一些硬件知识(七)

低通滤波器的高频馈通问题:

低通滤波器的高频馈通问题,简单来说,就是滤波器在高频时滤波效果变差的现象。这主要是因为滤波器结构本身导致的。在高频时,滤波器的某些元件,比如运算放大器的开环增益会急剧下降,导致滤波效果变差。要解决这个问题,有几种常用的方法。比如,可以选择更合适的滤波器结构,比如MFB滤波器。或者,可以通过优化滤波器的设计参数来改善高频馈通问题。

50Hz陷波:

进行50Hz陷波主要是因为50Hz是一个常见的干扰频率,在很多实际应用中都会产生不利影响。具体来说,50Hz通常是由电力系统产生的,当电子设备与电网连接时,很容易受到50Hz的干扰。这种干扰可能表现为噪声、振动或其他形式的信号失真,从而影响设备的正常运行或测量结果的准确性。通过进行50Hz陷波,可以有效地消除或削弱这种干扰信号,提高信号的质量和可靠性。陷波器是一种专门设计用于抑制特定频率的电子滤波器,能够将输入信号中的50Hz频率分量削弱或完全消除。这在许多领域中都是非常重要的,比如电源滤波、电磁干扰抑制、无线通信和音频信号处理等。此外,在医学领域,对于脑电波的采集和分析,50Hz陷波也起到了关键作用。强干扰环境下采集到的脑电波可能包含大量的噪声,通过50Hz陷波处理,可以使波形更清晰干净,为医生提供更准确的诊断依据。总之,进行50Hz陷波是为了消除或削弱特定频率的干扰信号,提高信号质量和可靠性,以满足不同应用领域的需求。

有源滤波器的中心频率:

有源滤波器的中心频率是指滤波器最大响应幅度的频率值,它决定了滤波器的工作范围和频率选择性能。中心频率的选择对于滤波器的性能至关重要。一般来说,中心频率应该选择在所需滤波信号频率范围的中心位置,这样可以最大限度地保留所需信号的信息,同时尽可能地抑制杂波和噪声。如果需要滤掉高频噪声或者干扰,可以选择一个比所需信号频率稍微高一点的中心频率,并调整滤波器的带宽来实现滤波。需要注意的是,滤波器的频率范围不仅取决于中心频率,还受到其他设计参数的影响,如截止频率和带宽。不同类型的滤波器(如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器)具有不同的频率范围。因此,在选择和设计有源滤波器时,需要综合考虑各种因素,以满足特定的应用需求。

肖特基二极管:

肖特基二极管与普通二极管的主要区别体现在以下几个方面:

工作原理:肖特基二极管利用的是金属-半导体的肖特基势垒,而不是普通二极管中的PN结空间电荷区。这种差异使得肖特基二极管具有更低的正向压降、更快的开关速度、更好的高频响应性能和更小的反向恢复时间。外部特性:肖特基二极管的反向漏电流相对较大,而正向的导通电压较低。这些特性有时会影响应用电路的设计和选择。性能参数:肖特基二极管的正向压降较低,因此功耗也较低。同时,它还能通过较强的电流,并且结电容相对较小,这使得它能够通过高频电流。然而,肖特基二极管的反向耐压相对较低,通常低于200V。

SS14是1安培40伏特的肖特基二极管,又称为快恢复二极管。 SS14的作用:具有单向导电性的器件。只是其最显著的特点为反向恢复时间极短,所以其多用作高频、低压、大电流整流二极管、续流二极管、保护二极管。

抗浪涌:

设计PCB时,保证电路的抗浪涌能力需注意:

气体放电管(GDT):这是一种间隙式的防雷保护器件,通常采用陶瓷或玻璃作为封装外壳,内部充以性能稳定的惰性气体。当外加电压达到使极间场强超过气体的绝缘强度时,两极间的间隙将放电击穿,由绝缘状态变为导电状态。气体放电管具有通流量大的特点,但放电时延较大,响应较慢,对于波头上升陡度较大的雷电波难以有效抑制。

瞬态抑制二极管(TVS):也称为瞬态电压抑制器,是一种二极管形式的高效能保护元件。它具有反应速度快、钳位电压低、电压精度高等优点。TVS二极管通常用于直流电源线或低速通信线路的浪涌防护。

半导体放电管(TSS):这是一种具有负阻特性的浪涌保护器件。由于其特殊的PN-PN结结构设计,在相同的芯片面积上,TSS可以做到比同尺寸及电压的TVS通流量大几倍,而电容比同规格的TVS小几倍。因此,它特别适用于一些通信线路的浪涌保护,如RS485、RS232、CAN总线等。

金属氧化物压敏电阻(MOV):其优点包括启动电压范围宽、反应快、通流容量大、无续流、寿命长。然而,它也存在老化和性能不够稳定的问题,且压敏电阻器的电容较大,这可能影响其在高频、超高频领域的应用。这些浪涌抑制器件在电子线路中各自扮演着重要的角色,它们可以有效地保护电路免受浪涌冲击的损害。在实际应用中,应根据具体需求和场景选择合适的浪涌抑制器件。

压敏电阻能够防浪涌的原因主要在于其独特的非线性伏安特性。当电路遭受来自外界的电压冲击时,压敏电阻能够迅速调整自身电阻值,吸收多余的电流,并抑制浪涌电流的产生,从而保护其他电子元件和电路不受损坏。具体来说,压敏电阻在电路正常工作时,其阻抗很高,几乎可以视为开路,对电路的影响微乎其微。然而,当电路中出现异常高的突波电压时,压敏电阻的电阻值会瞬间大幅下降,使得它能够流过很大的电流,并将过电压箝位在一定数值,从而有效地防止浪涌电流对电路造成的损害。此外,压敏电阻的突波承受能力取决于其物理尺寸,因此可以获得不同的浪涌电流值。当加在它上面的电压低于其阀值“UN”时,流过它的电流极小;当电压超过UN时,它的阻值变小,使得流过它的电流激增,从而减小过电压对后续敏感电路的影响。

同步和异步整流:

DCDC同步和异步整流在多个方面存在显著的区别。首先,从电路结构来看,同步整流是集成化了High side和Low side MOSFET,构成同步整流方式。这种方式下,上下管都是MOS管,可以完成高效率的电能转换。而异步整流则只有一个高边MOS管,加一个续流二极管组成,因为是自然续流过程,所以被称为异步整流。其次,从工作效率来看,同步整流由于采用了两个MOS管,其通断速率快,关断损耗小,因此工作效率相对较高。而异步整流在输出电流变化的情况下,二极管的电压降相对恒定,导致在大电流时,DCDC的工作效率降低。

指针数组与数组指针的区别:

首先,数组指针,它是一个指针,它的值是某个数组的首地址。你可以通过它来访问和操作数组中的元素。简单来说,它就像是数组的导航仪,告诉你数组在哪里,以及如何找到数组中的元素。而指针数组,它是一个数组,但它的元素是指针变量。也就是说,每个数组元素都是一个指向某个内存地址的指针。你可以把指针数组想象成一个存放了多个地址的盒子,每个盒子都有一个标签,你可以通过这些标签来找到对应的地址。那么,它们之间的区别就很明显了。数组指针是一个指针,它指向整个数组;而指针数组是一个数组,它的元素是指针。在使用上,数组指针通常用来访问和操作数组的元素,而指针数组则更多地用于存储和管理多个指针。

步进电机中的“2相”和“4相”的区别:

步进电机中的“2相”和“4相”指的是电机内部的线圈组数。2相步进电机意味着电机内部有两组线圈,即A相和B相。当这两组线圈按照一定的顺序通电时,电机就会旋转。例如,在2相2拍的模式下,电机线圈的得电顺序为A->B或者B->A,这样电机就会实现正转或反转。4相步进电机则是有四组线圈,即A相、B相、C相和D相。按照特定的顺序对这四组线圈通电,同样可以驱动电机旋转。相数的选择通常取决于具体的应用场景和需求。2相步进电机结构相对简单,成本较低,适用于一些对精度和速度要求不高的场合。而4相步进电机则可以提供更高的精度和更平稳的旋转,适用于对性能要求更高的应用。

二极管的应用:

运放的压摆率:

        运放的压摆率(Slew Rate,SR)是一个关键参数,它主要描述了运放在大信号输入时的响应指标。压摆率定义为闭环放大器输出电压变化的最快速率,用V/μs表示。它表示运放正常工作时,输出端所能提供的最大变化速率。当输出信号试图实现比这个速率还快的变化时,运放可能无法提供足够的支持,这会导致输出波形变形,如原本的正弦波可能变为三角波。压摆率的计算公式为SR = ΔV/Δt,其中ΔV为输出电压在瞬时变化过程中的幅度,Δt为对应的时间。运放的压摆率范围从1mV/μs到9000V/μs不等,具体数值取决于运放的型号和设计。静态电流越大,运放的压摆率通常也越大,但相应地消耗的能量也会更多。此外,压摆率的绝对值会随着温度的上升而上升。在实际应用中,需要根据具体需求选择合适的运放,以确保其在所需信号频率和幅度范围内具有足够的压摆率,从而保证信号的准确传输和处理。同时,值得注意的是,压摆率与运放的建立时间有关。从给运放输入端施加一大阶跃信号起,到输出信号进入并稳定在一定误差带内为止的时间,称为运放的建立时间。由于输入是大阶跃信号,运放输出会受压摆率限制,误差带的范围越窄(如更小的百分比),建立时间可能会越长。

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