线性光耦续谈-2

为了方便读者查阅，现附上HCNR200的pdf资料，以及通用接法。

HCNR200.pdf

点击此处查看原文 >>

系统分类: 模拟技术   |    用户分类:    |    来源: 原创

线性光耦续谈-1

1.简介

对于高频交流模拟信号，变压器隔离是最常见的选择，但对于支流信号却不适用。一些厂家提供隔离放大器作为模拟信号隔离的解决方案，如ADI的AD202，能够提供从直流到几K的频率内提供0.025%的线性度，但这种隔离器件内部先进行电压-频率转换，对产生的交流信号进行变压器隔离，然后进行频率-电压转换得到隔离效果。集成的隔离放大器内部电路复杂，体积大，成本高，不适合大规模应用。

模拟信号隔离的一个比较好的选择是使用线形光耦。线性光耦的隔离原理与普通光耦没有差别，只是将普通光耦的单发单收模式稍加改变，增加一个用于反馈的光接受电路用于反馈。这样，虽然两个光接受电路都是非线性的，但两个光接受电路的非线性特性都是一样的，这样，就可以通过反馈通路的非线性来抵消直通通路的非线性，从而达到实现线性隔离的目的。

2.光耦型号

市场上的线性光耦有几中可选择的芯片，如Agilent公司的HCNR200/201，TI子公司TOAS的TIL300，CLARE的LOC111等。这里以HCNR200/201为例介绍：

HCNR200和HCNR201的内部结构完全相同，差别在于一些指标上。相对于HCNR200，HCNR201提供更高的线性度。

采用HCNR200/201进行隔离的一些指标如下所示：

* 线性度：HCNR200：0.25%，HCNR201：0.05%；

* 线性系数K3：HCNR200：15%，HCNR201：5%；

* 温度系数： -65ppm/oC；

* 隔离电压：1414V；

* 信号带宽：直流到大于1MHz。

从上面可以看出，和普通光耦一样，线性光耦真正隔离的是电流，要想真正隔离电压，需要在输出和输出处增加运算放大器等辅助电路。下面对HCNR200/201的典型电路进行分析，对电路中如何实现反馈以及电流-电压、电压-电流转换进行推导与说明。

3.典型电路分析

Agilent公司的HCNR200/201的手册上给出了多种实用电路，其中较为典型的一种如下图所示：

设输入端电压为Vin，输出端电压为Vout，光耦保证的两个电流传递系数分别为K1、K2,将前级运放的电路提出来看，如下图所示：

设运放负端的电压为Vi ，运放输出端的电压为Vo，在运放不饱和的情况下二者满足下面的关系：

Vo=Voo-GVi  (1)

其中Vo是在运放输入差模为0时的输出电压，G为运放的增益，一般比较大。

忽略运放负端的输入电流，可以认为通过R1的电流为IP1，根据R1的欧姆定律得：

通过R3两端的电流为IF，根据欧姆定律得：

其中,VDD为光耦2脚的电压，考虑到LED导通时的压降，VDD基本不变，这里的作为常数对待。

根据光耦的特性，即

    K1=IP1/IF  (4)

将(2)和(3)的表达式代入上式，可得：


    上式经变形可得到：

将上述表达式代入（3）式可得：

考虑到G特别大，则可以做以下近似：

这样，输出与输入电压的关系如下：

可见，在上述电路中，输出和输入成正比，并且比例系数只由K3和R1、R2确定。一般选R1=R2，达到只隔离不放大的目的。

4.辅助电路与参数确定

上面的推导都是假定所有电路都是工作在线性范围内的，要想做到这一点需要对运放进行合理选型，并且确定电阻的阻值。

4.1 运放选型

运放可以是单电源供电或正负电源供电，上面给出的是单电源供电的例子。为了能使输入范围能够从0到VCC，需要运放能够满摆幅工作，另外，运放的工作速度、压摆率不会影响整个电路的性能。TI公司的LMV321单运放电路能够满足以上要求，可以作为HCNR200/201的外围电路。

4.2 参数确定实例

假设确定Vcc=5V，输入在0-4V之间，输出等于输入，采用LMV321运放芯片以及上面电路，下面给出参数确定的过程。

* 确定IFmax：HCNR200/201的手册上推荐器件工作的25mA左右；

* 确定R3：R3=5V/25mA=200。

点击此处查看原文 >>

系统分类: 模拟技术   |    用户分类:    |    来源: 整理

电容单位及表示方法

        电容是表征电容器容纳电荷的本领的物理量。我们把电容器的两极板间的电容差加 1 伏所需的电量，叫做电容器的电容。

        电容的符号是 C 。在 国际单位里，电容的单位是法拉，简称法，符号是 F 。一个电容器，如果带 1 库的电量时两级间的电势差是 1 伏，这个电容器的电容就是 1 法。
        很多电子产品中，电容器都是必不可少的电子元器件，它在电子设备中充当整流器的平滑滤波、电源和退耦、交流信号的旁路、交直流电路的交流耦合等。由于电容器的类型和结构种类比较多，因此，使用者不仅需要了解各类电容器的性能指标和一般特性，而且还必须了解在给定用途下各种元件的优缺点、机械或环境的限制条件等。本文介绍电容器的主要参数及应用，可供读者选择电容器种类时用。
1 、标称电容量 (CR) ：电容器产品标出的电容量值。
云母和陶瓷介质电容器的电容量较低 ( 大约在 5000pF 以下 ) ；纸、塑料和一些陶瓷介质形式的电容量居中 ( 大约在 0005μF10μF) ；通常电解电容器的容量较大。这是一个粗略的分类法。
2 、类别温度范围：电容器设计所确定的能连续工作的环境温度范围，该范围取决于它相应类别的温度极限值，如上限类别温度、下限类别温度、额定温度 ( 可以连续施加额定电压的最高环境温度 ) 等。
3 、额定电压 (UR) ：在下限类别温度和额定温度之间的任一温度下，可以连续施加在电容器上的最大直流电压或最大交流电压的有效值或脉冲电压的峰值。
电容器应用在高压场合时，必须注意电晕的影响。电晕是由于在介质 / 电极层之间存在空隙而产生的，它除了可以产生损坏设备的寄生信号外，还会导致电容器介质击穿。在交流或脉动条件下，电晕特别容易发生。对于所有的电容器，在使用中应保证直流电压与交流峰值电压之和不的超过直流电压额定值。
4 、损耗角正切 (tgδ) ：在规定频率的正弦电压下，电容器的损耗功率除以电容器的无功功率。
        这里需要解释一下，在实际应用中，电容器并不是一个纯电容，其内部还有等效电阻，它的简化等效电路如下图所示。图中 C 为电容器的实际电容量， Rs 是电容器的串联等效电阻， Rp 是介质的绝缘电阻， Ro 是介质的吸收等效电阻。对于电子设备来说，要求 Rs 愈小愈好，也就是说要求损耗功率小，其与电容的功率的夹角 δ 要小。
这个关系用下式来表达： tgδ=Rs/Xc=2πf×c×Rs 因此，在应用当中应注意选择这个参数，避免自身发热过大，以减少设备的失效性。
5 、电容器的温度特性：通常是以 20 ℃ 基准温度的电容量与有关温度的电容量的百分比表示。

补充：
1 、电容在电路中一般用 “C” 加数字表示（如 C13 表示编号为 13 的电容）。电容是由两片金属膜紧靠，中间用绝缘材料隔开而组成的元件。电容的特性主要是隔直流通交流。
电容容量的大小就是表示能贮存电能的大小，电容对交流信号的阻碍作用称为容抗，它与交流信号的频率和电容量有关。
容抗 XC="1/2"πf c (f 表示交流信号的频率， C 表示电容容量 ) 电话机中常用电容的种类有电解电容、瓷片电容、贴片电容、独石电容、钽电容和涤纶电容等。
2 、识别方法：电容的识别方法与电阻的识别方法基本相同，分直标法、色标法和数标法 3 种。电容的基本单位用法拉（ F ）表示，其它单位还有：毫法（ mF ）、微法（ uF ）、纳法（ nF ）、皮法（ pF ）。其中： 1 法拉 =103 毫法 =106 微法 =109 纳法 =1012 皮法
容量大的电容其容量值在电容上直接标明，如 10 uF/16V
容量小的电容其容量值在电容上用字母表示或数字表示
字母表示法： 1m =1000 uF 1P2=1.2PF 1n=1000PF
数字表示法：一般用三位数字表示容量大小，前两位表示有效数字，第三位数字是倍率。
如： 102 表示 10×102PF=1000PF 224 表示 22×104PF=0.22 uF
3 、电容容量误差表
符 号 F G J K L M
允许误差 ±1% ±2% ±5% ±10% ±15% ±20%
如：一瓷片电容为 104J 表示容量为 0. 1 uF 、误差为 ±5% 。
6 使用寿命：电容器的使用寿命随温度的增加而减小。主要原因是温度加速化学反应而使介质随时间退化。
7 绝缘电阻：由于温升引起电子活动增加，因此温度升高将使绝缘电阻降低。

点击此处查看原文 >>

系统分类: 模拟技术   |    用户分类:    |    来源: 整理

线性光耦在电流采样中的应用

 引言
    在现代电气测量和控制中,常常需要用低压器件去测量、控制高电压、强电流等模拟量,如果模拟量与数字量之间没有电气隔离,那么,高电压、强电流很容易串入低压器件,并将其烧毁。线性光耦HCNR200可以较好地实现模拟量与数字量之间的隔离,隔离电压峰值达8000V;输出跟随输入变化,线性度达0.01％。

2 HCNR200/201简介
    HCNR200型线性光耦的原理如图1所示。它由发光二极管D1、反馈光电二极管D2、输出光电二极管D3组成。当D1通过驱动电流I_f时,发出红外光(伺服光通量)。该光分别照射在D2、D3上,反馈光电二极管吸收D2光通量的一部分,从而产生控制电流I₁(I₁=0.005I_f)。该电流用来调节I_f以补偿D1的非线性。输出光电二极管D3产生的输出电流I₂与D1发出的伺服光通量成线性比例。令伺服电流增益K₁=I₁/I_f,正向增益K₂=I₂/I_f,则传输增益K₃=K₂/K₁=I₂/I₁,K₃的典型值为1。

3 电流检测电路
3.1 光电导模式下的电流检测电路设计
    HCNR200工作在光电导模式下的检测电流电路如图2所示,信号为正极性输入,正极性输出。隔离电路中,R₁调节初级运算放大器的输入偏置电流的大小,C₁起反馈作用,同时滤除了电路中的毛刺信号,避免HCNR200中的铝砷化镓发光二极管(LED)受到意外的冲击。但是,随着频率的提高,阻抗将变小,HCNR200的初级电流增大,增益随之变大,因而,C₁的引入对通道在高频时的增益有一定影响,虽然减小C₁的值可以拓展带宽,但是,会影响初级运算放大器的增益,同时,初级运算放大器输出的较大毛刺信号不易被滤除。R₃可以控制LED的发强度,对控制通道增益起一定作用。

3.2 光电压模式下的电流检测电路设计
    HCNR200工作在光电压模式下的检测电流电路如图3所示,信号为正极性输入,正极性输出。R₁、R₂、R₃、C₁的作用与在光电导模式下的作用基本相同。放大器A1调节电流I_f。当输入电压V_in增加时,I₁增加,同时放大器A1“＋”输入端电压增加,促使电流I_f增加。由于D1与D2之间的联系,I₁就会把“＋”输入端电压重新拉回0V,形成负反馈。如果放大器A1的输入电流很小,那么流经R₁的电流就为V_in/R₁=I₁。显而易见,I₁与V_in之间是线性比例关系。I₁稳定线性变化,I_f也稳定线性变化。

因为D3受到D1光照,I₂也跟着稳定线性变化。放大器A2和电阻R₂将I₂转化成电压V_Out=I₂×R₂。

4 运算放大器的选择
    HCNR200/201是电流驱动型器件,其LED的工作电流为1mA～20mA,因此,运算放大器A1的驱动电流也必须达到20mA,能达到这种输出电流能力的运算放大器输出级一般为双极型,因此,选双极型运算放大器较合适。同时,根据输入电压范围,也要求运算放大器有相应的共模输入和输出能力。本设计电路采用单电源供电的HA17324集成运算放大器,其输出电流可达40mA。

5 电阻器的选择
    下面讨论光电导模式下电阻器的选择。
    A1组成驱动级的等效电路如图4所示。图中,R_f是等效反馈电阻器。该等效电路是典型的同相型放大器,故U_＋=U_－,且U_＋=V_in,因此V_in=U_－。

    由图2显而易见, 
  
式中,VD1为D1的正向压降。 由图4可见,  
 
故将式(3)代入式(4)  
   
    由于器件参数的离散性,I₁近似等于0.005I_f,K₃=I₂/I₁≈1,所以,R₁、R₂、R₃尚需在估算值附近调整,力求获得最佳线性度。 
 
调节后,最佳线性度为220Ω。

6 结论
    应用线性光耦合器组成的模拟信号隔离电路的线性度好,电路简单,有效地解决了模拟信号与单片机应用系统的电气隔离问题。若驱动级、缓冲级采用组合型运算放大器,可使线性度提高。
    HCNR200可以广泛地应用在需要良好稳定性、线性度和带宽的模拟信号隔离场合。采用两片HCNR200可以工作在双极性输入/双极性输出模式;同时,还可以工作在交直流电路、变换器的隔离、热电偶的隔离、4mA～20mA模拟电流环发射/接收等多种模式下,可广泛应用在数字通讯、电压电流检测、开关电源、测量和测试工业过程控制等方面。
    将该器件用于电机电流测量,电流反馈准确、可靠,在实现电流闭环控制中发挥了作用。

点击此处查看原文 >>

系统分类: 模拟技术   |    用户分类:    |    来源: 整理

霍尔传感器的应用

摘要：介绍了闭环霍尔电流传感器的工作原理及在地面车用电源系统中的应用，实现了
对车用电源系统输出电流的隔离测量、控制，解决了地面车辆的大功率发电系统的限流保护
问题。

    关键词：闭环；霍尔电流传感器；车用电源；应用1 引言地面车用电源系统（以下简称
电源系统）输出电流的检测与控制，直接关系着电源系统工作的稳定性和可靠性，并影响车
辆的运行状况及车辆的可* 作性。由于车辆复杂的使用条件导致车用电源的负载变化较大，
随之电源的输出功率也将发生较大变化，若对电源的输出电流不加限制，会造成电源因过载
而发热，影响其功率输出，严重情况下会导致电源永久失效。

    闭环霍尔电流传感器（以下简称传感器）在车用电源系统中的应用，实现了对电源系统
输出电流的隔离测量，并通过反馈控制电源系统的输出电流。当电源的输出电流接近电源系
统的设计功率输出时，电源输出电流将不再增加，从而限制了电源系统的输出功率，保护了
电源系统不会因用电负载的变化而损坏。

    2 闭环霍尔传感器的工作原理自1879年美国物理学家Edwin Herbert Hall发现霍尔效应
以来，霍尔技术被越来越多地应用于工业控制的各个领域。随着元器件工艺技术的发展，由
霍尔器件应用开发的霍尔电流、电压传感器的性能也有了很大提高，特别是闭环霍尔电流、
电压传感器的研制成功，大大地扩展了该项技术的应用领域。

    2.1 霍尔效应及霍尔器件霍尔效应是霍尔技术应用的理论基础，当通有小电流的半导体
薄片置于磁场中时，半导体内的载流子受洛伦兹力的作用发生偏转，使半导体两侧产生电势
差，该电势差即为霍尔电压VH，VH与磁感应强度B 及控制电流IC成正比，经过理论推算有式
（1 ）关系。

    VH= （RH/d）×B ×IC（1 ）

    式中：B 为磁感应强度；IC为控制电流；RH为霍尔系数；d 为半导体厚度。

    式（1 ）中，若保持控制电流IC不变，在一定条件下，可通过测量霍尔电压推算出磁感
应强度的大小，由此建立了磁场与电压信号的联系。根据这一关系式，人们研制出了用于测
量磁场的半导体器件，即霍尔器件。

    2.2 闭环霍尔电流传感器的工作原理闭环霍尔电流传感器是利用霍尔器件为核心敏感元
件用于隔离检测电流的模块化产品，它的工作原理是霍尔磁平衡式（或称霍尔磁补偿式、霍
尔零磁通式）。众所周知，当电流流过一根导线时，将在导线周围产生磁场，磁场的大小与
流过导线的电流大小成正比，这一磁场可以通过软磁材料来聚集，然后用霍尔器件进行检测，
由于磁场的变化与霍尔器件的输出电压信号有良好的线形关系，因此，可利用霍尔器件测得
的输出信号，直接反映出导线中的电流大小，即I ∝B ∝VH（2 ）

    式中：I 为通过导线的电流； B为导线通电流后产生的磁感应强度。

    当选择适当的比例系数后，上述关系可以表示为等式。

    对于霍尔输出电压信号VH的处理，人们设计了许多种电路，但总体来讲可分为两类，一
类为开环（或称直测式、直检式）霍尔电流传感器；另一类为闭环（或称零磁通式、磁平衡
式）霍尔电流传感器。针对霍尔传感器的电路形式而言，人们最容易想到的是将霍尔器件的
输出电压用运算放大器直接进行信号放大，得到所需要的信号电压，由此电压值来标定原边
被测电流大小，这种形式的霍尔传感器通常称为开环霍尔电流传感器。开环霍尔传感器的优
点是电路形式简单，成本相对较低；其缺点是其精度、线性度较差，响应时间较慢，温度漂
移较大。为了克服开环传感器的不足，上世纪80年代末期，便出现了闭环霍尔电流传感器。

    闭环霍尔电流传感器的工作原理是磁平衡式的，即原边电流（IN）所产生的磁场，通过
一个副边线圈的电流（IM）所产生的磁场进行补偿，使霍尔器件始终处于检测零磁通的工作
状态。当原副边补偿电流产生的磁场在磁芯中达到平衡时，即N1×IN=N2 ×IM（3 ）

    式中：N1为原边线圈的匝数；N2为副边线圈的匝数。

    由式（3 ）可以看出，当已知传感器原边和副边线圈匝数时，通过测量副边补偿电流IM
的大小，即可推算出原边电流IN的值，从而实现了原边电流的隔离测量。

    3 闭环霍尔电流传感器的主要性能闭环霍尔电流传感器是近10年来出现的高技术模块化
产品，其性能大大优于开环霍尔电流传感器，同时与传统的分流器或互感器的电流测量方法
相比亦有许多优点。闭环霍尔电流传感器主要有以下特点：1 ）可以同时测量任意波形电流，
如：直流、交流、脉冲电流；2 ）副边测量电流与原边被测电流之间完全电气隔离，绝缘电
压一般为2kV ～12kV；3 ）电流测量范围宽，可测量额定1mA ～50kA电流；4 ）跟踪速度di/dt>50A/
μs ；5 ）线性度优于0.1 ％IN；6 ）响应时间<1μs ；7 ）频率响应0 ～100kHz. 4 传感
器在车用电源系统中的应用闭环霍尔电流传感器的应用范围很广，目前已成功地应用于逆变
焊机，发电及输变电设备，电气传动，数控机床等工业产品上。我们假以南京中旭的额定电
流为300A的HNC-300S型霍尔电流传感器为例，说明这种传感器的应用（传感器电参数略）。
在某型地面车辆上装备了一套独立的大功率发电系统，该发电系统设计选用了HNC －300S型
闭环霍尔电流传感器作为系统电流检测部件，通过对传感器的输出信号进行处理，设定限流
工作点，确保发电系统的输出功率不高于发电机的额定功率。闭环霍尔电流传感器HNC －300S
的应用，很好地实现了上述应用目的。

    当发电机G 输出正端汇流母线穿过HNC －300S的原边电流穿孔，由传感器HNC －300S检
测发电机的输出电流，传感器的输出IM与发电机控制盒相连，由发电机控制盒设定发电机的
输出电流控制点，依据此信号，对发电机的输出电流加以限制，避免发电机因输出功率过高
而发生故障或损坏，从而保证发电系统正常工作。

    5 结语该传感器能够满足车用发电系统对电流检测的技术要求，已在多套地面车辆的发
电系统中应用，并按相关标准进行了实验测试，测试结果受到专家的肯定。

点击此处查看原文 >>

系统分类: 模拟技术   |    用户分类:    |    来源: 转贴

S-函数相关术语

点击此处查看原文 >>

系统分类: 自由话题   |    用户分类:    |    来源: 转贴

S-函数的基本概念

点击此处查看原文 >>

系统分类: 自由话题   |    用户分类:    |    来源: 转贴

simulink心得——by 天依(研学)

我参考了几本书以及自己的一些心得，发了这个帖子，希望能对大家有所帮助。

=========================================================================================
1.变步长(Variable—Step)求解器
可以选择的变步长求解器有：ode45，ode23，ode113，odel5s，ode23s和discret．缺省情况下，具有状态的系统用的是ode45；没有状态的系统用的是discrete．
1)ode45基于显式Runge—Kutta(4，5)公式，Dormand—Prince对．它是—个单步求解器(solver)。也就是说它在计算y(tn)时，仅仅利用前一步的计算结果y(tn-1)．对于大多数问题．在第一次仿真时、可用ode45试一下．

2)ode23是基于显式Runge—Kutta(2，3)．Bogackt和Shampine对．对于宽误差容限和存在轻微刚性的系统、它比ode45更有效一些．ode23也是单步求解器．

3)odell3是变阶Adams-Bashforth—Moulton PECE求解器．在误差容限比较严时，它比ode45更有效．odell3是一个多步求解器，即为了计算当前的结果y(tn），不仅要知道前一步结果y(tn-1)，还要知道前几步的结果y(tn-2)，y(tn-3)，…；

4)odel5s是基于数值微分公式(NDFs)的变阶求解器．它与后向微分公式BDFs(也叫Gear方法)有联系．但比它更有效．ode15s是一个多步求解器，如果认为一个问题是刚性的，或者在用ode45s时仿真失败或不够有效时，可以试试odel5s。 odel5s是基于一到五阶的NDF公式的求解器．尽管公式的阶数越高结果越精确，但稳定性会差一些．如果模型是刚性的，并且要求有比较好的稳定性，应将最大的阶数减小到2．选择odel5s求解器时，对话框中会显示这一参数． 可以用ode23求解器代替。del5s，ode23是定步长、低阶求解器．

5)ode23s是基于一个2阶改进的Rosenbrock公式．因为它是一个单步求解器，所以对于宽误差容限，它比odel5s更有效．对于一些用odel5s不是很有效的刚性问题，可以用它解决．

6)ode23t是使用“自由”内插式梯形规则来实现的．如果问题是适度刚性，而且需要没有数字阻尼的结果，可采用该求解器．

7)ode23tb是使用TR—BDF2来实现的，即基于隐式Runge—Kutta公式，其第一级是梯形规则步长和第二级是二阶反向微分公式．两级计算使用相同的迭代矩阵．与ode23s相似，对于宽误差容限，它比odtl5s更有效．

8)discrete(变步长)是simulink在检测到模型中没有连续状态时所选择的一种求解器．
=========================================================================================
2.定步长(Flxed—Step)求解器
可以选择的定步长求解器有：ode5，ode4，ode3，ode2，ode1和discrete．

1)ode5是ode45的一个定步长版本，基于Dormand—Prince公式．

2）ode4是RK4，基于四阶Runge—Kutta公式．

3) ode3是ode23的定步长版本，基于Bogacki-Sbampine公式．

4) ode2是Heun方法，也叫作改进Euler公式．

5) odel是Euler方法．

6) discrete(定步长)是不执行积分的定步长求解器．它适用于没有状态的模型，以及对 过零点检测和误差控制不重要的模型．
=========================================================================================
3.诊断页（Diagnostics)
可以通过选择Simulation Parameters对话框的Diagnostics标签来指明在仿真期间遇到一些事件或者条件时希望执行的动作．
对于每一事件类型，可以选择是否需要提示消息，是警告消息还是错误消息．警告消息不会终止仿真，而错误消息则会中止仿真的运行．
（1）一致性检查
一致性检查是一个调试工具．用它可以验证Simulink的0DE求解器所做的某些假设．它的主要用途是确保s函数遵循Simulink内建模块所遵循的规则．因为一致性检查会导致性能的大幅度下阵(高达40％)，所以一般应将它设为关的状态．使用一致性检查可以验证s函数，并有助于确定导致意外仿真结果的原因．
为了执行高效的积分运算，Simulink保存一些时间步的结果，并提供给下一时间步使用．例如，某一时间步结束的导数通常可以放下一时间步开始时再使用．求解器利用这一点可以防止多余的导数运算．
一致性检查的另一个目的是保证当模块被以一个给定的t(时间)值调用时．它产生一常量输出．这对于刚性求解器(ode23s和odel5s)非常重要，因为当计算Jacobi行列式时．模块的输出函数可能会被以相同的t值调用多次．
如果选择了一致性检查，Simulink置新计算某些值，并将它们与保存在内存中的值进行比较，如果这些值有不相同的，将会产生一致性错误．Simulink比较下列量的计算值：
1）输出；
2）过零点
3）导数；
4）状态．
（2）关闭过零点检测
可以关闭一个仿真的过零点检测．对于一个有过零点的模型，关闭过零点检测会加快仿真的速度，但是可能影响仿真结果的精度．这一选项关闭那些本来就有过零点检测的模块的过零点检测．它不能关闭Hir crossing模块的过零点检测．
（3）关闭优化I/O存储
选择该选项，将导致Simulink为每个模块约I／()值分配单独的缓存，而不是重新利用援存．这样可以充分增加大模型仿真所需内存的数量．只有需要调试模型时才选择该选
项．在下列情况下，应当关闭缓存再利用；
1)调试一个C-MEX S-函数；
2)使用浮点scope或display模块来察看调试模型中的信号．
如果缓存再利用打开，并且试图使用浮点scope或display模块来显示缓存已被再利用的信号，将会打开一个错误对话框．
（4） 放松逻辑类型检验
选择该选项，可使要求逻辑类型输入的模块接受双精度类型输入．这样可保证与Simulink 3版本之前的模型的兼容性．
=========================================================================================
4.提高仿真性能和精度
仿值性能相精度由多种因素决定，包括模型的设计和仿真参数的选择．求解器使用它们的缺省参数值可以使大多数模型的仿真比较精确有效，然而，对于一些模型如果调整求解器相仿真参数将会产生更好的结果．而且，如果对模型的性能比较熟悉，并且将这些信息提供给求解器，得到的仿真效果将会提高。
（1）加快仿真速度
仿真速度慢的原因有多种．下面列举其中的一些：
1)模型中包含有MATLAB的Fcn模块．当模型包含有MATLAB的Fcn模块时，在仿真的每一时间步都会调用MATLAB的解释器，这将大大地减慢仿真的速度．因此应尽可能地使用内建的Fcn模块或者E1ementary Math模块．
2)模型中包含有M文件形式的S函数．M文件形式的S函数也将导致在每一时间步调用MATLAB的解释器．可以考虑将s函数转换为子系统或者c-MEx文件形式的s函数．
3)模型中包含有Memory模块．使用Memory模块使得变阶求解器(odel5s和odell3)在每一时间步将阶数设为1阶．
4)最大的步长太小．如果改变了最大步长．可以试试重新使用缺省值(auto)运行仿真。
5)对精度要求太高．缺省的相对容差（0.1％)通常已经足够了．对于状态值趋于0的模型．如果绝对容差设得太小．仿真时状态值在零点附近会花去太多的时间步．
6)时间尺度可能太长．减小时间间隔；
7)问题可能是刚性的．而使用的是非刚性求解器．这时可用odel5s试一下；
8)模型使用的采样时间相互之间不成倍数关系．相互之间不成倍数的混合采样时间会导致求解器采用足够小的步长，以保证采样时间符合所有的采样时间要求．
9)模型包含有代数循环．在每一时间步都会反复计算代数循环，因此这会大大地降低仿真的性能．
10）模型中将Random Number模块的输出传给了Intergrator模块．对于连续系统，在Sources库中使用Bond—limited Noise模块．
（2）改进仿真精度
要检查仿真的精度．仿真运行一段时间以后，减小相对容差到1e-4或者减小绝对容差，并重新运行它．比较两次仿真的结果．如果它们之间没有很大的差别，可以确信结果收敛．
如果经过一段时间后，仿真结果变得不稳定，可能是如下原因：
1)系统可能不稳定．
2)如果使用的是odel5s，可能需要将最大的阶数限制在2阶(求解器稳定的最大阶数)，或者试试用ode23s求解器．
如果仿真结果看起来不是很精确，可能是：
1)对于一个拥有趋于零的状态值的模型，如果绝对容差设得太大，仿真在零状态值附近花的步数太少．减小绝对容差的大小或者在Integrator对话框中为每—个状态分别调整绝对容差的设定．
2）如果减小绝对容差不能有效地提高精度，减少相对容差的大小，减小步长，增加步数．
=========================================================================================
5.处理复数信号
在缺省状态下，simulink信号值是实数．尽管如此，模型可以产生相处理具有复数值的信号．可以采取以下任何一种方法在模型中引入复数值信号．
1)由顶层瑞口从MATLAB工作空间向模型中装入复数值信号数据．
2)在模型中产生一个常数模块，并设置其值为复数．
3)产生实数信号分别对应于复数信号的实部和虚部．然后用实-虚复数转换(Real-Imag to Complex Conversion)模块将各部连成复数信号．
可以用接受复数的模块来处理复数信号，大多数simulink模块接受复数信导作为输入。

点击此处查看原文 >>

系统分类: 自由话题   |    用户分类:    |    来源: 整理

用powerPCB画的板子

最近一直在忙着做课题，好长时间没看我的博客了，今天用powerPCB画了个板，关于串口的，利用业余时间学了点powerPCB，感觉挺方便的，呵呵，刚学不长时间，有不妥的地方欢迎指教！谢谢先！

点击此处查看原文 >>

系统分类: PCB   |    用户分类:    |    来源: 原创

PCB工艺的一些小原则

1: 印刷导线宽度选择依据:
印刷导线的最小宽度与流过导线的电流大小有关:
线宽太小,刚印刷导线电阻大,线上的电压降也就大,影响电路的性能,
线宽太宽,则布线密度不高,板面积增加,除了增加成本外,也不利于小型化.
如果电流负荷以20A/平方毫米计算,当覆铜箔厚度为0.5MM时,(一般为这么多,)则1MM(约40MIL)线宽的电流负荷为1A,
因此,线宽取1--2.54MM(40--100MIL)能满足一般的应用要求,大功率设备板上的地线和电源,根据功率大小,可适当增加线宽,而在小功率的数字电路上,为了提高布线密度,最小线宽取0.254--1.27MM(10--15MIL)就能满足.
同一电路板中,电源线.地线比信号线粗.

2:
线间距:当为1.5MM(约为60MIL)时,线间绝缘电阻大于20M欧,线间最大耐压可达300V, 当线间距为1MM(40MIL)时,线间最大耐压为200V,因此,在中低压(线间电压不大于200V)的电路板上,线间距取1.0--1.5MM (40--60MIL)在低压电路,如数字电路系统中,不必考虑击穿电压,只要生产工艺允许,可以很小.

3: 焊盘: 对于1/8W的电阻来说,焊盘引线直径为28MIL就足够了,
而对于1/2W的来说,直径为32MIL,引线孔偏大,焊盘铜环宽度相对减小,导致焊盘的附着力下降.容易脱落, 引线孔太小,元件播装困难.

4: 画电路边框:
边框线与元件引脚焊盘最短距离不能小于2MM,(一般取5MM较合理)否则下料困难.

5:元件布局原则:
A 一般原则:在PCB设计中,如果电路系统同时存在数字电路和模拟电路.以及大电流电路,则必须分开布局,使各系统之间藕合达到最小在同一类型电路中,按信号流向及功能,分块,分区放置元件.

B: 输入信号处理单元,输出信号驱动元件应靠近电路板边,使输入输出信号线尽可能短,以减小输入输出的干扰.

C: 元件放置方向: 元件只能沿水平和垂直两个方向排列.否则不得于插件.

D:元件间距.对于中等密度板,小元件,如小功率电阻,电容,二极管,等分立元件彼此的间距与插件,焊接工艺有关, 波峰焊接时,元件间距可以取50-100MIL(1.27--2.54MM)手工可以大些,如取100MIL,集成电路芯片,元件间距一般为100--150MIL

E: 当元件间电位差较大时,元件间距应足够大,防止出现放电现象.

F: IC去藕电容要靠近芯片的电源地线引脚.不然滤波效果会变差.在数字电路中,为保证数字电路系统可靠工作, 在每一数字集成电路芯片的电源和地之间均放置IC去藕电容.去藕电容一般采用瓷片电容,容量为0.01~0.1UF去藕电容容量的选择一般按系统工作频率F的倒数选择.此外,在电路电源的入口处的电源线和地线之间也需加接一个10UF的电容, 以及一个0.01UF的瓷片电容.

G: 时针电路元件尽量靠近单片机芯片的时钟信号引脚,以减小时钟电路的连线长度.且下面最好不要走线.

点击此处查看原文 >>

系统分类: PCB   |    用户分类: 无分类    |    来源: 无分类