《电路的暂态过程在实际工程中的应用实例.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电路的暂态过程在实际工程中的应用实例.docx（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电路的暂态过程在实际工程中的应用实例。1. 汽车点火系统汽左点火电路时给予RLC电路暂态响应的原理工作的。在点火电路中,通过开关的动 作使电感线圈中产生一个快速变化的电流，电感线圈通常称作点火线圈，点火线圈有两个串 联的磁耦合线圈著称，又称为自耦合变压器，其中与电池相连的线圈称作初级线圈，与火花 塞相连的线圈成为次级线圈。初级线圈上电流的快速变化通过磁耦合互感使次级线圈上 产生一个高电压，其峰值可到达2040kV，这一高压将在火花塞的间隙间产生一个电火花, 从而点燃气缸中的油气混合物。如下列图，此为简化电路图。1.汽车点火系统筌文氏桥和运放构成的正弦波振荡器文氏桥正弦波振荡器是一种经典式RC振
2、荡器，它在低频范围内有着广泛的用途。在新器 件不断出现的今天，从理论和实践上再来探讨它,对其开展和应用是有益的。1理论分析文 氏桥正弦波振荡器的根本形式如图1所示，它有反响网络和放大器两局部组成。在大连水产 学院学报第8卷用晶体管构成放大器时需要二级，而采用新型器件集成运算放大器，只需要一 级，用一个运放就可以满足正反响的要求。选频网络在文氏桥振荡器中，反响网络由选频网 络承担。它的主要作用是只让单一频率满足振荡条件，以产生单一频率正弦波。选频网络由 两个电阻Rl、RZ和两个电容器C,、cZ构成,其联接形式可以有图2所示的三种形式图I文 氏桥振荡器的组成图2选频网络的3种联接形式通常为了方便，
3、使RI-RZ1 + SCR sC 一R,C、一CZ-C。 ATMEL :中小规模PLD做得不错。ATMEL也做了一些与Altera和Xilinx兼容的片子， 但在品质上与原厂家还是有一些差距，在高可靠性产品中使用较少,多用在低端产品上。 Clear Logic :生产与一些著名PLD/FPGA大公司兼容的芯片,这种芯片可将用户的设计 一次性固化，不可编程，批量生产时的本钱较彳氐。 WSI :生产PSD单片机可编程外围芯片产品。这是一种特殊的PLD，如最新的PSD8xx、 PSD9xx集成了 PLD、EPROM. Flash ,并支持ISP在线编程，集成度高，主要用于配 合单片机工作。Altiu
4、m :提供Actel、Altera. Lattice和Xilinx四家PLD/FPGA器件的通用跨厂商开发 平台，最新推出了 Altium Designer 10软件中集成了 Aldec HDL仿真功能。顺便提一下:PLD可编程逻辑器件是一种可以完全替代74系列及GAL、PLA的新型电 路，只要有数字电路根底，会使用计算机，就可以进展PLD的开发。PLD的在线编程能力 和强大的开发软件，使工程师可以几天，甚至几分钟内就可完成以往几周才能完成的工作， 并可将数百万门的复杂设计集成在一颗芯片内。PLD技术在兴旺国家已成为电子工程师必 备的技术。3.5其它EDA软件VHDL语言：超高速集成电路硬件描
5、述语言(VHSIC Hardware Description Language , 简称VHDL)是正EE的一项标准设计语言。它源于美国国防部提出的超高速集成电路Very High Speed Integrated Circuit,简称 VHSIC方案,是 ASIC 设计和 PLD 设计的一种主 要输入工具。 Verilog HDL:是Verilog公司推出的硬件描述语言，在ASIC设计方面与VHDL语言平 分秋色。其它EDA软件如专门用于微波电路设计和电力载波工具、PCB制作和工艺流程控制等领 域的工具，在此就不作介绍了。影响EDA在教学、科研、产品设计与制造等各方面都发挥着巨大的作用。在教
6、学方面，几乎所 有理工科特别是电子信息）类的高校都开设了 EDA课程。主要是让学生了解EDA的根本 概念和根本原理、掌握用HDL语言编写标准、掌握逻辑综合的理论和算法、使用EDA工具 进展电子电路课程的实验验证并从事简单系统的设计。一般学习电路仿真工具如 multiSIM. PSPICE）和PLD开发工具如Altera/Xilinx的器件构造及开发系统儿为今后 工作打下根底。科研方面主要利用电路仿真工具（multiSIM或PSPICE进展电路设计与仿真;利用虚拟 仪器进展产品测试；将CPLD/FPGA器件实际应用到仪器设备中；从事PCB设计和ASIC 设计等。在产品设计与制造方面，包括计算机仿
7、真,产品开发中的EDA工具应用、系统级模拟及测 试环境的仿真，生产流水线的EDA技术应用、产品测试等各个环节。如PCB的制作、电子 设备的研制与生产、电路板的焊接、ASIC的制作过程等。从应用领域来看,EDA技术已经渗透到各行各业，如上文所说，包括在机械、电子、通信、 航空航航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域，都有EDA应用。另外，EDA软 件的功能日益强大，原来功能比较单一的软件，现在增加了很多新用途。如AutoCAD软件 可用于机械及建筑设计，也扩展到建筑装璜及各类效果图、汽车和飞机的模型、电影特技等 领域。20世纪90年代，国际上电子和计算机技术较为先进的国家，一直在积极探索新
8、的电子电 路设计方法，并在设计方法、工具等方面进展了彻底的变革，取得了巨大成功。在电子技术 设计领域，可编程逻辑器件如CPLD、FPGA）的应用，已得到广泛的普及，这些器件为 数字系统的设计带来了极大的灵活性。这些器件可以通过软件编程而对其硬件构造和工作方 式进展重构，从而使得硬件的设计可以如同软件设计那样方便快捷。这一切极大地改变了传 统的数字系统设计方法、设计过程和设计观念，促进了 EDA技术的迅速开展。文氏桥正弦波振荡器主要用于测量、遥控、通信、自动控制、热处理和超声波电焊等加 工设备之中，也作为模拟电子电路的测试信号。例如函数信号发生器，数控等。=3.0073 .二阶低通滤波器任何高阶
9、滤波器都可由一阶和二阶滤波器级联而成。对于N阶为偶数的高阶滤波器, 可以由N/2节二阶滤波器级联而成；而N为奇数的高阶滤波器可以由（N-D/2节二阶滤波 器和一节一阶滤波器级联而成，因此一阶滤波器和二阶滤波器是高阶滤波器的根底。可是难 度也会越加困难。一个理想的滤波器应该有一个完全平坦的通带，例如在通带内没有增益或者衰减，并且 在通带之外所有频率都被完全衰减掉，另外，通带外的转换在极小的频率范围完成。实际上, 并不存在理想的带通滤波器。滤波器并不能够将期望频率范围外的所有频率完全衰减掉，尤 其是在所要的通带外还有一个被衰减但是没有被隔离的范围。这通常称为滤波器的滚降现 象，并且使用每十倍频的衰
10、减幅度dB来表示。通常，滤波器的设计尽量保证滚降范围越窄 越好，这样滤波器的性能就与设计更加接近。然而，随着滚降范围越来越小，通带就变得不 再平坦一开场出现波纹。这种现象在通带的边缘处尤其明显，这种效应称为吉布斯现 象。除了电子学和信号处理领域之外，带通滤波器应用的一个例子是在大气科学领域，很常 见的例子是使用带通滤波器过滤最近3到10天时间范围内的天气数据，这样在数据域中就 只保存了作为扰动的气旋。在频带较低的剪切频率fl和较高的剪切频率f2之间是共振频率, 这里滤波器的增益最大，滤波器的带宽就是f2和fl之间的差值。二阶彳氐通滤波器经过全桥整流，显然是想得到直流电压。经过二阶低通滤波器目的
11、是滤 波，使得到的直流电压更平直，更理想。否那么输出是像你说的海浪形。不是要得到有效值。 直流的有效值即使它本身。正弦信号的有效值要用单片机之类的处理器采样计算才能得到电子设计自动化技术及其影响1. Multisim是美国国家仪器NI）推出的以Windows为根底的仿真工具,适用于板级 的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言 输入方式，具有丰富的仿真分析能力。2. iCircuit是一款电路仿真设计程序。其先进的模拟引擎可以处理模拟和数字电路，并提 供强大的实时分析的功能。3. PCB抄板软件，是利用逆向反工程技术来提取电路板的PCB文件，然后根据pcb文
12、件 逆向原理图文件，BOM文件。从而到达完整的反向克隆出一套一模一样的电路板PowerPCB与PowerLogic系列软件是由美国Mentor Graphics公司主推的电路设计自动化软件，也是目前在电子工程领域内使用最广泛、性能最优秀的EDA软件之一。EDA工具软件可大致可分为芯片设计辅助软件、可编程芯片辅助设计软件、系统设计辅助 软件等三类。目前进入我国并具有广泛影响的EDA软件是系统设计辅助类软件和可编程芯片辅助设计软 件:Protek Altium Designer. PSPICE. multisiml2(原 EWB 的最新版本)、OrCAD、PCAD、 LSIIogic. Micro
13、Sim. ISE、modelsim. Matlab等等。这些工具都有较强的功能，一般可 用于几个方面，例如很多软件都可以进展电路设计与仿真，同时还可以进展PCB自动布局 布线，可输出多种网表文件与第三方软件接口。下面按主要功能或主要应用场合，分为电路设计与仿真工具、PCB设计软件、IC设计软件、 PLD设计工具及其它EDA软件，进展简单介绍。3.1电子电路设计与仿真工具电子电路设计与仿真工具包括 SPICE/PSPICE ; multiSIM7 ; Matlab ; SystemView ; MMICAD LiveWire. Edison. Tina Pro Bright Spark 等。下面
14、简单介绍前三个软件。SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis):是由美国加州大学 推出的电路分析仿真软件，是20世纪80年代世界上应用最广的电路设计软件，1998年被 定为美国国家标准。1984年，美国MicroSim公司推出了基于SPICE的微机版PSPICE(Personal-SPICE).现在用得较多的是PSPICE6.2 ,可以说在同类产品中，它是功能最为 强大的模拟和数字电路混合仿真EDA软件，在国内普遍使用。最新推出了 PSPICE9.1版本。 它可以进展各种各样的电路仿真、鼓励建立、温度与噪声分析、模拟控
15、制、波形输出、数据 输出、并在同一窗口内同时显示模拟与数字的仿真结果。无论对哪种器件哪些电路进展仿真， 都可以得到准确的仿真结果，并可以自行建立元器件及元器件库。(2)multiSIM (EWB 的最新版本软件：是 Interactive Image Technologies Ltd 在 20 世 纪末推出的电路仿真软件。其最新版本为multiSIM13 ,目前普遍使用的是multiSIM2001 , 相对于其它EDA软件，它具有更加形象直观的人机交互界面，特别是其仪器仪表库中的各 仪器仪表与操作真实实验中的实际仪器仪表完全没有两样，但它对模数电路的混合仿真功能 却毫不逊色,几乎能够100%地
16、仿真出真实电路的结果,并且它在仪器仪表库中还提供了万 用表、信号发生器、瓦特表、双踪示波器对于multiSIM7还具有四踪示波器、波特仪相 当实际中的扫频仪、字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换仪、失真度分析仪、频谱分析 仪、网络分析仪和电压表及电流表等仪器仪表。还提供了我们日常常见的各种建模准确的元 器件，比方电阻、电容、电感、三极管、二极管、继电器、可控硅、数码管等等。模拟集成 电路方面有各种运算放大器、其他常用集成电路。数字电路方面有74系列集成电路、4000 系列集成电路、等等还支持自制元器件。MultiSIM7还具有I-V分析仪相当于真实环境 中的晶体管特性图示仪和Agilent信号发生器、Agilent万用表、Agilent示波器和动态 逻辑平笔等。同时它还能进展VHDL仿真和Verilog HDL仿真。 MATLAB产品族：它们的一大特性是有众多的面
