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  • 详细介绍压控振荡器的组成、工作原理,在硬件开发以及调试过程中比较有用。
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    79b60ac2306634240b22a6193da815bc.png

    晶体振荡器,是指从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片(简称为晶片),石英晶体谐振器,简称为石英晶体或晶体,晶振;而在封装内部添加IC组成振荡电路的晶体元件称为晶体振荡器其产品一般用金属外壳封装,也有用玻璃壳,陶瓷或塑料封装的本文介绍的晶体振荡器有如下4种:。恒温晶体振荡器(OCXO),温度补偿晶体振荡器(TCXO) ,普通晶体振荡器(SPXO),压控晶体振荡器(VCXO)。

    (1)恒温晶体振荡器(以下简称OCXO)

    这类型晶振对温度稳定性的解决方案采用了恒温槽技术,将晶体置于恒温槽内,通过设置恒温工作点,使槽体保持恒温状态,在一定范围内不受外界温度影响,达到稳定输出频率的效果。这类晶振主要用于各种类型的通信设备,包括交换机, SDH传输设备,移动通信直放机,GPS接收机,电台,数字电视及军工设备等领域。根据用户需要,该类型晶振可以带压控引脚。

    OCXO的主要优点是,由于采用了恒温槽技术,频率温度特性在所有类型晶振中是最好的,由于电路设计精密,其短稳和相位噪声都较好。主要缺点是功耗大,体积大,需要5分钟左右的加热时间才能正常工作等

    (2)温度补偿晶体振荡器(以下简称TCXO)

    TCXO温补晶振是通过其附加的温度补偿电路使周围温度变化产生的振荡频率变化量削减的一种石英晶体振荡器。它的温度补偿的原理呢就是通过改变振荡回路中的负载电容,使其随温度变化来补偿谐振器由于环境温度变化所产生的频率漂移。

    晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振,便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振,而通过电子调整频率的方法保持同步。

    晶振通常与锁相环电路配合使用,以提供系统所需的时钟频率。如果不同子系统需要不同频率的时钟信号,可以用与同一个晶振相连的不同锁相环来提供。

    其对温度稳定性的解决方案采用了一些温度补偿手段,主要原理是通过感应环境温度,将温度信息做适当变换后控制晶振的输出频率,达到稳定输出频率的效果。传统的 TCXO是采用模拟器件进行补偿,随着补偿技术的发展,很多数字化补偿大TCXO开始出现,这种数字化补偿的TCXO又叫DTCXO,用单片机进行补偿时我们称之为MCXO,由于采用了数字化技术,这一类型的晶振再温度特性上达到了很高的精度,并且能够适应更宽的工作温度范围,主要应用于军工领域和使用环境恶劣的场合。

    (3)普通晶体振荡器(SPXO)

    这是一种简单的晶体振荡器,通常称为钟振,其工作原理为去除“压控”,“温度补偿”和“AGC”部分,完全是由晶体的自由振荡完成。这类晶振主要应用于稳定度要求不高的场合。

    (4)压控晶体振荡器(VCXO)

    这是根据晶振是否带压控功能来分类,带压控输入引脚的一类晶振叫VCXO,以上三种类型的晶振都可以带压控端口。

    晶振的指标

    总频差:在规定的时间内,由于规定的工作和非工作参数全部组合而引起的晶体振荡器频率与给定标称频率的最大偏差。

    说明:。总频差包括频率温度稳定度,频率老化率造成的偏差,频率电压特性和频率负载特性等共同造成的最大频差一般只在对短期频率稳定度关心,而对其他频率稳定度指标不严格要求的场合采用例如:精密制导雷达。

    频率稳定度:任何晶振,频率不稳定是绝对的,程度不同而已,一个晶振的输出频率随时间变化表现出频率不稳定的三种因素:老化,飘移和短稳。

    频率温度稳定度:在标称电源和负载下,工作在规定温度范围内的不带隐含基准温度或带隐含基准温度的最大允许频偏。

    英尺=±(fmax的-FMIN)/(fmax的+ FMIN)

    ftref =±MAX [|(fmax-fref)/ fref |,|(fmin-fref)/ fref |]

    英尺:频率温度稳定度(不带隐含基准温度)

    ftref:频率温度稳定度(带隐含基准温度)

    fmax:规定温度范围内测得的最高频率

    FMIN:规定温度范围内测得的最低频率

    f参考:规定基准温度测得的频率

    说明:采用 ftref指标的晶体振荡器其生产难度要高于采用FT指标的晶体振荡器,故ftref指标的晶体振荡器售价较高。

    开机特性(频率稳定预热时间):指开机后一段时间。(如5分钟)的频率到开机后另一段时间(如1小时)的频率的变化率表示了晶振达到稳定的速度这指标对经常开关的仪器如频率计等很有用。

    说明:在多数应用中,晶体振荡器是长期加电的,然而在某些应用中晶体振荡器需要频繁的开机和关机,这时频率稳定预热时间指标需要被考虑到(尤其是对于在苛刻环境中使用的军用通讯电台,要求当的频率段温度稳定塔度 ≤±0.3ppm(-45℃〜85℃),采用OCXO作为本振,频率稳定预热时间将不少于5分钟,而采用MCXO只需要十几秒钟)。

    频率老化率:在恒定的环境条件下测量振荡器频率时,振荡器频率和时间之间的关系这种长期频率漂移是由晶体元件和振荡器电路元件的缓慢变化造成的,因此,其频率偏移的速率叫老化率,可用规定时限后的最大变化率(如 ±10ppb的/天,加电72小时后),或规定的时限内最大的总频率变化(如:±1ppm的/(第一年)和±5ppm的/(十年))来表示。

    晶体老化是因为在生产晶体的时候存在应力,污染物,残留气体,结构工艺缺陷等问题。应力要经过一段时间的变化才能稳定,一种叫 “应力补偿”的晶体切割方法(SC切割法)使晶体有较好的特性。

    污染物和残留气体的分子会沉积在晶体片上或使晶体电极氧化,振荡频率越高,所用的晶体片就越薄,这种影响就越厉害。这种影响要经过一段较长的时间才能逐渐稳定,而且这种稳定随着温度或工作状态的变化会有反复-使污染物在晶体表面再度集中或分散因此,频率低的晶振比频率高的晶振,工作时间长的晶振比工作时间短的晶振,连续工作的晶振比断续工作的晶振的老化率要好。

    说明: TCXO的频率老化率为:±0.2ppm~±2ppm(第一年)和±1ppm~±5ppm(十年)(除特殊情况,TCXO很少采用每天频率老化率的指标,因为即使在实验室的条件下,温度变化引起的频率变化也将大大超过温度补偿晶体振荡器每天的频率老化,因此这个指标失去了实际的意义).OCXO的频率老化率为:±0.5ppb〜±10ppb的/天(加电72小时后),±30ppb〜±2ppm的(第一年),±0.3ppm〜3ppm的±(十年)。

    短稳:短期稳定度,观察的时间为 1毫秒,10毫秒,100毫秒,1秒,10秒。

    晶振的输出频率受到内部电路的影响(晶体的Q值,元器件的噪音,电路的稳定性,工作状态等)而产生频谱很宽的不稳定。测量一连串的频率值后,用阿伦方程计算。相位噪音也同样可以反映短稳的情况(要有专用仪器测量)。

    重现性:定义:晶振经长时间工作稳定后关机,停机一段时间 T1(如24小时),开机一段时间T2(如4小时),测得频率F1,再停机同一段时间t1时,再开机同一段时间t2时,测得频率F2。重现性=(F2-F1)/ F2。

    频率压控范围:将频率控制电压从基准电压调到规定的终点电压,晶体振荡器频率的最小峰值改变量。

    说明:基准电压为+ 2.5V,规定终点电压为+ 0.5V和+ 4.5V,压控晶体振荡器在+ 0.5V频率控制电压时频率改变量为-2ppm,在+ 4.5V频率控制电压时频率改变量为+ 2.1ppm,则VCXO电压控制频率压控范围表示为:≥±2ppm的(2.5V±2V),斜率为正,线性为+ 2.4%。

    压控频率响应范围:当调制频率变化时,峰值频偏与调制频率之间的关系通常用规定的调制频率比规定的调制基准频率低若干。分贝表示。

    说明: VCXO频率压控范围频率响应为0~10kHz。

    频率压控线性:与理想(直线)函数相比的输出频率 -输入控制电压传输特性的一种量度,它以百分数表示整个范围频偏的可容许非线性度。

    说明:典型的 VCXO频率压控线性为:≤±10%,≤±20%简单的VCXO频率压控线性计算方法为(当频率压控极性为正极性时):

    频率压控线性= ±((fmax-fmin)/ f0)×100%

    FMAX:VCXO在最大压控电压时的输出频率

    FMIN:VCXO在最小压控电压时的输出频率

    F0:压控中心电压频率

    单边带相位噪声£(f):偏离载波f处,一个相位调制边带的功率密度与载波功率之比。

    输出波形:从大类来说,输出波形可以分为方波和正弦波两类。

    方波主要用于数字通信系统时钟上,对方波主要有输出电平,占空比,上升 /下降时间,驱动能力等几个指标要求。

    随着科学技术的迅猛发展,通信,雷达和高速数传等类似系统中,需要高质量的信号源作为日趋复杂的基带信息的载波。因为一个带有寄生调幅及调相的载波信号(不干净的信号)被载有信息的基带信号调制后,这些理想状态下不应存在的频谱成份(载波中的寄生调制)会导致所传输的信号质量及数传误码率明显变坏。所以作为所传输信号的载体,载波信号的干净程度(频谱纯度)对通信质量有着直接的影响。对于正弦波,通常需要提供例如谐波,噪声和输出功率等指标。

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    锁相环的硬件构成

    锁相环由鉴相器(PD)、低通滤波器(LPF)和压控振荡器(VCO)组成。原理涉及模拟电路相关知识,可自行查资料。
    下面简要介绍各硬件在PLL中的功能。

    鉴相器(phasedetector, PD)

    鉴相器指的是能够鉴别出输入信号的相位差的器件,是使输出电压与两个输入信号之间的相位差有确定关系的电路。它是PLL,即锁相环的重要组成部分。
    锁相环控制框图
    图源-百度文库:https://wenku.baidu.com/view/29181b9b240c844769eaeec3.html

    低通滤波器(low past filter, LPF)

    低通滤波器是容许低于截止频率的信号通过, 但高于截止频率的信号不能通过的电子滤波装置。即通过低频并阻塞高频。

    实际控制系统往往会存在干扰,包括信号采样的干扰、电压或电流的波动等,而这些干扰主要表现形式是中高频噪声(一般在500Hz以上)。

    低通滤波器可以滤除这些高频谐振及其附近的噪声,而对有用的低频信号可以基本无衰减通过,所以对于一个实际的控制系统而言,在控制系统中加入滤波器是必要的,否则可能会引起系统高频振荡。

    可按是否有源分为:无源低通滤波器、有源低通滤波器。
    无源RC滤波器
    常用无源低通滤波器可参考:https://baijiahao.baidu.com/s?id=1639722009328196016&wfr=spider&for=pc

    压控振荡器(voltage-controlled oscillator, VCO)

    输出频率与输入控制电压有对应关系的振荡电路(VCO),频率是输入信号电压的函数。

    压控振荡器的类型有LC压控振荡器、RC压控振荡器和晶体压控振荡器。区别在于使用的元件,共同点在于都使用变容二级管实现通过改变电压控制振荡频率的目的。

    • 变容二级管又称"可变电抗二极管"。是一种利用pn结电容(或接触势垒电容儿与其反向偏置电压vr的依赖关系及原理制成的二极管。变容二极管在电路中工作时,PN结上是加的反向电压。当这反向电压的大小改变时,PN结的宽度会发生改变,从而结电容也发生变化。反偏电压愈大,则结电容愈小。

    LC压控振荡器是由电感和变容二级管组成的LC 谐振电路。提高变容二极管的逆向偏压,二极管内的空泛区会加大,两导体面之距离一变长,电容就降低了,此 LC 电路的谐振频率,就会被提高。反之, 降低逆向偏压时,二极管内的电容变大,频率就会降低。(https://baike.baidu.com/item/压控振荡器/11044622?fr=aladdin)

    在用石英晶体稳频的振荡器中,把变容二极管和石英晶体相串接,就可形成晶体压控振荡器。

    压控振荡器是通过调节变容二极管电压,实现结电容的变化,从而获得频率的变化。

    锁相环的工作原理

    锁相环可以通过压控振荡器VCO产生一定频率范围的信号,给定锁相环一个参考信号,通过鉴相器PD可以判断VCO产生信号的频率是否与参考信号相同,经过反馈控制,使VCO产生于参考信号频率相同的信号。低通滤波器LPF用于对鉴相器输出信号的滤波。

    锁相环在倍频应用中的原理

    压控振荡器VCO能够产生比外部晶体振荡器(8MHz)高的多的频率,如72MHz。

    以将外部晶体振荡器(8MHz)倍频为32MHz为例,讲解锁相环实现倍频的原理:

    • VCO输出信号是随机的,只有当信号频率等于参考信号时才会稳定。
    • 在VCO之后有一个分频器,VCO输出信号频率经过分频后作为鉴相器的输入信号之一。
    • 参考信号为外部晶振的8MHz信号,作为鉴相器输入信号之一。
    • 当鉴相器检测二者相位差为0,即同频率时,输出VCO的输出信号。

    假设当前VCO输出32Mhz,分频器将其4分频,即8MHz作为鉴相器输入,参考信号正好为8MHz,则输出VCO信号,实现了4倍频为32MHz的目的。

    在嵌入式软件编程时,可通过配置相关寄存器修改倍频系数或分频系数。
    倍频系数为9时,输出8*9=72MHz信号。
    PLL倍频原理图
    图源:https://blog.csdn.net/v13910/article/details/89531102?utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-baidujs-2

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    产品概述
    电缆振荡波局部放电检测系统是通过变频电源调节频率,通过励磁变压器隔离升压激励使谐振电抗器与被测电缆的分布电容产生谐振,谐振条件下,在被试电力电缆上可以获得Q倍于励磁电压的试验电压。在电缆上维持试验电压的过程中,短路励磁变压器的输出端,使谐振电抗器和被试电缆形成逐渐衰减的阻尼振荡,通过专用分压器进行测量和反馈控制,使用专用软件可以将被测电缆及其接头的绝缘薄弱环节所发生的局部放电信号有规律的显示出来。通过波形数据分析,可以测出局部放电的放电量值及定位局部放电点的准确位置。并且通过软件可以控制阻尼振荡波形多次重复,从而可以更可靠验证被测电缆的绝缘缺陷。
    产品别称
    10KV电缆震荡波试验仪、10KV电缆震荡波试验装置、10KV电缆震荡波试验系统、10KV电缆振荡波局放测试仪、10KV电缆振荡波局放测试装置、10KV电缆振荡波局放测试系统、10KV电力电缆振荡波试验仪、10KV电力电缆振荡波试验装置、10KV电力电缆振荡波试验系统、10KV电缆振荡波局放电缆震荡波测试仪、10KV电缆振荡波局放电缆震荡波测试装置、10KV电缆振荡波局放电缆震荡波测试系统、
    功能特征
    1、系统简介
    目前对电力电缆检修的管理,主要是依据《电力设备交接和预防性试验规程》所规定的项目和试验周期,定期在停电状态下进行绝缘性能试验。其中变频串联谐振试验由于试验状况接近电缆的运行工况,因此成为国内目前应用较广泛的试验方法。但大量试验及经验表明,串联谐振耐压试验无法对电缆整体绝缘的状态进行定量评估,一些通过串联谐振耐压试验的高压电缆在短期内仍有放电击穿的现象。经过长期对高压电缆的研究试验和实践,认为局部放电是电缆绝缘故障的先兆,有效检测局部放电是提高电缆状态检修水平的一种重要途径。
    振荡波电缆局放诊断与定位系统(简称OWTS系统)是电力电缆“状态检修”的一种新方法。但此方法是先对XLPE电缆施加直流电压,利用形成的阻尼振荡波条件下的局放进行诊断与定位;而XLPE 电缆的直流耐压试验容易引起电荷积聚,电荷积聚对电缆是有隐性伤害并且也易于产生假局放信号,此方法的使用是值得进一步探讨的。因此我厂开发出交流衰减阻尼振荡波局放测试装置。本装置采用交流高压源,在交流变频串联谐振耐压装置上,附加峰值同步信号使串联谐振回路在峰值时停止功率输出,并同时闭合高压电子开关,形成振荡波阻尼振荡,进行电缆局部放电测试。可以可靠地发现电缆及电缆接头的微弱绝缘缺陷,并且可以准确定位。此装置既可以在现场进行阻尼振荡波条件下的电缆局放测量及定位,亦可以按现行标准(规程)进行电缆的现场交接及预防性串联变频谐振交流耐压试验,一机两用,大大提高了设备使用效率。
    2、系统试验原理
    通过变频源调节频率,通过励磁变压器隔离升压激励使谐振电抗器与被测电缆的分布电容产生谐振,谐振条件下,在被试电力电缆上可以获得Q倍于励磁电压的试验电压。在电缆上维持试验电压的过程中,短路励磁变压器的输出端,使谐振电抗器和被试电缆形成逐渐衰减的阻尼振荡,通过专用分压器进行测量和反馈控制,使用专用软件可以将被测电缆及其接头的绝缘薄弱环节所发生的局部放电信号有规律的显示出来。通过波形数据分析,可以测出局部放电的放电量值及定位局部放电点的准确位置。并且通过软件可以控制阻尼振荡波形多次重复,从而可以更可靠验证被测电缆的绝缘缺陷。
    3、系统性能特点
    1)采用交流串联谐振升压+振荡波测试局放的方法、设备合二为一,一套设备既可完成局放试验又可做交流耐压试验,一机两用。交流耐压试验符合现有规程。
    2)适用于新电缆(投运前)交接试验及老电缆(停电后)预防性试验。
    3)遵循IEC60270标准测量电缆局放量。
    4)对电缆局放点进行距离测量。
    5)测量电缆接头位置及全长距离。
    6)变频主机可以根据国网的相关规程设定电压自动升压,笔记本系统自动采集数据,简单方便。
    7)采用硬件和软件相结合抗干扰技术,可有效去除外部干扰。
    8)软件系统,同时显示局部放电波形、放电量和测试电压等参数,对测试数据进行实时保存、生成测试报告及打印等功能。
    4、系统技术参数
    1)试品电容量:≤3uF
    2)zui高试验电压:AC 25kV
    3)阻尼振荡波频率范围:30~300Hz
    4)变频串联谐振耐压试验频率范围:30~300Hz
    5)局放测试范围:10pC~20nC
    6)局放定位精度:1%
    7)适用电缆规格:电压10kV及以下等级,300mm2截面电缆3公里、电缆5公里、电缆10公里或者更长电缆。
    5、成套系统组成
    1)高压电缆局放测试系统软件(笔记本电脑)
    2)交流振荡波高压试验电源
    ① 输出功率: 15KW
    ② 输出频率: 30Hz-300Hz
    ③ 频率分辨率: 0.1HZ
    ④ 输入电源: AC220V±10﹪或AC380V
    3)谐振电抗器
    ① 总性能参数(共3节,可根据现场串并联使用)
    ② 电感量: 15H/12A
    ③ 工作频率: 30Hz-300Hz
    ④ zui高试验电压: AC 25KV
    ⑤ zui大试验电流: 12A
    4)专用局放数据滤波采集装置
    ① 采样频率:125MHz
    ② 存储深度:64M
    ③ 软件:专业诊断系统
    5)励磁变及振荡波产生器
    6)局放校准器(50pC ,100pC, 200pC, 500pC, 1nC ,2nC, 5nC ,10nC ,20nC)

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    2021-01-20 02:33:37
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  • 电压比较器工作原理 -----运放入门,重点!!!

    万次阅读 多人点赞 2013-02-06 16:47:37
    它可用于报警器电路、自动控制电路、测量技术,也可用于V/F变换电路、A/D变换电路、高速采样电路、电源电压监测电路、振荡器及压控振荡器电路、过零检测电路等。本文主要介绍其基本概念、工作原理及典型工作电路,并...

    电压比较器(以下简称比较器)是一种常用的集成电路。它可用于报警器电路、自动控制电路、测量技术,也可用于V/F变换电路、A/D变换电路、高速采样电路、电源电压监测电路、振荡器及压控振荡器电路、过零检测电路等。本文主要介绍其基本概念、工作原理及典型工作电路,并介绍一些常用的电压比较器。

    什么是电压比较器
        简单地说, 电压比较器是对两个模拟电压比较其大小(也有两个数字电压比较的,这里不介绍),并判断出其中哪一个电压高,如图1所示。图1(a)是比较器,它有两个输入端:同相输入端(“+” 端) 及反相输入端(“-”端),有一个输出端Vout(输出电平信号)。另外有电源V+及地(这是个单电源比较器),同相端输入电压VA,反相端输入VB。VA和VB的变化如图1(b)所示。在时间0~t1时,VA>VB;在t1~t2时,VB>VA;在t2~t3时,VA>VB。在这种情况下,Vout的输出如图1(c)所示:VA>VB时,Vout输出高电平(饱和输出);VB>VA时,Vout输出低电平。根据输出电平的高低便可知道哪个电压大。

    如果把VA输入到反相端,VB输入到同相端,VA及VB的电压变化仍然如图1(b)所示,则Vout输出如图1(d)所示。与图1(c)比较,其输出电平倒了一下。输出电平变化与VA、VB的输入端有关。
        图2(a)是双电源(正负电源)供电的比较器。如果它的VA、VB输入电压如图1(b)那样,它的输出特性如图2(b)所示。VB>VA时,Vout输出饱和负电压。

    如果输入电压VA与某一个固定不变的电压VB相比较,如图3(a)所示。此VB称为参考电压、基准电压或阈值电压。如果这参考电压是0V(地电平),如图3(b)所示,它一般用作过零检测。

    比较器的工作原理
        比较器是由运算放大器发展而来的,比较器电路可以看作是运算放大器的一种应用电路。由于比较器电路应用较为广泛,所以开发出了专门的比较器集成电路。
        图4(a)由运算放大器组成的差分放大器电路,输入电压VA经分压器R2、R3分压后接在同相端,VB通过输入电阻R1接在反相端,RF为反馈电阻,若不考虑输入失调电压,则其输出电压Vout与VA、VB及4个电阻的关系式为:Vout=(1+RF/R1)·R3/(R2+R3)VA-(RF/R1)VB。若R1=R2,R3=RF,则Vout=RF/R1(VA-VB),RF/R1为放大器的增益。当R1=R2=0(相当于R1、R2短路),R3=RF=∞(相当于R3、RF开路)时,Vout=∞。增益成为无穷大,其电路图就形成图4(b)的样子,差分放大器处于开环状态,它就是比较器电路。实际上,运放处于开环状态时,其增益并非无穷大,而Vout输出是饱和电压,它小于正负电源电压,也不可能是无穷大。

     

    从图4中可以看出,比较器电路就是一个运算放大器电路处于开环状态的差分放大器电路。
        同相放大器电路如图5所示。如果图5中RF=∞,R1=0时,它就变成与图3(b)一样的比较器电路了。图5中的Vin相当于图3(b)中的VA。

    比较器与运放的差别
        运放可以做比较器电路,但性能较好的比较器比通用运放的开环增益更高,输入失调电压更小,共模输入电压范围更大,压摆率较高(使比较器响应速度更快)。另外,比较器的输出级常用集电极开路结构,如图6所示,它外部需要接一个上拉电阻或者直接驱动不同电源电压的负载,应用上更加灵活。但也有一些比较器为互补输出,无需上拉电阻。

    这里顺便要指出的是,比较器电路本身也有技术指标要求,如精度、响应速度、传播延迟时间、灵敏度等,大部分参数与运放的参数相同。在要求不高时可采用通用运放来作比较器电路。如在A/D变换器电路中要求采用精密比较器电路。
        由于比较器与运放的内部结构基本相同,其大部分参数(电特性参数)与运放的参数项基本一样(如输入失调电压、输入失调电流、输入偏置电流等)。

     

     

    比较器典型应用电路
        这里举两个简单的比较器电路为例来说明其应用。

    1.散热风扇自动控制电路
        一些大功率器件或模块在工作时会产生较多热量使温度升高,一般采用散热片并用风扇来冷却以保证正常工作。这里介绍一种极简单的温度控制电路,如图7所示。负温度系数(NTC)热敏电阻RT粘贴在散热片上检测功率器件的温度(散热片上的温度要比器件的温度略低一些),当5V电压加在RT及R1电阻上时,在A点有一个电压VA。当散热片上的温度上升时,则热敏电阻RT的阻值下降,使VA上升。RT的温度特性如图8所示。它的电阻与温度变化曲线虽然线性度并不好,但是它是单值函数(即温度一定时,其阻值也是一定的单值)。如果我们设定在80℃时应接通散热风扇,这80℃即设定的阈值温度TTH,在特性曲线上可找到在80℃时对应的RT的阻值。R1的阻值是不变的(它安装在电路板上,在环境温度变化不大时可认为R1值不变),则可以计算出在80℃时的VA值。

    R2与RP组成分压器,当5V电源电压是稳定电压时(电压稳定性较好),调节RP可以改变VB的电压(电位器中心头的电压值)。VB值为比较器设定的阈值电压,称为VTH。
        设计时希望散热片上的温度一旦超过80℃时接通散热风扇实现散热,则VTH的值应等于80℃时的K值。一旦VA>VTH,则比较器输出低电平,继电器K吸合,散热风扇(直流电机)得电工作,使大功率器件降温。VA、VTH电压变化及比较器输出电压Vout的特性如图9所示。这里要说清楚的是在VA开始大于VTH时,风扇工作,但散热体有较大的热量,要经过一定时问才能把温度降到80℃以下。

    从图7可看出,要改变阈值温度TTH十分方便,只要相应地改变VTH值即可。VTH值增大,TTH增大;反之亦然,调整十分方便。只要RT确定,RT的温度特性确定,则R1、R2、RP可方便求出(设流过RT、R1及R2、RP的电流各为0.1~0.5mA)。

    2.窗口比较器
      窗口比较器常用两个比较器组成(双比较器),它有两个阈值电压VTHH(高阈值电压)及VTHL(低阈值电压),与VTHH及VTHL比较的电压VA输入两个比较器。若VTHL≤VA≤VTHH,Vout输出高电平;若VA<VTHL,VA>VTHH,则Vout输出低电平,如图10所示。图10是一个冰箱报警器电路。冰箱正常工作温度设为0~5℃,(0℃到5℃是一个“窗口”),在此温度范围时比较器输出高电平(表示温度正常);若冰箱温度低于0V或高于5℃,则比较器输出低电平,此低电平信号电压输入微控制器(μC)作报警信号。

    温度传感器采用NTC热敏电阻RT,已知RT在0℃时阻值为333.1kΩ;5℃时阻值为258.3kΩ,则按1.5V工作电压及流过R1、RT的电流约1.5 uA,可求出R1的值。R1的值确定后,可计算出0℃时的VA值为0.5V(按图10中R1=665kΩ时),5℃时的VA值为0.42V,则VTHL=0.42V,VTHH=0.5V。若设R2=665kΩ,则按图11,可求出流过R2、R3、R4电阻的电流I=(1.5V-0.5V)/665kΩ=0.0015mA,按R4×I/=0.42V,可求出R4=280kΩ再按0.5V=(R3+R4)0.0015mA,  则可求出R3=53.3kΩ。

    本例中两个比较器采用低工作电压、低功耗、互补输出双比较器LT1017,无需外接上拉电阻。

     

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  • 单片机系统里都有晶振,在单片机系统里晶振作用非常大,全程叫晶体振荡器,他结合单片机内部电路产生单片机所需...有些晶振还可以由外加电压在一定范围内调整频率,称为压控振荡器(VCO)。晶振用一种能把电能和机械...

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压控振荡器的工作原理