其是廣播電視發(fā)射設(shè)備的固態(tài)化、數(shù)字化、自動化的發(fā)展方向，使計算機輔助設(shè)計、測量、維護等在廣播電視技術(shù)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，EWB軟件的出色性能表現(xiàn)，也得到了廣大技術(shù)人員的青睞。下面僅以雙音報警器電路的仿真實驗為例，向大家簡單介紹其電路設(shè)計與分析。首先設(shè)計電路原理圖(見圖1)并根據(jù)電路需要選擇所需元件參數(shù)。
圖1
用鼠標(biāo)將元件、儀器拖到電子工作平臺，根據(jù)電路原理圖調(diào)整元件，儀器布局，并設(shè)定元件標(biāo)值，調(diào)整儀器設(shè)置的選項，按通仿真開關(guān)，即可進行仿真實驗，如果電路設(shè)計、連接正確，此時揚聲器應(yīng)該發(fā)出“滴、嘟、滴、嘟”…..的雙聲音，用示波器觀察IC1、IC2的輸出波形，應(yīng)該是頻率不同的兩個方波(見圖2)，可通過打印機打印出來，進行實際電路的組裝。
圖2
此電路原理主要是應(yīng)用555時基電路組成兩個多諧振蕩器，用IC1輸出的方波信號通過R5去控制IC2的5腳電平，當(dāng)IC1輸出高電平時，IC2的振蕩頻率低，當(dāng)IC1輸出低電平時，IC2的振蕩頻率高，因此IC2的振蕩頻率被IC1的輸出電壓調(diào)制為兩種音頻頻率，所以揚聲器發(fā)出雙音聲響。此電路可應(yīng)用在發(fā)射臺鐵塔匹配間防盜報警，也可在改進后應(yīng)用于水箱上水報警等其他方面。
參考文獻
關(guān)鍵詞：CMOS;帶隙基準(zhǔn);溫度補償;失調(diào)電壓
中圖分類號：TN710文獻標(biāo)識碼：B
文章編號：1004-373X(2008)07-089-03
Analysis and Design of High Performance Bandgap Refernce
LIU Hong,YIN Yongsheng,DENG Honghui
(Institute of VLSI Design,Hefei University of Technology,Hefei,230009,China)
Abstract：All the major non-ideal factors in CMOS bandgap reference and the ideal compensation techniques are proposed.According to the analysis,a precise bandgap reference based on SMIC 0.35 μm CMOS technology had been designed and post-layout simulation shows that the temperature coefficient of the reference is 3.4 ppm/℃ over -40~125 ℃ and the supply rejection ratio is 85 dB for 3.3 V supply.The proposed bandgap circuit had been applied to a 14 bit D/A converter and the D/A converter had past the test.
Keywords：CMOS;bandgap reference;temperature compensation;offset voltage
1 引 言
在D/A、A/D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中，基準(zhǔn)源的性能與轉(zhuǎn)換器的量化精度緊密相關(guān)。隨著D/A、A/D 轉(zhuǎn)換器精度的不斷提高，精確、穩(wěn)定的基準(zhǔn)源的設(shè)計，成為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中的一項關(guān)鍵技術(shù)。
針對高精度CMOS帶隙基準(zhǔn)已經(jīng)有了一些相關(guān)的研究工作[1-3]，但這些研究成果仍有不足。文獻[]的高階溫度補償過于復(fù)雜，不利于電路實現(xiàn)；文獻[2,3]雖然詳細介紹了高階溫度補償技術(shù)，但是沒有對帶隙基準(zhǔn)的主要非理想因素進行分析與補償；文獻[4]雖然對CMOS帶隙基準(zhǔn)電路的非理想因素進行了分析，但其沒有考慮帶隙基準(zhǔn)電路的高階溫度補償，另外文獻[4]中對失調(diào)電壓的補償也不夠充分。
本文在詳細分析了CMOS帶隙基準(zhǔn)的各主要非理想因素及其補償方法的基礎(chǔ)上采用SMIC 0.35 μm CMOS工藝設(shè)計了一種溫度系數(shù)為3.4 ppm/℃(-40~+125 ℃)的帶隙基準(zhǔn)電路，并將其成功地應(yīng)用到了D/A轉(zhuǎn)換器芯片中。
2 CMOS帶隙基準(zhǔn)非理想因素分析
基本帶隙基準(zhǔn)電路如圖1所示。在理想條件下，即：VEB=VT•ln(IE/IS);PNP管的β無窮大且基區(qū)等效串聯(lián)電阻為零；運放的增益無窮大；運放失調(diào)電壓為零；I1 = I2 = KI3。那么此帶隙基準(zhǔn)的輸出電壓為：
И
VREF=VEB+R2R1•K•ΔVEB[JY](1)
И
由于VEB具有負的溫度系數(shù)，而ΔVEB具有正的溫度系數(shù)，只要仔細設(shè)計系數(shù)(R2/R1)K，就可使VREF在T0處的溫度系數(shù)為零。И
圖1 基本帶隙基準(zhǔn)電路
但在實際的帶隙基準(zhǔn)中，存在著一些非理想因素，使得帶隙基準(zhǔn)的輸出電壓偏離式(1)，下面就帶隙基準(zhǔn)中各主要非理想因素進行理論分析。
2.1 偏置電流隨溫度變化
如圖1所示，在理想情況下I2=VT•(lnn/R1)，I2是與絕對溫度成正比的。實際上由于在CMOS工藝中，電阻具有一定的溫度系數(shù)，這樣I2就不再與絕對溫度成正比，于是VEB也就偏離了其理想表達式，而具有如下的修正式[1]:
И
VEB=VT•lnVT•ln nR1(T0)•IS2+VT•lnR1(T0)R1(T)[JY](2)
И
將式(2)第二項進行泰勒展開，則有：
И
VEB[WB]=VEB0-VT•1R1•[JB(]dR1dT[JB)|]T0(T-T0)-
[DW] VT•12R1•[JB(]dR21dT2[JB)|]T0(T-T0)2-…[JY](3)
И
VEB0是T0時刻VEB的值。由式(3)可以看出VEB隨溫度的變化出現(xiàn)了溫度的高階項，因此只對VEB進行一階溫度補償就會出現(xiàn)誤差，若要求電路具有較高的精度就有必要對VEB進行高階溫度補償。И
2.2 運放的非理想性
運算放大器的增益容易做到103~105，那么由于運放有限增益所帶來的誤差就可以忽略不計[5]。在帶隙基準(zhǔn)電路中，運放引入的主要誤差是由失調(diào)電壓引起的。在圖1中，如果VOS≠0，那么基準(zhǔn)輸出電壓將修正為:
И
VREF=VEB+R2R1•K•ΔVEB+R2R1•K•VOS[JY](4)
И
假設(shè)VREF的設(shè)計目標(biāo)是1.2 V。當(dāng)VOS = 0時，調(diào)整R1RP1；R2RP2使VREF在T0時達到設(shè)計目標(biāo)且溫度系數(shù)為零，此時的基準(zhǔn)輸出電壓可表述為：
И
VREF=VEB+RP2RP1•K•ΔVEB[JY](5)
И
當(dāng)VOS≠0時：
И
VREF[WB]=VEB+RP2RP1-(RP2/RP1)•VOSΔVEBK•VEB
[DW] +RP2RP1•K•VOS[JY](6)
И
那么由于失調(diào)電壓所引起的溫度系數(shù)誤差為：
И
ΔTCVREF=(RP2/RP1)•K•VOSVREF•T0[JY](7)
И
在實際中，這通常會引起很大的誤差。
2.3 有限β與等效基區(qū)串聯(lián)電阻
由埃伯斯-莫爾方程[6]可得，當(dāng)VCB等于零時:
И
VEB=VT•lnIEIS+VT•ln11+β[JY](8)
И
式(8)說明有限的β也會使VEB偏離理想情況。由于CMOS工藝兼容的垂直PNP管的β比雙極型工藝的更低，這就會使該PNP管的基區(qū)流過較大的電流， 從而使基區(qū)等效串聯(lián)電阻對VEB的影響變得更加嚴(yán)重。如圖2所示，若基區(qū)等效串聯(lián)電阻為rb，基區(qū)流過的電流為IB，那么由于rb所引起的VEB的電壓誤差為：
И
VERR=Vrb=IE•rb/β[JY](9)
И
這樣VEB就修正為：
И
VEB=VT•lnIEIS+VT•ln11+β+IEβ•rb[JY](10)
И
2.4 工藝失配
由于工藝失配所導(dǎo)致的器件幾何尺寸、MOSFET的閾值電壓以及方塊電阻值的失配影響也不可忽視。消除工藝失配常用的辦法就是對版圖布局進行優(yōu)化，這將在后面的部分予以說明。
オ
圖2 基區(qū)等效串聯(lián)電路
圖3 帶隙基準(zhǔn)二階溫度補償電阻
3 CMOS帶隙基準(zhǔn)非理想因素的補償
3.1 二階溫度補償
由前面的分析可知，垂直PNP管的發(fā)射極-基極電壓具有負的溫度系數(shù)，且具有一階、二階以及高階溫度項。本文中主要考慮一階和二階溫度的補償。
在圖1中，將ΔVEB與VEB按適當(dāng)?shù)谋壤嗉樱憧蓪崿F(xiàn)帶隙基準(zhǔn)的一階溫度補償；二階溫度補償目前有多種方法，本文利用兩種不同材料的電阻來實現(xiàn)帶隙基準(zhǔn)的二階溫度補償[4]。
如圖3所示，R3是N+注入電阻，R2是P+注入電阻，гSMIC 0.35 μm CMOS 工藝中，他們的一階溫度系數(shù)分別為TCndif= 1.6E-03，TCpdif=1.44E-03 。考慮電阻的一階溫度系數(shù)后，電阻阻值為:
И
R=R(T0)•[+TC(T-T0)][JY](11)
И
其中TC表示電阻的一階溫度系數(shù)。當(dāng)IPTAT=VT•ln n/R1，并流過R3，R2б約PNP管時，其基準(zhǔn)輸出電壓為：
這樣就實現(xiàn)了基準(zhǔn)輸出電壓的二階溫度補償。
3.2 運放失調(diào)電壓補償
運放的失調(diào)電壓主要源自電路的非對稱性，為減小運放電路的非對稱性，在設(shè)計時，可綜合考慮芯片面積和寄生參數(shù)的影響，選擇相對較大的器件尺寸可以有效降低運放的失調(diào)電壓。另外，如圖1所示由于：
И
VREF=VEB+(R2/R1)•(ΔVEB+VOS)[JY](19)
И
因此失調(diào)電壓所引起的相對誤差為：
И
Error=(R2/R1)•VOSVREF[JY](20)
И
由式(20)可知，可以通過減小(R2/R1)的值來減小失調(diào)電壓的影響，但同時為了保證基準(zhǔn)輸出電壓的大小不變，需要相對增加ΔVEB的值。
如圖4所示，采用級聯(lián)PNP管后就可以使ΔVEB增加一倍，這樣便可實現(xiàn)失調(diào)電壓的補償。本文綜合利用上述兩種方法，有效降低了運放失調(diào)電壓對基準(zhǔn)輸出的影響。
圖4 級聯(lián)PNP管
3.3 其他非理想因素補償
PNP管的β值是由工藝所決定的，一般會選擇β值較高的工藝模型。
基區(qū)等效串聯(lián)電阻主要由基區(qū)體電阻，接觸孔電阻和連線電阻組成，他與版圖結(jié)構(gòu)、接觸孔的位置和數(shù)量有著密切的關(guān)系，所以要有效降低基區(qū)等效串聯(lián)電阻可采取多打接觸孔，使用寬金屬連線等設(shè)計技巧。再考慮到要減小工藝失配的影響，需要對版圖進行精心設(shè)計。與圖4相對應(yīng)，圖5給出了本設(shè)計中PNP管與電阻的版圖布局[7]，他們都采用了中心對稱的設(shè)計方法，這樣能很好地實現(xiàn)器件的匹配。
4 帶隙基準(zhǔn)電路的實現(xiàn)
為驗證上述對帶隙基準(zhǔn)中各非理想因素的補償方法，本文采用SMIC 0.35 μm 3.3 V CMOS工藝設(shè)計了帶隙基準(zhǔn)電路，如圖6所示。圖6(a)中左半部分是啟動電路，右半部分是帶隙基準(zhǔn)的核心電路，圖6(b)是帶隙基準(zhǔn)核心電路中運放的電路結(jié)構(gòu)。在圖6(a)中，R4,R5,R6補償了鏡像電流源的溝道調(diào)制效應(yīng)，使鏡像電流源按比例提供精確的偏置電流。圖6(b)中Vb1~Vb4 是運放的偏置電壓，由偏置電路提供。圖7是該帶隙基準(zhǔn)的版圖實現(xiàn)。И
圖5 PNP管與電阻的版圖布局
圖6 帶隙基準(zhǔn)電路
圖7 帶隙基準(zhǔn)的版圖實現(xiàn)
對帶隙基準(zhǔn)電路的版圖進行寄生參數(shù)提取，然后將寄生參數(shù)反標(biāo)回電路節(jié)點中并做了電路的后仿真，仿真結(jié)果如圖8所示。圖8(a)是經(jīng)過二階溫度補償后的輸出電壓與溫度的關(guān)系曲線，其溫度掃描范圍是-40~+125 ℃，在這個溫度范圍內(nèi)的電壓變化為0.58 mV，由此可計算出的帶隙基準(zhǔn)的溫度系數(shù)為3.4 ppm/℃；圖8(b)是帶隙基準(zhǔn)中運放的電源抑制比，在低頻時運放的電源抑制比達到了85 dB。芯片后仿真結(jié)果表明上述理論分析及補償方法的正確性。
圖8 仿真結(jié)果
5 結(jié) 語
文中全面分析了帶隙基準(zhǔn)源的主要非理想因素，提出了補償非理想因素的方法并將其應(yīng)用到了具體的電路設(shè)計中去。采用SMIC 0.35 μm 3.3 V CMOS 工藝，從電路到版圖設(shè)計了一種高性能帶隙基準(zhǔn)電路，芯片的后仿真結(jié)果表明了上述補償方法的有效性。采用該帶隙基準(zhǔn)的一種14位D/A轉(zhuǎn)換器已經(jīng)參加MPW流片，并初步測試通過。希望文中對帶隙基準(zhǔn)非理想因素的分析、相應(yīng)的補償方法以及具體電路的設(shè)計能夠為高性能帶隙基準(zhǔn)電路，尤其是應(yīng)用于A/D、D/A轉(zhuǎn)換器中的帶隙基準(zhǔn)電路設(shè)計提供有益的參考。
參 考 文 獻
［1］Song B S,Gray P R.A Precision Curvature-Compensated CMOS Bandgap Reference[J].IEEE Journal of Solid-State Circuits,1983(1):634-643.
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電源技術(shù)百花齊放
電源技術(shù)的發(fā)展大方向依然是高效、環(huán)保，但針對的應(yīng)用領(lǐng)域不同，具體的技術(shù)特點也就不一樣。各大電源廠商為了深耕細分市場，紛紛針對行業(yè)特點進行了細致的開發(fā)。
德州儀器公司是電源管理行業(yè)的領(lǐng)頭者，本次大會上，他們推出了兩個演講題目，一個是“面向手持及低待機功耗器件的DC/DC解決方案”。目前，市場上以手機為代表的小型手持設(shè)備對供電提出了更高的要求，必須在更小的外型尺寸內(nèi)提供效率更高的供電，并且滿足散熱及EMI要求。圍繞市場需求，TI推出了各種滿足低待機功耗要求的方案，面向不用應(yīng)用的多種器件，包括帶有DC-Control功能的器件、MicroSiP封裝的DC/DC模塊、面向處理器供電的多相DC/DC器件，以及TI新推出的一些具有超低待機功耗的DC/DC器件。其中，DCS-Control是TI推出的一種新技術(shù)，它支持優(yōu)異的瞬態(tài)負載調(diào)節(jié)，可在高負載與低負載（節(jié)能）工作間實現(xiàn)無縫轉(zhuǎn)換。另外，TI推出的MicroSiP封裝的將開關(guān)元件、電感以及輸入輸出電容全都集成進去的高集成度DC/DC模塊，可以大大減少整體方案尺寸，簡化工程師的開發(fā)工作，同時提供優(yōu)異的EMI性能，并具有同分立元件一樣的高效率。另外，在演講中，還介紹了針對高功率密度的處理器供電的多相DC/DC，這些多相電源方案可以滿足處理器電源工作電流大、負載變化大的要求，在整個負載范圍內(nèi)實現(xiàn)高效率。TI不僅提供功能豐富的各類器件，而且針對一些特殊應(yīng)用還推出具體方案和參考設(shè)計，幫助用戶盡快地利用TI的器件完成自己個性化的設(shè)計。在TI的另一個演講“基于TI C2000 MCU的3相PFC和APF應(yīng)用”中，就介紹了一個這方面的案例，TI基于C2000 MCU開發(fā)的3相PFC和APF參考設(shè)計，可以提供免費的代碼、原理圖、PCB都可以開放給用戶，從而節(jié)省用戶的開發(fā)時間，把更多的精力用在自己的特色設(shè)計上。
英飛凌公司的演講題目是“第五代SIC二極管在開關(guān)電源設(shè)計中的優(yōu)勢”。眾所周知，開關(guān)電源一直朝著高效率、高功率密度的方向發(fā)展，同時，像IEC-610000-3-2、能源之星等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對功率因數(shù)的要求也越來越嚴(yán)格。傳統(tǒng)的硅二極管在性能上越來越無法滿足這些技術(shù)的挑戰(zhàn)，而碳化硅（SiC）這種革命性的功率半導(dǎo)體材料，其物理性能遠優(yōu)于硅功率器件，其具有標(biāo)桿性的開關(guān)性能，且無反向恢復(fù)，開關(guān)特性不受溫度影響，這些特性使得碳化硅功率器件有助于提高開關(guān)電源能效，縮小解決方案的占板空間，提高開關(guān)頻率和大幅降低電磁干擾（EMI）。英飛凌的第五代650V thinQ！ SiC肖特基勢壘二極管具有出色的特性，基于其的PFC電路達到了極高的能效，新一代器件具備更高的擊穿電壓：650V，完美匹配最新的coolMOS技術(shù)。對于太陽能逆變器等應(yīng)用以及具有挑戰(zhàn)性的開關(guān)電源環(huán)境而言，這種特性可實現(xiàn)更高的安全裕度。此外，第五代產(chǎn)品還具備高浪涌電流耐受性和更豐富的型號――包括具備更高額定電流和采用全新封裝（如TO-247和ThinPAK）的產(chǎn)品。英飛凌第五代產(chǎn)品的目標(biāo)應(yīng)用是高端服務(wù)器和電信SMPS（開關(guān)模式電源）、PC銀盒和照明應(yīng)用、太陽能逆變器和UPS（不間斷電源）系統(tǒng)等。
安森美半導(dǎo)體公司的演講題目是“低待機能耗電源方案”，在演講中介紹了其增強型PFC控制器NCPl61l的特點及應(yīng)用。NCPl61l采用電流控制頻率反走（CCFF）架構(gòu)，工作在臨界導(dǎo)電模式（CrM）/不連續(xù)導(dǎo)電模式（DCM）下，帶谷底開關(guān)，在寬工作電源范圍下能提供極佳的能效，并且在寬負載范圍下可提供高功率因數(shù)以及良好的總惜波失真（THD）性能。相比傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)CrM PFC控制器，采用這種創(chuàng)新架構(gòu)的NCP16ll的性能得到大大提升，具有更高的故障處理能力、更佳的瞬態(tài)響應(yīng)同時可以靈活支持不同的偏置情形。NCPl61l專門針對平板電視、電源適配器、高能效計算機電源及LED驅(qū)動器電源進行了優(yōu)化，是這些領(lǐng)域應(yīng)用的理想選擇。
新日本無線公司的電源產(chǎn)品主要是面向汽車、產(chǎn)業(yè)、家電等領(lǐng)域的電源IC。本次大會上，其重點介紹了應(yīng)用在汽車領(lǐng)域的寬輸入范圍電源穩(wěn)壓器產(chǎn)品。這其中，有驅(qū)動外接MOSFET的升壓型開關(guān)穩(wěn)壓器NJW4140，它具有寬工作電壓范圍，最適合于車載電池類型的電源。該產(chǎn)品驅(qū)動段的FET是外接形式，所以在大功率應(yīng)用時，不會發(fā)熱，有利于散熱；并且，保證在125℃工作，也能對應(yīng)絕緣型回掃方式應(yīng)用，最適合于怠速熄火等各種升壓電路。低壓差穩(wěn)壓器NJW4184，具有低消耗電流，最適合于持續(xù)工作的監(jiān)視系統(tǒng)用的微處理器電源。此外，針對汽車中開始越來越多應(yīng)用的鋰電池組，新日本無線也有自己的產(chǎn)品――串聯(lián)穩(wěn)壓器NJW418l，其消耗電流為9μA，采用了小型、薄型的ESON封裝，最適合于電池驅(qū)動產(chǎn)品。
鋰電池的應(yīng)用越廣泛，其安全性也就越發(fā)受到重視。精工技術(shù)有限公司很早就著眼于這一領(lǐng)域，成功開發(fā)了一系列產(chǎn)品。S-8209A/S8209B系列是內(nèi)置高精度電壓檢測電路和延遲電路的、用于保護鋰離子/鋰聚合物可充電電池的IC。由于配置了通信功能和2種電量平衡功能，它們也級聯(lián)來構(gòu)成多節(jié)串聯(lián)電池的保護電路。這兩個系列皆可通過外接電容在輸出端子上設(shè)定延遲時間，在CTLC、CTLD端子上控制充電、放電和電量平衡，并且配置了充電/放電的2種電量平衡功能。此外，為了不給系統(tǒng)帶來額外的負擔(dān)，這兩系列的最大工作電流只有7μA。另外，還有S-8244系列，它是內(nèi)置高精度電壓檢測電路和延遲電路的鋰離子可充電池二級保護用IC。精工公司的鋰離子電池保護產(chǎn)品已有500余種，它們互相搭配組合，可以實現(xiàn)對絕大多數(shù)鋰離子電池組的保護方案。
意法半導(dǎo)體公司為本次大會所做的報告主題是高功率因素的初級感應(yīng)調(diào)節(jié)（PSR）LED驅(qū)動方案。該報告以意法半導(dǎo)體新近開發(fā)的HVLEDS07/815PF為例，專門介紹了目前正在興起的高壓LED的驅(qū)動解決方案。HVLED807/815PF都是帶初級感應(yīng)調(diào)節(jié)的離線式LED驅(qū)動器，兩者的區(qū)別在于驅(qū)動的LED燈的功率不同。HVLED807最高能驅(qū)動7W，而HVLED815則能達到15W。這兩款產(chǎn)品都內(nèi)置了能耐壓800V的MOSFET，具有3%精度的連續(xù)輸出電流，具有ZVSI作模式，具有很高的功率因數(shù)（0.9），可進行三端雙向可控硅調(diào)光，還能進行LED串的開路和短路管理功能。從報告的內(nèi)容中可以看出，高壓LED的驅(qū)動解決方案已經(jīng)非常成熟，有助于高壓LED的進一步普及。
降低電子產(chǎn)品的待機功耗是每個電源廠商都在追求的目標(biāo)，恩智浦公司在本次大會上就介紹了其最新的技術(shù)和解決方案。降低傳導(dǎo)損耗、降低開關(guān)損耗、提高電源在輕負載下的效率，這些都是恩智浦解決方案的重點。為了降低傳到損耗，他們采取了降低高壓MOSFET的Rdson，降低肖特基二極管的VF的做法；為了降低開關(guān)損耗，采取了降低線性頻率，軟開關(guān)等技術(shù)；而對于提高輕負載下的效率，恩智浦提供了TEAl738，其適用于反激拓撲，工作在峰值電流和頻率控制模式，頻率抖動器可降低EMI。同時，開關(guān)模式電源（SMPS）控制器IC TEAl716也在本次大會上得到了介紹，這是業(yè)界首款PFC和LLC諧振組合控制器，可在低負載下實現(xiàn)超低待機功耗，并且符合將于2013年生效的歐盟生態(tài)設(shè)計指令的要求。
益登科技是國內(nèi)外知名的電子分銷商，這次代表Silicon Labs公司介紹了其最新的隔離產(chǎn)品解決方案。隔離器市場在未來幾年的增長率將大于20%，但是挑戰(zhàn)也與日俱增。為了應(yīng)對挑戰(zhàn)，Silicon Labs的隔離器方案在技術(shù)上做了很多革新。本次大會介紹了最新的數(shù)字隔離器Si86xx，其擁有150Mbps數(shù)據(jù)傳輸速率，通道數(shù)最多可達6個，適用于12C和SMBUS總線；增強的隔離等級，工作電壓最高可達1200V，在額定工作電壓下，壽命可達60年以上，通過了UL、CSA以及VDE認(rèn)證；內(nèi)部差分信號和窄帶接收器確保了較高的抗電磁干擾能力。該產(chǎn)品基于電容隔離，采用二氧化硅（SIO2）作為絕緣體，使用了可升級、高容量CMOS處理技術(shù)；高頻信號通過電容隔離來傳遞信息，采用開關(guān)鍵控（OOK）調(diào)制技術(shù)，確保輸出與輸入完全一致，噪聲非常小。
金升陽公司是本土電源企業(yè)的佼佼者。在本次大會上，結(jié)合自己的產(chǎn)品和設(shè)計經(jīng)驗，金升陽公司給大家介紹了電源與系統(tǒng)的電磁兼容（EMC）設(shè)計和應(yīng)用技術(shù)。報告的開始，以幾個具體的案例，先介紹了電磁兼容的重要性。然后，分析了EMC的基礎(chǔ)架構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)，再根據(jù)開發(fā)的要求和對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，詳述了EMC開發(fā)過程中的要點。最后，以金升陽的開發(fā)案例來剖析電源與系統(tǒng)EMC設(shè)計的誤區(qū)。從報告當(dāng)中，可以看出金升陽在電源開發(fā)方面的執(zhí)著和付出。正是通過技術(shù)細節(jié)的孜孜以求，才使得他們在技術(shù)上有了很大的飛躍。這一點，也是值得國內(nèi)同行所學(xué)習(xí)的。
很多人都知道瑞薩公司在MCU的市場占有率是第一的，其實，在電源管理方面，瑞薩也有著豐富的產(chǎn)品線。為了實現(xiàn)打造智能社會的目標(biāo)，瑞薩公司提出了打造智能建筑、智能工廠、智能汽車、智能家居和智能電網(wǎng)的計劃。這些計劃的核心都是MCU，同時配合各種電源管理IC和功率器件，以實現(xiàn)智能化、高效化的解決方案。
瑞薩公司在本次大會上介紹了其數(shù)字電源方案。該方案以100MHz主頻的32位MCU RX62T為核心；通過軟件方式實現(xiàn)PFC功能，功率因數(shù)可達0.99；MCU內(nèi)部高性能的PWM發(fā)生器可優(yōu)化PFC及DC/DC電路設(shè)計，MCU內(nèi)部ADC、AMP（帶可編程增益放大器）、CMP（比較器），則能與PWM輸出聯(lián)動，可實現(xiàn)高速反饋，及過壓過流、輸出短路等保護功能；內(nèi)置超低導(dǎo)通壓降的IGBT可以有效提高PFC部分效率，低導(dǎo)通內(nèi)阻Power MOSFET可以提高DC/DC部分效率。該方案還配有開發(fā)套件，非常適合不熟悉數(shù)字技術(shù)的工程師進行學(xué)習(xí)。
說數(shù)字電源，就不能少了愛立信公司。因為通信行業(yè)的需要，愛立信很早就推出了自己的數(shù)字電源產(chǎn)品。在本次大會上，愛立信公司介紹了其最新的數(shù)字電源產(chǎn)品――BMR457.BMR457包括一個32位ARM核數(shù)字微控制器，內(nèi)嵌愛立信DC/DC能量優(yōu)化固件。該固件集成了愛立信的一系列知識產(chǎn)權(quán)和為工業(yè)應(yīng)用而優(yōu)化的功能，能持續(xù)優(yōu)化開關(guān)參數(shù)并降低能量損耗。BMR457有兩個輸入電壓范圍：36～75V輸入，提供的輸出功率為264W；40～60V輸入，可提供300W輸出。通過PMBus命令，輸出電壓可在6.9～13.2V內(nèi)可調(diào)，這使BMR457非常適合動態(tài)總線電壓操作，可在系統(tǒng)數(shù)據(jù)流量小的時候降低能量損耗。
值得一提的是，愛立信公司還專門為數(shù)字電源技術(shù)編寫了一個手冊，有興趣的工程師不妨上網(wǎng)一看。
用先進的電源測試技術(shù)支持電源技術(shù)
在歷屆的電源技術(shù)研討會上都能看到眾多測試測量廠商的身影。這是因為，電源產(chǎn)品的研發(fā)離不開測試測量，工程師要想設(shè)計出高效率、高穩(wěn)定性、低成本的產(chǎn)品，測試測量工具在其中起著關(guān)鍵的作用。在本屆電源研討會上，安捷倫、力科、橫河、RIGOL等主流測試測量廠商給與會的觀眾帶來了最新的電源測試方案及產(chǎn)品展示。
安捷倫科技公司已經(jīng)多次參加電源技術(shù)研討會，在本次大會上，其演講題目是“安捷倫電源測試提示幫助您提升研發(fā)品質(zhì)”。對于種類繁多的電源產(chǎn)品，測試需求多種多樣，但對于研發(fā)工程師，不管是哪種電源產(chǎn)品，降低成本、提高效率、減小體積、延長工作壽命、提高穩(wěn)定性并滿足EMC要求，都是研發(fā)工程師必須面對的永久挑戰(zhàn)。安捷倫的演講圍繞電源測試中的需求和技巧展開，將其多年從事電源測試的技術(shù)積累與應(yīng)用方案介紹給用戶，其內(nèi)容包括：電源測試基礎(chǔ)及主要測試參數(shù)、開關(guān)電源的測試方法、DC/DC電源輸入噪聲和文博仿真和一直測試方法、電磁兼容的測試等。并介紹了安捷倫提供的在電源測試中廣受歡迎的一些測試儀器，例如：53200函數(shù)和任意波形發(fā)生器、N6705直流電源分析儀、3000X系列總線分析示波器、6000系列總線分析示波器、N9310A信號源、N9320B頻譜分析儀、N9340BHSA手持頻譜分析儀等產(chǎn)品。
北京普源精電科技有限公司也多次參加了電源技術(shù)研討會，作為測量儀器領(lǐng)域的后起之秀，他們憑借自主研發(fā)和不斷創(chuàng)新，從最初的數(shù)字示波器產(chǎn)品不斷擴展，目前成為可以提供通用電子測量儀器、射頻/通信測量儀器以及化學(xué)分析儀器的綜合性測量儀器供應(yīng)商，其中，RIGOL DS6000系列數(shù)字示波器獲得有“科技創(chuàng)新奧斯卡”之稱的美國R&D100 2011年度大獎，這是該獎創(chuàng)立以來中國儀器公司首次獲獎，2012年，RIGOL DG4000系列函數(shù)任意波形發(fā)生器再次獲得R&D100 2012年度大獎。在今年的演講中，RIGOL介紹了電源測試產(chǎn)品如何選型以及RIGOL最新電源測試方案。RIGOL開關(guān)電源測試方案包括：DS6/4/2000示波器、電源分析軟件、偏移校正夾具、差分探頭、電流探頭、無源探頭，可以滿足開關(guān)電源測試與分析的各種需求。
力科公司演講的題目是“開關(guān)電源及小幅電壓紋波信號的測量與分析”，作為一家專注于示波器的廠商，力科在開關(guān)電源測試中具有豐富的技術(shù)經(jīng)驗，在演講中詳細介紹了開關(guān)電源測試領(lǐng)域的一些重點和難點測試問題，例如：如何進行無參考地測量；如何消除測量誤差源；如何進行開關(guān)器件參數(shù)測量；如何進行循環(huán)控制測量；如何測量輸出紋波；如何進行EMI及開關(guān)噪聲分析等，這些電源設(shè)計及測試工程師所必須面對的問題，力科都給出了具體的測試方法和測試技巧。另外，作為業(yè)界唯一推出12位高精度示波器的廠商，力科還詳細介紹了如何利用12位高精度示波器進行電源紋波測試，幫助工程師解決這一電源測試中的普遍難題。
上海橫河國際貿(mào)易有限公司令年的演講題目是“并網(wǎng)光伏逆變器電氣特性的測量”。在演講中介紹了目前光伏逆變器相關(guān)的測試標(biāo)準(zhǔn)以及橫河的解決方案，橫河提供了WT3000高精度功率分析儀、DL850示波記錄儀、701260高電壓輸入模塊、Hitec電流傳感器來滿足光伏逆變器相關(guān)的各種測試需求，橫河的解決方案具有測量精度高、測試效率高的特點，能滿足最新并網(wǎng)發(fā)電機標(biāo)準(zhǔn)的測試需求，橫河的解決方案目前支持IEC61400-21與FGW TR3國際標(biāo)準(zhǔn)。
