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電路設計經驗分析

1.放大器的正反饋與負反饋。

在電路設計中,不小心把負反饋畫成正反饋了,如果從原理公式推導來看,結果應是一樣的,可是測量過程會發現,正反饋的輸出端總是在11~12V之間,(放大器的供電電壓為+-12V),這是因為正反饋的輸入輸出端是個一直跟隨增大的關系,直到增大到所能輸出的最大值(即供電電壓值)。

于電子工程師來說,放大器是很常用的一個器件,上層差分放大器一點點電壓的微動都會引起末級放大電路的大變化,最后級的功率管功率增大。

由于放大器具備了這個功能,就要引入負反饋來使放大器平穩的工作,也就是說要把輸出引入到輸入讓輸入知道后級的狀態,而且后級一般是要告訴最前級需要向反方向調節。這樣就構成了一個負反饋的閉環控制系統。這樣的系統是一個穩定的系統。

而放大器的正反饋一般用來做振蕩器,配合負反饋一起用的,如果正反饋過大,再在強電壓下和大負載下,放大器就會燒毀。

2.放大電路必須是個完整回路,否則輸出可能是供電電壓值。

3.如果輸出電壓紋波較大時,即使換了較大的濾波電容依然不見好轉,那么試試去掉這個濾波電容。

4.測量放大電路輸出時,去掉不必要的負載,或者輸出與其他負載間加上小電阻。

5.電源模塊選擇。我的需求:需要電壓3.3V,+5V,-5V,電源要求:鋰電池。負載電流:正電源大于500mA,負電源大于200mA,工作時間:保證設備存放一個月后,仍然能夠工作5~10分鐘。據此找到合適的電池(另外要滿足國軍標要求,比如溫度,抗震性,抗沖擊性等)。

市場上每節鋰電池電壓范圍大概3.7~4.2V,根據我們空間和電池容量要求,最后選擇三節電池串聯,然后用降壓模塊生成所需電壓:+5,和-5.

首先,對于穩壓模塊,電池廠家愿意提供(畢竟賺錢多點嘛),我個人也咨詢了一些穩壓模塊廠家,國外的vicor是著名電源管理方面的商家,但是只是做大功率電源。另外有發過的GAIA,最小功率4W,這些廠家的電源模塊都比較貴,最少也要1000左右。國內有金升陽,有小功率的,價格便宜些。但是,考慮到我們這個小功率,這個電壓完全可以自己做到。最后選擇TI的幾個DC-DC芯片,輸入為12V,輸出為+5V,滿足要求的有:TPS62133/143/153/163/173,TPS62112,LM2593hv等。TI沒有找到由正電壓轉負電壓的,從凌特找了幾個,滿足要求的有:LT3580,LT8045,LT1931等,另外LT1983簡單易用,但是輸出電流最大只有100mA,當溫度升高時,電流會下降,可能不夠用了。

6.關于芯片功耗。一般會滿足功率守恒。比如負載在3.3V時需要的電流為300mA,那么在5V時的電流需求為3.3V*300mA/5V。具體要看芯片的DAtasheet,負載電流包括負載的輸入電流,和輸出電流,輸出取決于其負載。不過,電壓越大,越耗電,所以根據電量要求,我們將12V降為正負5伏,而不是用正負12V。

7.關于閉環控制系統。一般來說,在合理的結構和適當的系統參數下,一個系統的暫態過程多屬于衰減震蕩過程,即被控量變化很快并產生超調,經過幾個震蕩后,打到新的穩定工作狀態。為了滿足生產工藝要求,往往要求系統的暫態過程不僅是穩定的,并且進行的越快越好,振蕩程度越小越好。前者是振蕩過程的穩定性問題,后者是暫態過程的性能問題。這些都是設計閉環控制系統時必須研究的問題。

8.什么是建立時間(settling time)。建立時間(settling time)就是對于一個振蕩的信號穩定到指定的最終值所需要的時間。在運放閉環電壓增益為1,規定負載并階躍大信號條件下,運放輸出電壓達某一特定值范圍所需的時間定義為settling time

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