知识广场
文章分类
全部文章PCB设计DFM电子元器件原理元器件选型替换PCB 电路项目案例电路设计
【干货】一文带你搞懂JK触发器，工作原理+逻辑功能+真值表总结
百芯EMA-国内DFM分析工具：PCB/PCBA 3D仿真+BOM物料管理+PCB/PCBA DFM 可制造性分析 EMA 今天给大家分享的是：JK触发器，主要关于JK触发器工作原理、状态方程、逻辑功能、特性方程、真值表、时序图等内容。一、什么是JK触发器？ JK触发器是一种可以存储一位二进制信息的时序逻辑电路，是 SR 触发器的改进版，添加了一些功能。触发器是一种边沿触发触发器，意味着只有当时钟脉冲施加到其时钟输入时，它的输出才会改变。 下面为JK触发器的电路符号：JK触发器的电路符号二、JK触发器工作原理 JK触发器由两个输入 J（置位）和 K（复位）、一个时钟输入以及两个表示为 Q 和 Q' 的输出组成。时钟输入用于触发触发器并改变其状态。Q是JK触发器的主输出，Q'是输出Q的补码。 JK触发器的内部结构可以用 NAND 门锁存器来解释。与非门是一种逻辑门，产生的输出是其输入的逻辑与的补码，JK触发器由两个与非门构成，如下图所示：JK触发器框图 输入 J 和 K 连接到第一与非门的输入，而第一与非门的输出连接到第二与非门的输入。第二个与非门的输出连接到第一个与非门的输入，也形成反馈回路（这就是它们被称为时序电路的原因）。输入时钟连接到两个与非门，其信号决定触发器的输出何时改变。三、JK触发器状态方程1、JK触发器真值表 JK触发器真值表有保持状态、复位状态、置位状态和切换状态。由于这是SR触发器的细化，因此将SR触发器的真值表细化为IK触发器的真值表。JK触发器的真值表有两个输入，J和K，Q n表示当前状态， Q n+1表示下一个状态，如下表所示：JK触发器真值表2、JK触发器的激励表 JK触发器的激励表的当前状态用Qn表示，下一状态用Q n+1表示。JK 触发器的激励表中每个转换的 J 和 K 输入如下：在上面的真值表中，Q(n)代表触发器在n时刻的输出，而Q(n+1)代表其在n+1时刻的输出。当 J 和 K 均为低电平 (0) 时，触发器的输出保持与其先前状态相同，即Q(n) = Q(n+1)当 K 为高电平 (1) 且 J 为低电平 (0) 时，触发器的输出复位为0。当 J 为高电平 (1) 且 K 为低电平 (0) 时，触发器的输出为设置为 1。当 J 和 K 均为高电平 (1) 时，触发器的输出在其当前状态及其补码之间切换，即 Q(n+1) = Q'(n)JK触发器的激励表A：当 Qn = 0 且 Q n+ 1 = 0时，此条件可能在 J = 0 且 K = 0 或 J = 0 且 K = 1 时发生（特性表），因此，所需输出 Q n+1当 J= 0 且 K= X 时，得到 = 0（无关）。B：当 Qn = 0 且 Q n+ 1 = 1时，这可能发生在 J = 1 且 K = 0 或 J= 1 且 K= 1（切换条件）的情况下，这意味着在切换模式下 jk 翻转-flop 具有 J= 1 且 K= 1。因此，当 J= 1 且 K=X（不关心）时，获得所需的输出 Q n+ 1 = 1。C：当 Qn = 1 且 Q n+ 1 = 0时，这可能发生在 J=0 且 K= 1 或 J= 1 且 K=1 的情况下。因此，当 J= X（不关心）且 K=1 时，获得所需的输出 Q n+ 1 = 0。D：当 Qn = 1 且 Q n+ 1 = 1时，此条件可能在 J= 0 且 K= 0 或 J= 1 且 K=0 时发生。因此，在 J = X 且 K=0 的情况下获得所需的输出 Q n+ 1 = 1。四、JK触发器特性方程1、JK触发器特性表 JK触发器的特性表有保持状态、复位状态、置位状态和切换状态。特征表有输入 J 和 K，Qn 和 Q n+1表示当前状态，表示特征表中的下一个状态，如下所示：JK触发器的特性表2、JK触发器特性方程 上述特性表中具有保持状态、复位状态、置位状态和切换状态的 JK 触发器的特性方程使用三变量 k-map 如下所示。在k-map中，列K'Qn是公共的，并且JQ'是公共的。因此，JK触发器特性方程为：JK触发器特性方程JK触发器特性方程五、JK触发器的波形图怎么画？ JK触发器的波形图先画出时钟信号周期，然后根据JK触发器的真值表，激励表，特性表，J、K、Q、Qn+1的状态，对应进行画，具体可以看下表：JK触发器真值表JK触发器的波形图六、JK触发器存在一次翻转问题 使用从输出到输入的反馈连接的 JK 触发器消除了在 SR 无效状态的情况下两个输入都为“1”的困难，如下所示。然而，（电平触发）J = K = 1 时的条件还不完善。JK触发器存在一次翻转问题 考虑 J = K = 1 且 Q n = 0，并应用时钟 (CLK)。经过两个 NAND 门的传播延迟时间 t pd后，输出将切换至 Q n = 1。由于这是对输入的反馈，因此在另一次延迟 t pd (FF)后，输出将切换回 Q n = 0 。 因此，只要存在时钟脉冲（tow），输出就会在每个 t pd(FF) 处切换，并且在时钟脉冲结束时，Qn的值是不确定的。只要低时钟脉冲宽度长于触发器传播延迟（t pd），这种情况就会持续下去。JK触发器存在一次翻转问题因此，当(i) J = K = 1(ii) 当 t pd (FF) < t pw(iii) 当应用电平触发时，将发生竞争条件。 避免此问题的一种方法是保持 t pw < T pd(FF) < T。克服此问题的最实用方法是使用主从配置。七、主从原理脉冲触发的 JK 触发器 下面是一个基于主从原理的脉冲触发 JK 触发器：由 2 个 FF（一个主设备和一个从设备）和一个“逆变器”构成。在 CLK 的上升沿（即 CLK PULSE 的+ve 沿），控制输入用于确定 MASTER 的输出当 CLK 变为低电平（即 -ve 边沿 CLK PULSE）时，主机的状态传输到从机，其输出为 Q 和 Q。在MS FF中，输出完全取决于SLAVE-FF的输出。 下面为主从电路JK触发器逻辑图。主从电路JK触发器逻辑图 关于主从JK触发器的工作原理，可以查看下面的时序图：主从JK触发器时序图 一旦时钟出现上升沿↑，即从0到1（0→1）的变化，它就会触发主控部分。因此，此部分中的输出值会发生变化。这些信号连接到从属部分，但这不会在上升沿触发，因为时钟已反转。 一旦时钟信号产生下降沿↓，即从1到0的变化（1→0），就会触发从机部分，使Q输出反映主机的输出值。 所以这个电路需要一个完整的脉冲（0→1→0）来改变输出。这就是为什么这种配置被称为脉冲触发 JK 触发器的原因。主从电路JK触发器真值表八、边沿触发的 JK 触发器 与需要完整脉冲的主从设计不同，你还可以构建从上升沿 ↑ 或下降沿 ↓ 触发的边沿触发设计。下面是上升沿触发的时序图：上升沿触发的时序图 上图显示了该电路如何只需要 Clk 输入的上升沿来改变输出 Q 的状态。它只会在上升沿发生变化。边沿触发的 JK 触发器真值表 要构建仅使用上升沿信号触发的 JK 触发器，还可以使用上升沿触发的 D 触发器、非门和与非门，如下所示：边沿触发的JK触发器电路 以上就是关于JK触发器的内容，希望大家能够多多支持我们EMA。 关于更多电子元器件的内容，欢迎阅读以下文章： 电感的作用和工作原理 搞不懂晶体管施密特触发器工作原理，一定不要错过这一文，秒懂 施密特触发器讲解，工作原理+电路案例，通俗易懂，几分钟就搞定
55039
还搞不懂微分放大电路？看这一文，微分放大电路公式+计算例题
百芯EMA-国内DFM分析工具：PCB/PCBA 3D仿真+BOM物料管理+PCB/PCBA DFM 可制造性分析EMA介绍 今天给大家分享的是：微分放大电路、微分放大电路公式、微分放大电路如何设计、微分放大电路计算例题。一、运算微分放大电路 在微分放大器电路中，电容和电阻的位置已经颠倒，现在电抗 XC 连接到反相放大器的输入端，而电阻 Rƒ 正常情况下在运算放大器上形成负反馈元件。 运算放大器电路执行微分的数学运算，即它“产生与输入电压相对于时间的变化率成正比的电压输出”。换句话说，输入电压信号的变化越快或越大，输入电流越大，响应的输出电压变化就越大，变得更像“尖峰”形状。 与积分器（积分放大电路公式+积分放大器工作原理，带你快速搞定积分放大器）电路一样，我们有一个电阻和电容在运算放大器上形成一个RC 网络，电容的电抗 ( Xc ) 在运算放大器微分器 的性能中起着重要作用。运算微分放大器 如果输入是直流信号，则该电容会完全阻止它，并且 Vout不需要做任何事情来驱动反相输入等于同相输入。因此，任何输入直流信号都不会对 Vout 产生任何影响。 当 V in发生变化时，电路就会发挥作用。在时域中，我们通过以下等式对通过电容的电流进行建模： 电容电流公式 随着电压 V in 的变化，我们得到一个通过电容的电流，该电流开始改变反相输入端的电压。随着反相输入上的电压开始变化，运算放大器输出立即发生变化，既使电流流过某处，又将反相输入保持在 0V。具体来说，随着输入电压升高，输出降低，因此电流可以从反相输入端的 0V 流向输出端的负电压。相反，随着输入电压降低，输出增加，因此现在反向流动的电流可以从输出流到反相输入节点，再到输入。 这是产生微分效应的原因，因为这种响应*仅*在输入电压发生变化时发生——一旦输入电压达到稳定状态并且电流不再流过电容，电压输出将再次降至 0。二、微分放大电路公式/增益表达式1、微分放大电路公式微分放大电路 节点 B 接地，节点 A 也处于地电位，因此 V A = 0。由于运算放大器的输入电流为零，整个电流I 1流过电阻R f。输入端电流：输入端电流公式 输出端电流：输出端电流 使两个方程相等，输入电流和输出电流相等 该等式表明输出是 C1Rf乘以输入的微分，乘积 C1Rf 称为微分器的时间常数。负号表示输入和输出之间存在 180° 的相移。这种有源微分器的主要优点是微分所需的时间常数小。微分放大电路 根据米勒定理，输入节点 A 与地之间的有效电阻变为：输入节点A与地之间的有效电阻 A v是运算放大器的增益，它非常大。因此，有效 Rf 变得非常非常小，因此条件 RfC1 ≪ T 在所有频率下都得到满足。实际上，电阻 Rcomp = R f 连接到同相端以提供偏置补偿。如上图所示：2、微分放大电路输入和输出波形： 下面研究各种输入信号的输出波形，为了便于理解，假设假设 R f 和 C1的值被选择为具有统一的时间常数 (Rf C1 )。1）阶跃输入信号 令输入波形为阶跃型，幅度为 A 个单位。在数学上它表示为：阶跃输入信号 现在在数学上，微分器的输出是0。微分放大器电路输出 因为 A 是常数,实际上，阶跃输入需要有限的时间才能从 0 V上升到 A V。由于时间有限，微分器输出不为零，而是在 t = 0 时以尖峰形式出现。由于电路充当反相微分器，负向尖峰或脉冲出现在 t = 0 时，输出保持不变零。具有阶跃输入的微分器的输入和输出波形2） 方波输入信号 方波由阶跃组成，即从 t = 0 到 t = T/2 的阶跃为 A 伏特，而从 t = T/2 到 t = T 的阶跃为 -A 伏特，依此类推。 在数学上表示为：方波输入信号 微分器的行为类似于其对步进输入的行为。对于正向脉冲，输出显示负向脉冲，对于负向输入，输出显示正向脉冲。因此，方波输入的总输出是脉冲串或尖峰的形式。方波输入和输出波形3) 正弦波输入 让输入波形为频率为 ω 弧度/秒的纯正弦波。在数学上可以表示为，纯正弦波 其中 V m 是正弦波的幅度，T 是波形的周期。 输出的表达式如下所示：输出表达式正弦波 因此，对于正弦波输入，微分器的输出是余弦波形。正弦波输入输出波形 下面这个图为微分放大电路输入输出波形图：微分放大电路输入输出波形三、微分放大电路如何设计 为了开发微分电路的电子元件值，必须要确定所需的性能，运算放大器微分器的电压输出：运算放大器微分器的电压输出其中：Vout = 运算放大器微分器的输出电压Vin = 输入电压t = 以秒为单位的时间R = 微分器中的电阻值，以 Ω 为单位C = 微分器电容器的电容，以法拉为单位 dVin/dt = 电压随时间的变化率。 由于增益以及运算放大器内部的相移，微分器存在噪声问题，有时还存在高频不稳定问题，这些问题可以通过添加一些HF 滚降来克服。只需两个额外的电子元件即可实现此目的，用于微分器的运算放大器电路，带有额外的电阻和电容电子元件以确保稳定性。改进后的微分放大电路 电子元件的选择：电容 C2 和电阻 R2 在很大程度上取决于条件 - 噪声水平和所需的微分器带宽。电子元件的较大值以带宽为代价提供了更高的稳定性和噪声降低。 R2 的值可以通过以下等式计算：R2 的值计算公式 虽然并不是说一定要用到R2，但可以添加电容 C2以进一步降低噪声，可以根据下面等式估算出合适的起始值。电容C2的确定公式 使用额外的电子元件、C2 和 R2，电路开始成为高频积分器 (f » 1 / 2 π R1 C1)。 这是运算放大器本身的反馈平坦度和整体补偿的结果。运算放大器微分器设计注意事项 使用运算放大器微分器电路时，需要考虑许多电子电路设计注意事项：输出随频率上升： 串联电容的一个关键方面是它在更高频率下具有更高的频率响应。微分器输出随频率线性上升，但是在某些阶段并不适用。因此，在电子电路设计和构建过程中可能需要采取预防措施来解决这个问题。例如，该电路将非常容易受到高频噪声、杂散拾取等的影响。该电路，尤其是其输入必须受到保护，免受杂散拾取的影响，否则可能会中断其运行。电子元件值限制： 始终最好将电子元件（即电容，尤其是电阻）的值保持在合理的范围内。通常电阻值小于 100kΩ 是最好的，这样运算放大器的输入阻抗应该不会对电路的运行产生影响。四、微分放大电路设计实例 使用 LM741 运算放大器芯片构建的微分运算放大器电路如下所示：使用 LM741 运算放大器芯片构建的微分运算放大器 下面是上述电路的面包板电路：LM741微分放大器面包板电路 因此，当在反相端的输入端有一个电容，而一个电阻的一侧连接到反相端，另一侧连接到输出端时，我们就有了一个微分器电路，所以关于这个电路首先要考虑的是电源要求。 由于我们处理的是交流信号，例如方波、三角波和正弦波，LM741 必须配备双电源。这意味着必须将正电压与负电压一起馈入运算放大器。这样做的原因是可以为运算放大器建立正负直流轨。 现在交流信号，无论是方波、三角波还是正弦波，都可以从这两条轨道摆动。比如说，我们将 +5V 和 -5V 馈入我们的电路，AC 信号现在可以从 +5V 摆动到 -5V。如果我们将 +10V 和 -10V 馈入运算放大器，交流信号现在有更大的摆动空间；它可以从 +10V 摆动到 -10V。如果你看到输出信号出现削波，这意味着电源轨不够高或输入信号太高。 在这个电路中，使用大约 +9V 和 -9V 作为运算放大器的直流电源轨。这对于基本目的来说已经足够了。+9V 馈入 V+，引脚 7。-9V 馈入 V-，引脚 4。 这为运算放大器电路建立了电源。引脚 1、5 和 8 未在该电路中使用，因此这些引脚直接悬空。接下来要考虑的是跨反相端子和运算放大器输出的 RC 网络的值。 在这个电路中，我们使用了一个 1MΩ 电阻和一个 1nF 电容。算一下，这个电路处理的频率非常低，只有几百赫兹。因此该电路将区分接近 100 赫兹范围的信号。它不适用于所有频率。它仅适用于与 RC 网络的值兼容的频率。该电路不适用于超出此范围的频率。所以该电路的输入信号必须低于1KHz左右；否则，电路将不会产生正确的输出。 因此请注意，输入信号的频率必须与用于电阻和电容的值兼容。 对于这个微分电路，如果一个三角波输入电路，输出将是一个方波。因此，如果你将示波器连接到该电路的输出端，以三角波作为输入，你应该在输出端得到一个方波。五、微分放大电路计算例题 给定图（b）中的输入电压，画出图（a）中电路的输出电压。在 t=0 时，取v o = 0。微分放大电路计算示例 这是一个微分器：微分器 对于 0 < t < 4 ms，我们可以将图 ( b) 中的输入电压表示为：输入电压 这将重复 4 < t < 8 毫秒。使用等式（2），输出为：输出 因此，输出波形如下图所示：输出波形 以上就是关于微分放大器的知识，希望大家多多支持我们EMA。 关于电子元器件原理的更多内容，欢迎阅读以下文章： 什么是仪表放大器？仪表放大器公式推导+工作原理，带你轻松搞定 电感的作用和工作原理
17618
电感的作用和工作原理
百芯EMA-国内DFM分析工具：PCB/PCBA 3D仿真+BOM物料管理+PCB/PCBA DFM 可制造性分析 EMA 今天给大家分享一下关于电感的知识，主要是关于电感的作用以及电感的工作原理。一、什么是电感？ 电感是一种由线圈组成的无源电气元件，是用于滤波、定时、电力电子应用的两端元件，属于一种储能元件，可以把电能转换成磁能并储能起来。常用字母“L”表示。 在实际中，电感的种类繁多，分类方式也多种多样，这里就不具体讲了。 电感电路图二、电感的工作原理 电感就是将导线绕制成线圈形状，当电流流过时，在线圈（电感）两端就会形成较强的磁场。由于电磁感应的作用，会对电流的变化起阻碍作用。因此，电感对直流呈现很小的电阻（近似于短路），对交流呈现的阻抗较高，其阻值的大小与所通过交流信号的频率有关。 同一电感元件，通过交流电流的频率越高，呈现的阻值越大。 电感原理图三、电感的两个重要特性1、电感对直流呈现很小的电阻（近似于短路），对交流呈现的阻抗与信号频率成正比，交流信号频率越高，电感呈现的阻抗越大； 电感的电感量越大，对交流信号的阻抗越大。2、电感具有阻止电流变化的特性，流过电感的电流不会发生突变，根据电感的特性，在电子产品中常作为滤波线圈、谐振线圈 等。电感的基本工作特性示意图四、电感的功能及作用1、电感的滤波功能1）LC滤波电路 在电感滤波中，纹波系数与负载电阻成正比，另一方面，在电容滤波中，它与负载电阻成反比，因此如果将电感滤波与电容结合起来，纹波系数将几乎与负载滤波无关。它也被称为电感输入滤波电路、扼流输入滤波电路、RC滤波电路。 在该电路中，扼流圈与负载串联，为交流分量提供高电阻，并允许直流分量流过负载。负载两端的电容并联连接，过滤掉流过扼流圈的任何交流分量。通过这种方式，就可以得到整流，并通过负载提供平滑的直流电。LC滤波电路示意图2）电感滤波电路 这种类型也叫做扼流过滤电路，由插在整流器和负载电阻R之间的电感组成。整流包含交流分量和直流分量。当输出通过电感时，为交流分量提供高电阻，而对直流分量没有电阻。因此整流输出的交流分量被阻断，只有直流分量到达负载。 电感滤波示意图2、电感的谐振功能 电感通常和电容并联构成LC谐振电路，主要用来阻止一定频率的信号干扰。 天线感应射频信号，经电容Ce耦合到由调谐线圈L1和可变电容CT组成的谐振电路，经L1和CT谐振电路的选频作用，把选出的广播节目载波信号通过L2耦合传送到高频放大器。 图中的黄色圈起来的部分为CT、L1构成的谐振电路进行调谐选台。电感谐振功能图3、LC串联、并联谐振电路1）LC串联谐振电路 将电感与电容串联，可构成串联谐振电路，如下图所示。 该电路可简单理解为与LC并联电路相反。LC串联电路对谐振频率信号的阻抗几乎为0，阻抗最小，可实现选频功能。电感和电容的参数值不同，可选择的频率也不同。LC串联谐振电路2）LC并联谐振电路 电感与电容并联能起到谐振作用，阻止谐振频率信号输入。电感对交流信号的阻抗随频率的升高而变大。电容的阻抗随频率的升高而变小。 电感和电容并联构成的LC并联谐振电路有一个固有谐振频率，即共谐频率。在这个频率下，LC并联谐振电路呈现的阻抗最大。利用这种特性可以制成阻波电路，也可制成选频电路。LC并联谐振电路五、电感的应用 电感的两个主要应用领域是电力电子和射频电路。电感是各种DC-DC转换电路以及LC调谐振荡的射频电路中必不可少的元器件。下面，我将从这两个方面举个例子。1、DC-DC转换电路 DC-DC转换电路或者开关稳压器用于几乎所有的电子设备中，因为在直流电压的升压和降压期间具有高效率，下面是用于降低直流电压的降压转化器的简化图。 在实际应用中，在一些DC-DC转换电路中也常用晶体管来代替二极管来进行同步整流。 降压转换电路示意图2、射频电路 电感用于各种射频电路，包括滤波器、振荡器等。以下图为例，是连接在单级晶体管放大器的集电极和基极之间的 LC 谐振电路。放大器是必不可少的，因为 LC 电路本身会由于组件的寄生电阻而产生阻尼振荡。 振荡电路中的放大器确保无阻尼振荡。 要选择射频扼流圈，需要选择自谐振频率 (SRF) 接近需要扼流圈的频率的电感。这是因为电感的阻抗在其自谐振频率处最大。对于LC电路选择电感，自谐振频率要比工作频率高很高，还必须考虑电感的容差，不然会导致频率选择出现不必要的偏移。 振荡电路 当然，电感的应用还有很多，不仅仅只有我说的这些。 关于电子元器件原理的更多内容，欢迎阅读以下文章： 9 种电子电路保护电路介绍，工作原理+电路图，几分钟快速搞定 什么是仪表放大器？仪表放大器公式推导+工作原理，带你轻松搞定
3772
什么是仪表放大器？仪表放大器公式推导+工作原理，带你轻松搞定
百芯EMA-国内DFM分析工具：PCB/PCBA 3D仿真+BOM物料管理+PCB/PCBA DFM 可制造性分析 EMA 今天给大家分享的是：仪表放大器，主要是关于仪表放大器工作原理、公式推导、电路设计。一、什么是仪表放大器？ 仪表放大器是差分放大器的改进型 ，具有输入缓冲器，不需要输入阻抗匹配，适用于测量和电子仪器。 特性包括非常低的直流偏移、低漂移、低噪声、非常高的开环增益、非常大的共模抑制比和高输入阻抗，仪表放大器用于需要非常高的精度和稳定性的电路中。 主要用于放大小差分信号，仪表放大器提供最重要的共模抑制 (CMR) 功能。它消除了在两个输入上具有相同电位的任何信号。输入之间具有电位差的信号被放大。 仪表放大器 (In-Amp) 用于低频信号 (<1 MHz) 以提供大量增益。它放大输入信号，抑制输入信号中存在的共模噪声。 仪表放大器 基本上，典型的仪表放大器配置由三个运算放大器和几个电阻组成。为了实现最高的 CMRR（共模抑制比），使用了高精度电阻（0.1 % 容差或更好）。 下图 2 显示了 芯片 AD620 In-Amp（仪表放大器）的引脚配置和物理视图。这是标准的高性能、低成本放大器。它采用 8 引脚 DIP 和 SOIC 封装完全单片。可以使用单个外部电阻获得 1 到 1000 的任何所需增益。根据设计，增益为 10 和 100 的固定电阻值是标准的 1% 金属膜电阻值。(a) 引脚配置 (b) AD620 仪表放大器二、仪表放大器电路 仪表放大器通常用于放大低电平信号，抑制噪声和干扰信号。一个好的仪表放大器必须满足以下规格：1、有限、准确和稳定的增益 由于仪表放大器需要放大来自换能器设备得非常低电平的信号，因此高和有限增益是基本要求，增益还需要准确，闭环增益必须稳定。2、更容易的增益调整 除了有限和稳定的增益外，增益因子在规定的值范围内的变化也是必要的。增益调整必须更容易和精确。3、高输入阻抗 为避免输入源负载，仪表放大器的输入阻抗必须非常高（理想情况下是无限大）。4、低输出阻抗 好的仪表放大器的输出阻抗必须非常低（理想情况下为零），以避免对下一级直接产生负载影响。5、高 CMRR 当通过长线传输时，传感器的输出通常包含共模信号。一个好的仪表放大器必须只放大差分输入，完全抑制共模输入。因此，仪表放大器的 CMRR 在理想情况下必须是无限的。6、高摆率 仪表放大器的摆率必须尽可能高，以提供最大的不失真输出电压摆幅。三、仪表放大器工作原理 仪表放大器由两个同相放大器和一个差分放大器组成。它由具有相应端子的电阻组成。目的是设计一个具有高 CMRR 值以及最大不失真信号值的放大器。仪表放大器电路 仪表放大器工作需要以下步骤：初始放大器（如同相放大器）被视为缓冲器。从电路中可以明显看出，对于这两个缓冲器，连接了三个电阻。电路中连接的电阻器的值将相等，除了电阻 R gain。在电路中的点 1，电压将被视为 V1。同样，在点 2，电压将被视为等于 V 2。在 R增益处产生的电位降是电压 V 1和 V 2之间的差。由于这个原因，电流流过那个点，即通过 Rgain。这表明没有通过反馈观察到电流流动。然后这导致相同数量的电流流过电路中连接在上方和下方的电阻。这样，仪表放大器就工作了。四、仪表放大器公式推导 这里主要是关于仪表放大器的工作原理并计算输出电压增益。如下图所示，我们可以将设计大致分为 2 个部分：第 1 级和第 2 级（差分放大器）。Vout1 和 Vout2 支路连接到第二级差分放大器设计的输入。因此，我们需要首先找到 Vout1 和 Vout2，然后将差分放大器特性应用于这些输入。第1级显示电流方向的仪表放大器 该级包含 2 个放大器和 3 个电阻，连接在输入 V1 和 V2 之间，输出 Vout1 和 Vout2。 首先，我们来看看第一级上放大器的V-节点。假设放大器是理想的，因此它们的开环增益是无限的。因此，我们可以假设 V +处的电压等于 V -处的电压。因此，我们可以写成 V – = V + = V1。类似地，我们可以为第一级的底部放大器写 V – = V + = V2。 如图所示，没有电流可以从其输入端流入放大器，因为运算放大器在其反相和非反相输入端具有无限的输入电阻。因此，来自 R1 的电流除了流向 Rg 外，无处可去。 同样，来自 Rgain 的电流必须流过底部放大器的 R1。因此，从上电阻 R1、Rgain 和下电阻 R1 流出的电流是相同的电流。现在我们设置了这些，我们可以使用差异信号找到 Id 表达式。仪表放大器公式推导 并定义 V2-V1 = Vd，差分输入信号 因此，Vout1 – Vout2 之间的电压降可以简单地写为 Id.R 仪表放大器公式推导第2级（差分放大器级） 现在我们找到了 Vout2-Vout1，我们可以进入第二阶段。Vout2-Vout1 是第二级的输入，它实际上是一个差分放大器。第二级实际上是一个差分放大器，差分输入为 Vout2 – Vout1。 为了简化我们的计算，首先我们将考虑一个简单的差分放大器并找到它的电压增益。然后申请仪表放大器公式推导 我们将在第二阶段找到结果。 考虑下图 3 中的差分放大器。让我们计算输入为 V1 和 V2 的差分放大器的 Vout，然后将结果替换为上面的表达式。 差分放大器 我们在 V –和 V +节点应用基尔霍夫电流定律。需要注意的是，运算放大器是理想的，因此为简单起见，我们可以写成 V – = V + = Vx。 V -节点处的 KCL ：仪表放大器公式推导 将这 2 个方程相互减去即可去除 Vx。仪表放大器公式推导 现在，回到我们的原始电路，差分放大器级（第二级）的 V1=Vout1 和 V2=Vout2。所以，仪表放大器公式推导 其中 Vd = V2-V1，正如我们从上面的第一阶段发现的那样。我们得到仪表放大器公式推导 其中 Vd = V2-V1，差分输入。五、仪表放大器电路设计1、 LM358 构建的仪表放大器 1）元器件清单 制作仪表放大器电路需要以下组件：元器件清单2）仪表放大器电路设计 该电路需要三个运算放大器，这里使用 2 个 LM358 IC。LM358是两个运放的双运放模块，所以我们的电路需要两个运放。但是，你可以使用三个单封装运放 LM741 和一个 LM324 运放四封装。 仪表放大器 U1:A 和 U1:B 运算放大器在上述电路中用作电压缓冲器，以确保输出阻抗很高。 U2:A 运算放大器用作运算放大器，由于所有的差分运放电阻都是10 k，它作为单位增益的差分放大器工作，这意味着输出电压是U2：A的引脚3到引脚2的电压差。3）仪表放大器计算 可以使用仪表放大器电路的以下公式测量输出电压。 Vout = (V2-V1)(1+(2R/Rg))其中 R = 电路电阻。R = R2 = R3=R4 = 10k R5 = R6 = R7Rg = 电阻增益。Rg = R1；这里是22k。R 和 Rg 值决定放大器的增益。 增益值可以定义为 增益 = (1+(2R/Rg)) 电压 V1 为 2.8V，V2 为 3.3V。R 为 10k，Rg 为 22k。值为 10k。在上面的公式中，输入所有这些值。Vout = (V2-V1)(1+(2R/Rg))(3.3-2.8)(1+(2×10/22))(0.5)*(1.9)= 0.95V 我们的值为 0.95V，对应于上述近似值。如上所述，电路的电压差因此为 1.9。该电路测试输入电压之间的差异并将增益乘以输出电压。2、LM324 构建仪表放大器 以一块四运放集成电路LM324为主要元件，如下图所示。其特点是将4个功能独立的运放集成在同一个集成芯片中。使用LM324有什么好处？也就是说，可以大大降低每个运算放大器由于制造工艺不同而导致的器件性能差异。此外，采用统一电源有利于降低电源噪声，提高电路性能指标。并且电路的基本工作原理保持不变。 LM324 仪表放大器3、AD620 构建仪表放大器电路 该电路以单片集成芯片AD620为主要电子元件，如下图所示。其特点是电路结构简单：一个AD620、一个增益设置电阻Rg、一个工作电源。因此，设计效率非常高。 下图的电路增益计算公式为：G=49.4K/Rg+1。 AD620 仪表放大器4、LM741 构建仪表放大器电路 由三个通用运放LM741组成一个三运放仪表放大电路形式，并辅以相关电阻外围电路。同时增加A1、A2同相输入端的桥式信号输入电路，如下图所示。单运放仪表放大器 上图中的A1～A3可以分别用LM741代替。该电路的工作原理与典型的仪表放大器电路完全相同。 以上就是关于仪表放大器的知识，希望大家多多支持我们EMA。 关于电子元器件原理的更多内容，欢迎阅读以下文章： H桥到底是什么电路?这一文帮你搞定，图文结合+实际电路案例讲解 还搞不懂缓冲电路？看这一文，工作原理+作用+电路设计+使用方法
28658
还搞不懂缓冲电路？看这一文，工作原理+作用+电路设计+使用方法
百芯EMA-国内DFM分析工具：PCB/PCBA 3D仿真+BOM物料管理+PCB/PCBA DFM 可制造性分析 EMA介绍 今天给大家分享的是：缓冲电路、缓冲电路设计、缓冲电路功耗计算。一、什么是缓冲器？ 缓冲器是一种对电压尖峰、振铃和振荡效应的电路保护形式。缓冲器通过钳位电压尖峰但不改变振铃频率。 缓冲电路设计通常都比较复杂，设计一个好的缓冲电路需要对电路有很深入的了解，这篇文章就来详细介绍一下缓冲电路、缓冲电路设计、缓冲电路功耗计算。二、缓冲器电路设计的一般分类1、有损或者散耗缓冲电路 有损缓冲电路是一种消耗功率的电路，对于电源效率要求比较高的话，这就一个很大的缺点，但是容易设计。耗散缓冲器使用电阻，有时候也使用二极管作为耗散元件。有损缓冲电路2、无损或者非耗散缓冲电路 无损缓冲电路是一种理想状态下不会消散功率的电路，一般都来说比较复杂，价格也比较高，但是对于高效应用的话，这是首选。非耗散缓冲器使用电感和电容。3、有损和无损缓冲器功率损耗比较 有损缓冲器损耗取决于缓冲器设备的选择，器件选择取决于要抑制的尖峰电压和振铃频率。对于大多数应用，耗散缓冲器损耗被最小化也能够接受，通过会用来快速设计。 无损缓冲器在理想状态下是无损的或者不会消耗功率，但实际上没有理想的电路，所以也会有小的损失。三、缓冲电路设计 缓冲器电路设计通常集中在2种常用配置中。1、RC缓冲电路设计从名字本身来理解，就是用电阻和电容组成的缓冲电路，下面是开关MOSFET常用的缓冲器。RC缓冲电路设计 下面为有部分采用RC缓冲电路设计的电路1）升压转换器拓扑升压转换器拓扑2）降压转换器降压转换器3）DC-DC同步整流器DC-DC同步整流器2、RCD缓冲电路设计 也有人把这个称为RCD钳位，被叫做RCD钳位是因为RCD缓冲器会钳制电压尖峰，但不会改变尖峰或者振铃频率。 RCD缓冲器由电阻、电容和二极管组成。RCD缓冲器 下面为使用RCD缓冲器设计的电路1）反激式转换器反激式转换器2）正向转换器正向转换器3、RC缓冲器工作原理 RC缓冲器通常用于开关转换器，这样可以将设备上的电压尖峰限制在安全水平。RC缓冲器 RC 缓冲器通过修改振铃频率以及降低电压尖峰电平来工作。电容用作电荷储存，电阻提供放电路径。 例如下面这个电路RC 缓冲器 R1 和 C1 保护 MOSFET Q1 不受漏极电压尖峰的影响。当 MOSFET 关闭时，缓冲电容将通过 R1 充电。 当 MOSFET 导通时，电容将通过 R1 放电到 MOSFET 和电路地。该循环将随着电容为空而重复。电阻是耗散功率的电阻，在单个开关周期中，有两次电流流向电阻。下图将电流称为充电和放电电流。充电和放电电流。 实际上，RC缓冲器能够修改振铃频率，有助于解决EMI相关问题。在之前的设计中，在开关MOSFET和二极管上使用RC缓冲器解决了EMI的几个问题。四、开关MOSFET中为什么会产生振铃和电压尖峰？ 振铃和电压尖峰是由漏感和MOSFET输出电容的相互作用引起的。漏感会产生电压尖峰，漏感将存储能量，但是该能量不会传输到负载所需要的系统。 下图为中心抽头全桥整流中常见的同步整流器，这种电路结构在SMPS的DC-DC部分非常常见。 如下图，所需电感中的能量将转移到负载（输出侧），但是泄露能量没有地方可以去。同步整流器 上图中的Q1和Q2不会同时工作。当 Q1 为 ON 时，Q2 为 OFF，反之亦然。可以通过仅采用如下所示的单个 MOSFET 来简化电路。单个 MOSFET 来简化电路 VDD 电平理想情况下是输出电平加上尖峰电平的两倍。五、缓冲电路计算1、RC缓冲电路中的功率损耗 RC缓冲器中功率耗损主要是电阻。必须根据功率耗损和缓冲器有效地选择合适的电阻尺寸。电阻过高会降低功率损耗，就有可能无法提供有效的缓冲器。 如果较低的电阻可能提供有效的缓冲器，由于RC缓冲器较高的功率损耗，系统的效率会受到影响。2、如何计算RC缓冲器电阻的功率损耗 在下面的电路中，Rsn 和 Csn 组成了 RC 缓冲器网络。当Q1导通时，缓冲电容上的电荷会通过Rsn放电。到 Q1 关断时，电容 Csn 将通过 Rsn 充电。因此，在单个开关周期内，电流将两次通过电阻。RC缓冲器电流放电充电 用于分析的重要波形，电阻上的总RMS功耗取决于VRMS1 和 VRMS2。实际上，RMS1 波形位于负 y 轴上，因为它发生在电容放电时。由于要获得RMS值，就需要在正Y轴绘制波形。波形图V RMS1 – 电容放电时电阻电压波形的有效值V RMS2 – 电容充电时电阻电压波形的有效值V DRAIN – Q1 的漏极电压VC SN – 缓冲电容电压VR SN – 缓冲电阻电压PWM – Q1 栅极上的脉冲宽度调制信号，用于将其打开和关闭T——一个开关周期Ton——Q1 开启或 PWM 为高电平的时间5RC——简单的 5 个 tau 或 5 个时间常数t1 – Q1 关断后电阻上的电压变为零的时间在下面的推导中，曲线下的面积就认为是三角形为了方便积分，这样的话，计算的结果应该会比实际测试结果要高一点。下面为推导过程：1）t1 当 Q1 关闭时，缓冲电容将充电并且其电压将呈指数上升，而缓冲电阻最初会看到非常高的电压但呈指数衰减，因此：t1VDS – Q1 漏极电压的稳态（无尖峰）VDS MAX – 是峰值漏极电压（带尖峰）2）VRMS1 _ V RMS1存在于从时间零到电容器的完全放电状态，这发生在 5 个时间常数。VRMS1 _VRMS1 _ VR SN_DIS – 放电期间电阻电压的峰值电平，相当于没有尖峰的漏极电压电平。3）VRMS2 _ V RMS2从 Q1 关闭到 t1 一直存在。VRMS2 _VRMS2 _ VR SN_CHA – 充电期间电阻电压的峰值电平（带电压尖峰）4）缓冲电阻的总 RMS 电压缓冲电阻的总 RMS 电压5）缓冲电阻功耗缓冲电阻功耗3、RC缓冲电路功率损耗示例 下面这个示例的特点是中心抽头变压器在每个变压器支路上都有一个同步整流器。Q1和Q2互补。（理想情况下占空比为50%，不考虑死区时间） 当 Q1 关闭时，由于 L1 和 L2 的匝数相同，漏极电压最初会出现高电压尖峰，然后稳定到 Vout 电平的两倍，在此期间 C1 将充电。 当Q1导通时，将为C1中的电荷通过R1放电提供接地路径。此时，R1 上的电压峰值正好是 Vout 的两倍加上 Q2 上的压降。 中心抽头变压器在每个变压器支路上都有一个同步整流器。输出电压 = 24VCSN = 1nFRSN = 51ΩFsw = 110kHz（开关频率）VDS MAX = 80V（测得的电压尖峰）V SR_DROP = 0.2V（Q1 或 Q2 导通时的估计压降） 计算过程：计算过程计算过程计算过程计算过程4、RC缓冲电路计算功率损耗的便捷方法 上面的解决方案很复杂，需要很高的技术知识，有一个可以使用的直接解决方案。如果在设计上有很大余量，也是够的，因为会产生更高的功耗。如果你想要更接近实际的结果，就需要使用之前的分析。 在这种方法中，电阻中的能量等于充电和放电状态下的电容。我更觉得是放电状态，因为很明显电容中的能量比电阻中的能量没有地方可以去，这里没有考虑MOSFETD对状态电阻的小阻尼效应。 在电容处于充电状态时，我不太同意。用这个方法，就假设电容充电和放电期间的能量时相同的，也就是电阻的能量。电阻中的能量等于充电和放电状态下的电容 由于充放电过程的能量大小相同，所以只考虑其中一个来获取能量，这里考虑分析中的放电状态。放电状态计算公式 考虑到 110 kHz 的开关频率和 80V 的最大漏极电压以及 1nF 的缓冲电容，电阻上产生的功耗为：电阻上产生的功耗 这种方法的结果高于以前的方法和实际或测量结果。复杂的方法（上面的方法）记录了0.545瓦，而这种简单方法的结果是0.704瓦。六、RCD缓冲电路设计与分析 RCD缓冲器有时也称为RCD钳位，因为实际上钳位电压尖峰，RCD钳位充当低阻抗电压源。 RCD主要包含：R的电阻，二极管的CD电容。电阻将从存储的泄露能量中耗散功率，电容可以确保低纹波直流电源。二极管充当单向开关。下面用蓝色框框包围的电路是RCD缓冲器。 RCD缓冲器通常用于反激式转换器，因为要根据反激式设计RCD值。RCD缓冲电路 如果要推导方程式，就必须要了解波形以及如何分析波形。这里是展示，如果不想记住推导的过程，直接使用推导出来的公式就可以了。1、Rsn的推导Rsn的推导Rsn的推导Rsn的推导 用Vclamp表示，表示漏极电压； 在上面的等式中，“OF”是“其他因素”的缩写。在前面的推导中，假设电流只会流向 RCD 钳位，并且二极管 Dsn 的正向恢复时间理想情况下为零。在实际设计中，部分电流可能流向漏极电容，二极管的正向恢复时间不为零。这样的话计算出的钳位电压小于实际值。为了弥补这一点，必须增加额外的保证，将 OF 设置为 20-30%。2、Csn的推导Csn的推导Csn的推导电容必须足够大，这样钳位电压才不会在一个开关周期内变化太大。选择电容时候，将 Vremained 与 Vclamp 的比率设置为 50%。 意味着钳位网络的纹波电压是钳位电压的一半。电阻上的功耗可计算为： PRsn = Vclamp 2 / Rsn 关于电子元器件的更多内容，欢迎阅读以下文章： 9 种电子电路保护电路介绍，工作原理+电路图，几分钟快速搞定 H桥到底是什么电路?这一文帮你搞定，图文结合+实际电路案例讲解
23414
H桥到底是什么电路?这一文帮你搞定，图文结合+实际电路案例讲解
百芯EMA-国内DFM分析工具：PCB/PCBA 3D仿真+BOM物料管理+PCB/PCBA DFM 可制造性分析 EMA介绍 今天给大家介绍的是：H桥电路、H桥电路详细讲解。一、H桥到底是什么电路？ 简单来说，H桥就是一个简单的电路，包含4个开关元件，负载位于中心，呈H型。H 桥电路可以切换附加负载的极性。H 桥最常见的用途是驱动直流电机，实现方向控制。具体的如下所示：H桥 开关元件（Q1-Q4）通常都是双极性晶体管或者FET晶体管，在某些高压应用是IGBT。二级管（D1-D4）称为钳位二极管，通常是肖特基型。桥的顶端连接到电源（电池）、底端接地。虽然有一些限制，但是通常4个开关元件可以独立打开和关闭。 负载在理论上说，可以替换，但是如果H桥带有2个有刷直流或者双极步进电机（步进电机每个电机需要两个H桥）负载，是比较普遍的应用。 这里主要是有刷直流电机驱动器的原理。二、H桥电路详细讲解 H桥的基本工作模式相当简单：如果Q1和Q4导通，电机的左侧引线将连接到电源，而右侧引线接地，电流开始流过电机，电机正向通电，电机轴开始旋转。H桥电路工作原理 如果Q2 和 Q3 导通，则会发生反转，电机将反向通电，轴将开始向后旋转。H桥电路工作原理 在桥接器中，不要同时导通 Q1 和 Q2（或 Q3 和 Q4），如果同时导通的话，就会在电源和GND之间创建了一个非常低电路路径，有效短路了电源，这种情况就被称为”击穿“，可能会损坏电路中的其他元件。H桥工作原理 由于4种可能状态的限制，A侧开关可能只有3种状态： A侧开关状态 同样对于B侧： B侧开关状态 两侧结合起来，就是9种状态：全状态三、构建反激保护的完整H桥电路1、反激二极管 驱动直流电机最重要的一点把它当作电感负载。一旦为电机供电，就会将能力犓在磁场中，一旦电机达到速度，存储的能量就会达到最大值。当电源被移除时，磁场会崩溃。要想保持电流量恒定，唯一的方法时增加电机端子上施加的电压。该电压可以时电路中使用的供电电压的许多倍。如果没有安全的方法在电路中消散，感应电压始终与施加电压的极性相反。 处理这种电压尖峰的最常见的方法是使用”反激二极管“。具体如下图，带反激二极管的单向电机示例。 带反激二极管的单向电机示例 当开关闭合时电机旋转，二极管变为反向偏置，电流流过它，当开关打开时，感应电压反转方向并可以流过现在正向偏置的二极管。如下图所示：带反激二极管的单向电机电感流路径 电感流通过反激二极管的路径。2、H 桥电路反激二极管 当使用H桥电路时，单个反激二极管是不够的。由于有多条电流路径，因此必须有4个二极管为感应电压提供路径。下图，无论电机方向或者感应电压怎么样，始终有一条安全路径通过电源轨。 带反激二极管的 TC78H620 H 桥电路 带反激二极管的 TC78H620 H 桥电路。3、将 2 者结合在一起 上面处理了感性负载问题，电路的其余部分就比较简单了。对于下面这个电路，成为一个独立的电路板，使用全局标签将大部分网路从一个组件连接到另一个组件。 有一个小的去耦电容C1，将放置在PCB上靠近H桥的位置，还有一个可选大电解电容C2，有助于储存能量以供应给电机。 该电容还可以帮助消散一些通过二极管的反激电压。具有反激保护的完整 H 桥电路 以上就是关于H桥电路的内容，希望大家能够多多支持我们EMA。 关于电子元器件原理的更多内容，欢迎阅读以下文章： 分析mos管开关电路，图文+案例，手把手教你设计 9 种电子电路保护电路介绍，工作原理+电路图，几分钟快速搞定
10810
9 种电子电路保护电路介绍，工作原理+电路图，几分钟快速搞定
百芯EMA-国内DFM分析工具：PCB/PCBA 3D仿真+BOM物料管理+PCB/PCBA DFM 可制造性分析 EMA介绍 今天给大家分享的是：9 种电子电路保护电路 所有电子设备都需要保护电路。 保护电路顾名思义就是用于保护电源免于被迫提供大的电流而导致过载或短路。或者保护所连接的电路免受电源反向连接或超过电路设计电压的电压影响。一、过压保护电路1、撬棒电路 如下所示。正常使用时，12V电源通过反向保护二极管和保险丝连接至输出。稳压二极管会稍微高一点，下图选择的是15V。当输入电压达到15V时，齐纳二极管导通，在R2上建立电压。当达到SCR 的触发电压（小于1V）时，SCR会触发，在输入端产生短路，从而导致保险丝熔断。 C1 确保开关瞬变引起的尖峰不会触发SCR。SCR和齐纳二极管必须能够处理突然的浪涌电压，直到保险丝熔断。撬棒电路2、可编程过压保护电路 下图为可编程过压电路，和上面的电路基本上一样，只是齐纳二极管被替换为可编程齐纳二极管（U1），称为TL431 精密可编程基准电压源。通过使用 R6 改变其输入电压，你可以设置触发电压，从而提供更大的灵活性。可编程过压保护电路3、电压调节和保险丝过压保护电路 下面为添加到电压调节器和保险丝熔断指示器的相同电路。电压调节和保险丝过压保护电路4、添加MOV（金属氧化物压敏电路） 还有一种形式的过压时电源线上的瞬态尖峰，很有是交流电流电源端的问题，常用的解决方案是在电源上放置MOV。MOV就像一个大阻值电阻，对电压的增加反应特别快。在瞬态下降期间，其电阻足够低以避开尖峰。 具体电路图如下。 MOV过压保护二、过流保护电路1、稳压器保护电路 如下图，Q8 是由 Q10 和 D8 调节的主传输晶体管。过流部分是R19和Q9。如果Q9的基极和发射极之间的电压达到0.6V，Q9开始导通。然后，这会“夺走”Q8 基极的电流，导致其开始关闭。 诀窍是将 R19 设计为在截止电流时下降 0.6V。因此，如果我们想在 2A 时截止，R=V/I = 0.6/2 = 0.3 或 0.33Ω。 这里必须要注意：在预计运行温度较高的组件上留出一段引线长度，并增加PCB焊盘的面积，此外，焊接可以大大提高散热能力。 稳压器保护电路2、运算放大器过流保护电路 下面为运算放大器过流保护电路，通过使用运算放大器来感测过流，根据结果驱动MOS来连接负载与电源。 MOS管 IRF540N用于在正常和过载情况下控制负载的ON或OFF 。但在关闭负载之前，通过分流电阻R1来检测负载电流。电阻为2W额定值的1Ω分流电阻。 在 MOSFET 导通状态期间，负载电流流经 MOS管 的漏极到源极，最后通过分流电阻流到 GND。根据负载电流，分流电会产生电压降，可以使用欧姆定律计算该电压降。 因此，我们假设，对于 1A 的电流（负载电流），分流电阻两端的压降为 1V，因为 VIN = I x R (VIN = 1A x 1 Ohm)。如果使用运算放大器将该压降与预定义电压进行比较，我们就可以检测过流并改变 MOSFET 的状态以切断负载。运算放大器过流保护电路 在该电路中，运算放大器 LM358 被配置为比较器。根据原理图，比较器比较两个值。第一个是分流电阻两端的压降，另一个是使用可变电阻或电位器 RV1 的预定义电压（参考电压）。RV1 充当分压器。分流电两端的压降由比较器的反相端子感测，并将其与连接在运算放大器的非反相端子中的参考电压进行比较。 因此，如果感测电压小于参考电压，比较器将在输出端产生接近比较器 VCC 的正电压。但是，如果检测到的电压大于参考电压，比较器将在输出端产生负电源电压（负电源跨接地连接，该电路为 0V）。该电压足以打开或关闭 MOSFET。3、其他过流保护电路 例如用于较大交流电流的保险丝和断路器。 保险丝是一种特殊的细线，会快速加热并熔化，保险丝上添加各种装置，如如拉力弹簧，以使其熔断速度更慢，并在保险丝周围添加粉末，以防止玻璃在熔断时破碎。 断路器，一种是双金属片，电流流经该双金属片，并在加热时弯曲。然后将其机械连接到跳闸机构并在一定电流下跳闸。另一种是小型电感元件，可以使断路器在过载时缓慢跳闸，或者在短路时快速跳闸。三、反极性保护 反极性保护时最容易实现的，输入电源路径中添加一个简单的二极管。如下图。1N4006 的额定电流为 1A，PIV（峰值反向电压）为 800V，对大部分电路来说够了，二极管会产生0.6-0.7的恒定电压降。 如果电路需要在非常低的电压下工作，这个时候就需要并联一个二极管，当输入电压反向时，二极管导通，导致保险丝熔断。注意二极管必须在保险丝熔断期间处理电源的全部电流容量。反极性保护四、反电动势反极性保护 当载流电感关闭时，电感中存储的磁场会奔溃，因此，需要保护设备免受反电动势的影响，这里使用的是跨接电感的反向二极管。 如下图，二极管具有较高的PIV 额定值和1N4006。 反电动势反极性保护 参考来源：https://www.circuitbasics.com 关于电子元器件原理的更多内容，欢迎阅读以下文章： 【干货】二极管限幅电路理论分析，工作原理+作用，几分钟搞定 分析mos管开关电路，图文+案例，手把手教你设计
4094
分析mos管开关电路，图文+案例，手把手教你设计
百芯EMA-国内DFM分析工具：PCB/PCBA 3D仿真+BOM物料管理+PCB/PCBA DFM 可制造性分析 今天给大家分享的是：mos开关电路一、mos管的工作区域 mos管有三个工作区域：截止区域线性（欧姆）区域饱和区域 当 VGS < VTH时，mos管工作在截止区域。在该区域中，mos管处于关断状态，因为在漏极和源极之间没有感应沟道。 对于要感应的沟道和mos管在线性或饱和区工作，VGS > VTH。 栅极 - 漏极偏置电压 VGD将决定mos管是处于线性区还是饱和区。在这两个区域中，mos管处于导通状态，但差异在线性区域，沟道是连续的，漏极电流与沟道电阻成正比。进入饱和区，当 VDS > VGS – VTH时，通道夹断，即它变宽导致恒定的漏极电流。二、电子开关 半导体开关是电子电路中的重要方面之一。像 BJT 或mos管 之类的半导体器件通常作为开关操作，即它们要么处于 ON 状态，要么处于 OFF 状态。1、理想的开关特性 对于像mos管这样的半导体器件，要充当理想的开关，它必须具有以下特性：在 ON 状态下，它可以承载的电流量不应有任何限制。在关闭状态下，阻断电压不应有任何限制。当器件处于 ON 状态时，应有零压降。关态电阻应该是无限大的。设备的运行速度没有限制。理想的开关特性图2、实用开关特性 但半导体开关并不是我们想的那么理想。在实际情况中，像mos管这样的半导体器件具有以下特性。在开启状态期间，功率处理能力是有限的，即有限的传导电流。关断状态期间的阻断电压也受到限制。有限的开启和关闭时间，这限制了开关速度。最大工作频率也受到限制。当器件开启时，将存在一个有限的导通状态电阻，从而导致正向压降。还会有一个有限的关闭状态电阻，这会导致反向漏电流。实际的开关在开启状态、关闭状态以及过渡状态（从开启到关闭或从关闭到开启）期间都会经历断电。实用开关特性图四、mos开关电路实例1 在下图所示的电路中，增强型 N 沟道mos管用于切换简单的灯“ON”和“OFF”（也可以是 LED）。VGSV GS = +veV GS = 0V 如果灯的电阻负载要由电感负载（如线圈、螺线管或继电器）代替，则需要与负载并联一个“续流二极管”，以保护mos管免受任何自生反电动势的影响。mos开关电路 上面显示了一个非常简单的电路，用于切换电阻负载，例如灯或 LED。但是，当使用功率mos管切换感性或容性负载时，需要某种形式的保护来防止mos管器件受损。驱动感性负载与驱动容性负载的效果相反。 例如，没有电荷的电容是短路的，导致高“涌入”电流，当我们从感性负载上移除电压时，随着磁场崩溃，我们会产生很大的反向电压，从而导致感应绕组中的感应反电动势。五、mos开关电路功耗计算 我们假设灯的额定电压为 6v、24W 并且完全“开启”，标准mos管的通道导通电阻 ( R DS(on) ) 值为 0.1ohms。计算mos管开关器件的功耗。 流过灯的电流计算如下： mos开关电路电流计算公式 那么mos管中消耗的功率将为：mos管开关电路功耗计算公式六、P沟道mos管开关电路实例 在上图我们将 N 沟道 mos管视为开关，mos管放置在负载和地之间。这也允许 mos管的栅极驱动或开关信号以地为参考（低侧开关）。但在某些应用中，如果负载直接接地，我们需要使用 P 沟道增强型 mos管。如下图所示。P沟道mos管开关电路 在这种情况下，mos管开关连接在负载和正电源轨（高端开关）之间，就像我们使用 PNP 晶体管一样。 在 P 沟道器件中，漏极电流的常规流动方向为负方向，因此施加负栅源电压以将晶体管“导通”。 这是因为 P 沟道mos管是“倒置”的，其源极端子连接到正电源+V DD。然后，当开关变为低电平时，mos管变为“ON”，当开关变为高电平时，mos管变为“OFF”。 P 沟道增强型mos管开关的这种倒置连接允许我们将其与 N 沟道增强型 mos管串联连接，以产生互补或 CMOS 开关器件，如上图所示为跨双电源。七、mos开关电路实例2 了解 了mos管的工作原理及其工作区域，就很容易知道mos管是如何作为开关工作的。通过考虑一个简单的示例电路，将了解 mos管作为开关的操作。mos开关电路图 这是一个简单的电路，其中 N 沟道增强模式mos管将打开或关闭灯。为了将mos管用作开关，它必须工作在截止和线性（或三极管）区域。 假设设备最初是关闭的。栅极和源极之间的电压，即 V GS适当地设为正值（从技术上讲，V GS > V TH），MOSFET 进入线性区域并且开关导通。这使灯打开。 如果输入栅极电压为 0V（或技术上 < V TH），则mos管进入截止状态并关闭。这反过来会使灯关闭。八、mos开关电路实例3 考虑一种情况，如果你想使用微控制器对 12W LED (12V @ 1A) 进行数字控制。当你按下连接到微控制器的按钮时，LED 应打开。当你再次按下相同的按钮时，LED 应熄灭。 很明显，你不能在微控制器的帮助下直接控制 LED。这个时候你就需要一种设备来弥合微控制器和 LED 之间的差距。 该设备应从微控制器接收控制信号（通常该信号的电压在微控制器的工作电压范围内，例如 5V）并为 LED 供电，在这种情况下来自 12V 电源。而这个设备是mos管，上述场景的设置如下电路所示。mos开关电路图 当逻辑 1（假设为 5V 微控制器，逻辑 1 为 5V，逻辑 0 为 0V）提供给mos管的栅极时，它打开并允许漏极电流流动。结果，LED 亮起。 类似地，当 mos管的栅极为逻辑 0 时，它会关闭，进而关闭 LED。因此，你可以通过微控制器和mos管的组合对大功率设备进行数字控制。九、mos管的功耗 需要考虑的一个重要因素是mos管的功耗。考虑一个漏源电阻为 0.1Ω 的mos管。在上述情况下，即由 12V 电源驱动的 12W LED 将导致 1A 的漏极电流。 因此，mos管消耗的功率为 P = I 2 * R = 1 * 0.1 = 0.1W。 这看起来是一个比较低的值，但如果你使用相同的 mos管驱动电机，情况会略有不同。电机的启动电流（也称为浪涌电流）会非常高。mos管驱动电路图 因此，即使 RDS 为 0.1Ω，电机启动期间消耗的功率仍会非常高，这可能会导致热过载。因此，RDS将是你的应用选择 mos管的关键参数。 此外，在驱动电机时，反电动势是设计电路时必须考虑的重要因素。使用mos管驱动电机的主要优点之一是输入 PWM 信号可用于平滑控制电机的速度。十、mos开关电路实例4 下图显示了一个使用 n 沟道增强型mos管作为开关的简单电路。此处，mos管的漏极端子 (D)通过漏极电阻RD连接到电源电压 V S ，而其源极端子 (S) 接地。此外，它在其栅极端子 (G) 处施加输入电压Vi ，而输出 Vo从其漏极汲取。mos开关电路图 现在考虑施加的 Vi为 0V 的情况，这意味着mos管的栅极端子未偏置。因此，mos管将关闭并在其截止区域中工作，在该区域中，它为电流提供了一个高阻抗路径，这使得 IDS几乎等于零。 结果，即使R D上的电压降也将变为零，因此输出电压V o将变得几乎等于V S。接下来，考虑施加的输入电压V i大于器件的阈值电压V T的情况。在这种情况下，mos管将开始导通. 如果 V提供的S大于器件的夹断电压 VP（通常会如此），则mos管开始在其饱和区工作。这进一步意味着该器件将为恒定 IDS的流动提供低电阻路径，几乎就像短路一样。结果，输出电压将被拉向低电压电平，理想情况下为零。 从上面的分析可以看出，输出电压在 VS和零之间变化，这取决于所提供的输入分别是小于还是大于 V T。因此，可以得出结论，当使mos管s在截止和饱和工作区域之间工作时，可以使mos管起电子开关的作用。1、n 沟道耗尽型 mos管开关电路 与 n 沟道增强型mos管的情况类似，n 沟道耗尽型 mos管也可用于执行开关动作，如下图所示。这种电路的行为与上面的解释几乎相同，除了事实上，对于截止，栅极电压 VG需要设为负值，并且应小于 -V。n 沟道耗尽型 mos管开关电路图2、p 沟道增强型mos管开关电路 下图显示了将 p 沟道增强型mos管用作开关的情况。这里可以看出，电源电压 VS施加在其源极端子 (S) 上，栅极端子提供输入电压 V i，而漏极端子通过电阻RD接地。p 沟道增强型mos管开关电路图 此外，从mos管的漏极端子通过RD获得电路V o的输出。在 p 型器件的情况下，传导电流将来自空穴，因此会从源极流向漏极 ISD，而不是从漏极流向源极（IDS) 与 n 型器件一样。 现在，让我们假设只有mos管的栅极电压 VG的输入电压变低。这会导致mos管开启并为电流提供低（几乎可以忽略不计）电阻路径。 结果，大电流流过器件，导致电阻 RD上的电压降很大。这反过来导致输出几乎等于电源电压V S。接下来，考虑V i变高的情况，即当Vi 将大于器件的阈值电压（这些器件的 V T将为负值）。在这种情况下mos管将关闭并为电流提供高阻抗路径。这导致几乎为零的电流导致输出端子处的电压几乎为零。3、p 沟道耗尽型mos管开关电路 与此类似， p 沟道耗尽型mos管也可用于执行开关动作，如下图所示。该电路的工作原理与上述电路几乎相似，只是此处的截止区域为仅当 Vi = VG为正且超过器件的阈值电压时才会出现。p 沟道耗尽型mos管开关电路图 以上就是关于mos管开关电路的一些电路图，希望大家多多支持我们EMA。 关于电子元器件的更多内容，欢迎阅读以下文章： 如何构建脉宽调制信号发生器？看这一文，工程师手把手教你 压力传感器工作原理详解，几分钟带你搞定压力传感器 【干货】二极管限幅电路理论分析，工作原理+作用，几分钟搞定
24863
【干货】二极管限幅电路理论分析，工作原理+作用，几分钟搞定
百芯EMA-国内DFM分析工具：PCB/PCBA 3D仿真+BOM物料管理+PCB/PCBA DFM 可制造性分析 今天给大家分享的是限幅电路。一、限幅是什么意思？ 限幅也就是，将电压限制在某个范围内，去除交流信号的一部分但不会对波形的剩余部分造成影响。通常来说，限幅电路主要是由二极管构成，波形的形状取决于电路的配置和设计。二、限幅电路工作原理 基于二极管的限幅电路分为2种：串联二极管限幅电路并联二极管限幅电路三、串联二极管限幅电路 在串联限幅电路中，二极管与输出串联。当二极管正向偏置时导通时，输入信号在输出端。相反，当二极管反向偏置/阻断时，串联限幅电路会传递输入信号。 分为正/负限幅电路。1、正限幅电路 串联正限幅去除波形的正半部分，如下所示，二极管处于反向偏置与输出串联。 正限幅电路 输入信号Vi施加在输入侧，输出在负载电阻处获取。 在输入的正半周期间，A点电压比B点电压为正，因此二极管处于反向偏置状态，没有电流导通。输入信号无法通过，因此Rl上没有压降。因此，输出端不会出现如图所示的正半周。 在负半周期间，A点电压比B点电压为负。二极管变为正向偏置，信号通过它。信号出现在 Rl 上。因此，负半周通过电路并出现在输出端。1）带偏置的正限幅电路 带偏置的正限幅电路用于限制正半周期的一部分，而不是整个半周期，使用具有正偏压或负偏压的串联正限幅器来产生所需的波形。（1）正偏差 如下所示，电池的正极连接到二极管的P侧。 正偏差 在正半周期间，A点电压大于B点电压，二极管处于反向偏置状态并截止。但还有另一个电压源，其正极连接到二极管的 P 侧。该电压源或电池使二极管处于正向偏置状态。 如果输入电压低于电池电压，二极管保持正向偏置并导通。因此，信号出现在输出端。当输入电压增加到电池电压之上时，二极管变为反向偏置并且不传导输入信号。因此，电池电压Vb出现在输出端。 在负半周期期间，二极管由于输入电压和电池电压而正向偏置。因此，输入信号通过二极管并出现在输出端。（2）负偏差 负偏差电池与二极管反向连接，如下。负偏差 在正半周期期间，二极管由于输入电压而正向偏置。因此，输入信号通过二极管并出现在输出端。 负半周期期间，二极管变为反向偏置并且不导通。因此，输出端没有电压，并且输入波形中的负半周期被削除。2、负串联限幅电路 串联负限幅电路对输入周期的负半部分进行限幅。其电路图如下。负串联限幅电路 在正半周期期间，二极管由于输入电压而正向偏置。因此，输入信号通过二极管并出现在输出端。 在负半周期期间，二极管变为反向偏置并且不导通。因此，输出端没有电压，并且输入波形中的负半周期被削除1）带偏置的串联负限幅电路 串联负限幅使用正电压/负电池进行偏置，修改波形，而不是限幅整个负半部分。（1）正偏差 在正半周期期间，二极管由于输入信号电压而正向偏置，由于电池电压，是反向偏置。二极管的状态取决于两个电压源。因此，只有当输入电压大于电池电压时，二极管才会正向偏置并导通。正偏差 起初，输入电压低于电池电压，因此二极管反向偏置并且不导通。因此电池电压出现在输出端。如图所示，当输入信号变得大于电池电压时，该部分的输出出现。 在负半周期期间，二极管由于输入电压和电池电压而反向偏置。因此，在整个负半周期内，只有电池电压出现在输出端。（2）负偏差 在正半周期期间，二极管由于输入信号和电池电压而正向偏置。因此，二极管在整个正半周期内传导信号，并且它在输出中的表现与在输入中的表现一样。负偏差 在负半周期期间，输入电压迫使二极管反向偏置，但电池电压仍然使二极管正向偏置。在整个周期中，二极管仅在电池电压超过输入电压时导通。 首先，输入电压低于电池电压，因此二极管导通，信号出现在输出端。但当它超过电池电压时，二极管会阻止输入信号，电池电压开始出现在输出端，如图所示。四、并联限幅电路 在并联限幅电路中，二极管与输出并联，当二极管阻断时，输入信号出现在输出上，并联限幅电路分为正向和负向。1、正向并联限幅电路 正向并联限限幅电路对正半周期进行限幅，具体如下所示：正向并联限限幅电路对正半周期进行限幅 在正半周期间，由于A点电压大于B点，二极管正向偏置，因此二极管导通输入信号，输出端没有电压差。 在负半周期期间，A点和B点输入信号的电压极性反转，二极管变为反向偏置。因此，二极管阻挡输入信号，并且信号电压出现在二极管两端，作为限幅器的输出。 这样，分流器正向限幅器、限幅或去除输入周期的正半周并允许负半周。1）带偏置的并联正向限幅电路（1）正偏差 在正半周期期间，二极管由于输入电压而正向偏置。但由于电池电压的原因，它是反向偏置的。两个电压的总和将决定二极管的状态。如果输入电压大于电池电压，二极管将正向偏置，否则将保持反向偏置。正偏差 首先，输入信号小于电池电压，因此二极管反向偏置，信号出现在输出端。但当它超过电池电压时，二极管开始传导信号，并且只有电池电压开始出现在输出端。 在负半周期期间，二极管由于输入电压和电池电压而反向偏置。因此，输入信号在输出端出现整个负半周期。（2）负偏差 在正半周期期间，二极管针对输入信号和电池电压均正向偏置。因此，二极管在整个周期内导通，并且只有电池电压出现在输出端。负偏差 在负半周期期间，二极管针对输入信号施加反向偏置，针对电池电压施加正向偏置。两个电压源的综合作用决定了二极管的状态。当输入电压低于电池电压时，二极管正向偏置。 首先，输入信号小于电池电压，因此二极管正向偏置。因此，电池电压出现在输出端。当输入电压超过电池电压时，二极管变为反向偏置，输入信号开始出现在输出端，如图所示。2、并联负向限幅电路 并联负限幅器限幅输入波形的负半部分。电路图如下。并联负向限幅电路 在正半周期期间，二极管反向偏置，因此它会阻止出现在其上的信号。因此，正半部分也出现在输出端。 在负半周期期间，二极管正向偏置并传导信号。因此，负半周期输出端没有电压。因此，并联负限幅器削波或去除输入波形的负半部分。1）带偏置的并联负向限幅器 为了进一步修改分流负限幅器的波形，可以通过以称为正偏压和负偏压的两种方式之一连接电池源来使用正偏压或负偏压。可以通过改变电池电压来修改波形。（1）正偏差 在正半周期期间，二极管对输入电压反向偏置，但对电池电压反向偏置。因此，只有当输入电压超过电池电压时，二极管才会反向偏置，然后输入信号才会出现在输出端。正偏差 起初，信号小于电池，因此二极管正向偏置并传导信号。因此，输出处仅出现电池电压。但当输入信号超过电池电压时，二极管变为反向偏置，信号出现在输出端，如图所示。 在负半周期期间，二极管针对输入信号和电池电压均正向偏置。因此，二极管导通，并且在整个负周期内只有电池电压出现在输出端。（2）负偏差 在正半周期期间，二极管针对输入电压和电池电压均反向偏置。因此，二极管会阻断电压，并且信号在整个正半周期内出现在输出端。负偏差 在负半周期，当输入电压超过电池电压时，二极管导通。因此，当电压低于电池电压时，二极管截止并且输出处出现信号。当输入电压超过时，二极管开始导通，输出端仅出现电池电压。五、组合限幅电路 组合限幅可以从波形的正半周期和负半周期中限幅一部分。两个二极管彼此并联连接，其中每个二极管都有一个串联的电池或电压源，用于反向偏置相应的二极管。如下所示。组合限幅电路 该电路的工作原理很简单。如果两个二极管都反向偏置或不导通，则输入信号将出现在二极管两端，并且也会出现在输出处。现在，如果其中一个二极管开始导通，它们各自的电池电压将开始出现在输出端。 在正半周期期间，对于输入电压，二极管 D1 正向偏置，而 D2 反向偏置。但二极管D1和D2分别针对电池电压V B1和V B2反向偏置。 在正半周期期间，二极管D1针对输入电压正向偏置，针对电池电压V B1反向偏置。而二极管 D2 对于输入电压和电池电压 V B2 都反向偏置。 首先，输入电压小于电池电压V B1，因此二极管D1处于反向偏置状态。而二极管D2已经处于反向偏置状态。因此，输入信号出现在输出端。当输入电压超过VB1时，二极管D1开始导通，电池电压VB1开始出现在输出端。 在负半周期期间，二极管D1由于输入电压和电池电压V B1两者而反向偏置。二极管D2由于输入电压而正向偏置，但由于电池电压V B2 而反向偏置。 首先，输入电压低于V B2，因此二极管D2反向偏置，不导通。二极管D1已经处于反向偏置状态。因此，输入信号出现在输出端。当输入电压超过V B2时，二极管开始导通，输出端出现电池电压V B2 。六、使用齐纳二极管的限幅电路 齐纳二极管是一种特殊类型的二极管，它不仅可以正向导电（0.7V 压降），而且当电压超过齐纳击穿电压时也可以反向导电。反向电流流动，而其两端的电压保持恒定。因此，齐纳二极管可以充当偏置二极管，而无需使用另一个偏置源。1、半波齐纳二极管限幅电路 齐纳二极管限幅电路的电路图。在正半周期期间，二极管针对输入电压反向偏置。因此，信号出现在输出端。当输入电压超过齐纳电压时，齐纳二极管开始导通，输出端开始出现齐纳电压V Z 。半波齐纳二极管限幅电路 在负半周期期间，齐纳二极管正向偏置。因此，输出端仅出现二极管正向压降（0.7v）。2、全波齐纳二极管限幅电路 两个齐纳二极管可用于削波输入波形的两半部分。齐纳二极管彼此反向连接，如下图所示。全波齐纳二极管限幅电路 在正半周期期间，齐纳二极管ZD1反向偏置，而齐纳二极管ZD2正向偏置。起初，ZD1二极管不允许电流通过。因此，信号出现在输出端。 但当输入电压超过齐纳击穿电压时，齐纳二极管开始导通，并且齐纳二极管ZD1的齐纳电压Vz1开始出现在输出处。类似地，在负半周期期间，负波形在 ZD2 的齐纳电压之后被削波。七、限幅电路的应用 限幅器电路的主要目的是修改信号波形，可用于多种应用，例如过压保护、噪声消除、传输等。限幅电路提供过压保护，因此在电源中用于限制电压。用于过滤发射机中的噪声。用于电视发射机和接收机。用于修改或生成新波形，例如方波、三角波等。 关于电子元器件的更多内容，欢迎阅读以下文章： 施密特触发器讲解，工作原理+电路案例，通俗易懂，几分钟就搞定 什么是过零检测器？过零检测器的原理，一文总结，几分钟带你搞定 压力传感器工作原理详解，几分钟带你搞定压力传感器
4025
压力传感器工作原理详解，几分钟带你搞定压力传感器
百芯EMA-国内DFM分析工具 :PCB/PCBA 3D仿真+BOM物料管理+PCB/PCBA DFM 可制造性分析 今天分享的是：压力传感器。一、什么是压力？ 这个压力不是我们通常说的压力，不是说工作有压力，生活有压力这种。这个压力是单位面积上施加在表面上的力的表达，准确的说法是压强，通常测量液体、空气、其他气体的压力等。 压强的标准单位是“帕斯卡”。这相当于一个“牛顿每平方米”。 压力传感器只是监控这个压强，并可以在世界上已知的几个单位之一中显示它。这通常是“帕斯卡”、“巴”和“PSI”（磅/平方英寸）。 轮胎中的空气压力是压强及其测量方式的一个特别形象的例子。 当我们给轮胎充气时，它施加在轮胎上的力会增加，导致轮胎充气，通过轮胎内的压力传感器进行监控的。汽车轮胎充气图二、什么是压力传感器？ 压力传感器是将气体或液体中的输入机械压力转换为电输出信号的传感器或仪器。压力传感器由可以测量、检测或监控施加压力的压敏元件和将信息转换为电输出信号的电子元件组成。 压力传感器具有两个重要特性：(1) 提供承受高压的坚固性；(2) 具有弹性以最小程度地变形并在受压时恢复其原始形状。三、压力传感器如何工作 简而言之，压力传感器将压力转换为一个小的电信号，然后进行传输和显示。因此，这些通常也被称为压力变送器。使用的两个常见信号是 4 到 20 mA信号和 0 到 5 V 信号。 压力传感器的工作原理图 大多数压力传感器使用压电效应工作。 这是当材料响应应力而产生电荷时，这种应力通常是压力，但也可能是扭曲、弯曲或振动。压力传感器检测压强并可以通过测量电荷来确定压强的大小。 压力传感器需要校准，以便知道什么电压或毫安 (mA) 信号对应于什么压强，这是基本的“零”和“跨度”校准或最小值和最大值，这是维护人员的常见工作。1、压阻式压力传感器 压阻传感元件也可以以类似的桥接形式排列。下图说明了桥式压力传感器的传感元件是如何连接到柔性膜片上的，因此电阻会根据膜片偏转的大小而变化。压力传感器的整体线性度取决于膜片在规定测量范围内的稳定性，以及应变片或压阻元件的线性度。 压阻式压力传感器元件根据膜片反射的大小测量电阻变化 压阻式压力传感器元件根据膜片反射的大小测量电阻变化2、应变式压力传感器 应变计压力传感器适用于测量极高和极低的压力以及压差。压差是任何两个给定点之间的压力差。 应变计压力传感器包含一个传感元件，一个隔膜。隔膜的任何变形都会引起应变片电阻的变化。通常，惠斯通电桥中使用 4 个量规，以最大限度地提高传感器的灵敏度，这种电阻变化被转换成可用的输出信号。 应变计压力传感器组件：连接器 (A)、外壳 (B)、应变计 (C) 和压力入口 (D) 应变计压力传感器 在应变计型压力传感器中，箔或硅应变计布置为惠斯通电桥。应变仪连接到某种隔膜上，当施加压力时隔膜会发生偏转。然后由惠斯通电桥电路测量、放大和调节所得信号，以提供代表施加压力的合适传感器电压或变送器电流输出，如下图所示。桥式传感器的电路图 压变是测量系统中两个压力值或两个压力点之间的压力差，因此测量两个点彼此之间的差异，而不是它们相对于大气压力或另一个参考压力的大小比如绝对真空。 这与仅使用一个端口测量压力的静态或绝对压力传感器不同，并且通常压变计传感器封装有两个端口，管道可以连接到两个端口，并在两个不同的压力点连接到系统被测量和计算。 这种压力测量方法通常用于测量管道或管道中液体或气体的流量。下图为使用压变计测量传感器进行罐液位测量。 使用差压测量传感器进行罐液位测量3、电容式压力传感器 电容压力传感器通过检测由于隔膜运动引起的电容变化来测量压力。它有两个电容板、一个隔膜和一个固定在未加压表面上的电极。这些板之间有一定的距离，压力的变化会使这些板之间的间隙变宽或变窄，电容的这种变化被转换为可用信号。 根据应用，该传感器可以测量绝压、表压或差压。电容压力传感器组件：绝缘支架 (A)、隔膜 (B)、电容器板 (C) 和压力端口 (D) 电容压力传感器4、电位压力传感器 电位压力传感器由一个精密电位器组成。电位器由连接到压力敏感元件（例如隔膜）的雨刷组成，该元件上的偏转会改变刮水器的位置，电阻值在游标和电位器一端之间变化。该值是施加的压力的量度。 电位压力传感器组件：雨刷器 (A)、电阻测量电桥电路 (B)、与压力成比例的测量 (C)、电桥电源 (D)、压力元件的活动臂 (E) 和位移 (F) )。电位压力传感器5、谐振线压力传感器 谐振线压力传感器具有位于隔膜中的振弦，电子振荡器使金属丝保持振动，随着膜片中压力的变化，它会影响金属丝的张力并改变共振频率，这个频率可以被数字计数器电路感测并转换成电信号。 谐振线压力传感器组件：谐振线 (A)、至振荡器电路 (B)、高侧支撑板 (C)、磁铁 (D)、金属管 (E)、高压膜片 (F)、流体传输端口 (G)、低压隔膜 (H)、电绝缘体 (I)、预紧弹簧 (J) 和低侧支撑板 (K) 谐振线压力传感器6、感应式压力传感器 感应式压力传感器使用电磁感应原理工作。换能器具有连接到铁磁芯的隔膜，隔膜的轻微偏转会导致铁磁芯的线性运动，从而感应出电流。 由于压力变化导致的磁芯运动会改变感应电流。这种电流变化被转换成可用的信号。感应式压力传感器组件：线圈（A、C）、隔膜（B）和压力（D） 感应式压力传感器7、压电压力传感器 压电压力传感器使用石英晶体或陶瓷材料在施加压力时产生电荷。这种以电压测量的电荷与压力的变化成正比。压电压力传感器非常灵敏且响应速度极快。压电压力传感器组件的截面图：螺母 (A)、外壳 (B)、晶体 (C)、隔膜 (D)、引线 (E) 和圆盘 (F)压电压力传感器四、压力传感器的安装 在一定程度上，工作原理——绝对、表压或差动——决定了传感器的结构。例如，当安装在电路板或面板上时，绝对压力传感器可以设计为响应施加在顶侧或背面的压力。为被测介质创建一个从顶部进入的端口可能会使传感器容易受到物理损坏或污垢或湿气污染等危险的影响，可以选择底部进入传感器来克服这一点。下图比较了两种类型的布局。 压力传感器的安装图五、顶部或底部入口绝对压力传感器示意图 仪表传感器通常设计为允许大气压力施加到一个端口，同时允许将测量的压力施加到另一个端口。 类似地，差分传感器将具有两个端口，每个被测介质都设计为通过这些端口与传感元件接触，下图比较了仪表和差动传感器的结构。表压（左）和两端口差动（右）压力传感器封装。表压（左）和两端口差动（右）压力传感器封装 以上就是关于压力传感器原理的一些分享，希望大家多多支持我们EMA。 关于压力传感器的更多内容，欢迎阅读以下文章： 什么是LM35温度传感器？LM35温度传感器的作用，带你快速搞定 霍尔效应原理？霍尔效应传感器工作原理？一文总结，几分钟搞懂
54579
