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山东电子设计竞赛教育,iNET,2,联系,姓名:严少敏电话:1531590818 QQ:994046 email:qfn uyan ,inet,3,agenda,案例设计分析,软件系统设计,硬件系统设计,信号分析和信号处理,系统设计概述,iNET,4,系统设计概述,EleSys,人,iNET,5,系统设计概述,iNET,6,系统设计概述,iNET,7,系统设计概述,iNET,8,系统设计概述,iNET,9,系统设计概述,iNET,10,信号分析和处理,iNET,11,信号类型,输入和输出信号,电源信号和非电气信号,强信号和弱信号,直流和交流信号,电压和电流信号,模拟和数字信号,iNET,12,信号的理论分析,目的:输入信号分析,信号调理电路中电源信号的滤波处理分析输出信号构建,信号滤波电路构建,时域和频域信号,iNET,13,信号的理论分析,傅立叶级数表示非正弦周期量可以表示为一系列不同频率的正弦的和。电力电子技术中遇到的非正弦周期量通常满足布氏系列扩展条件。iNET,14,信号的理论分析,iNET,15,信号的理论分析,iNET,16,信号的理论分析,iNET,17,信号的理论分析,周期半波余弦信号,iNET,18,信号的理论分析,iNET,19,信号的理论分析,iNET,20,信号的理论分析,iNET,21,信号收集,选择原则:根据系统设计要求、环境、成本等。iNET,22,霍尔传感器,测试对象:需要隔离处理的大电流,高压交叉,直流信号。设计注意:大多数霍尔传感器需要双电源,需要两个电源。通常为正负12V、正负9V、正负5V示例CSM025AY霍尔电流传感器CS040GT霍尔电流传感器CS600B霍尔电流传感器VSM025A霍尔电压传感器参考设计,iNET,23,变压器,测试对象:需要隔离处理的大电流,高压交流信号。示例:ZMPT101电压互感器ZMPT111电流互感器参考设计,iNET,24,取样电阻,电阻分压应用实例:低压,非绝缘,低成本应用设计注意:1)小型电容滤波器处理2)精度1%精密取样电阻3)精密电阻的功率参考设计。iNET,25,取样电阻,电阻系列应用领域:小电流,非绝缘,低成本应用领域设计注意:1)高压侧电流取样2)低压侧电流取样(一般运算放大器,差动放大电路)3)准确度1%精密取样电阻4)精密电阻的功率参考iNET,26,取样电阻,iNET,27,环境测量传感器,温度环境温度测量热水温度传感器,湿度测量浓度测量照明,Pt100,DS18B20,热电偶等。iNET,28,电机速度测量,角度测量,距离测量,位置测量,旋转编码器光电码盘测量位置,测量精度,iNET,29,特殊功能传感器,iNET、30、信号调节、设计原则:根据AD特性、电源、性能价格等三个方面。iNET、31、AC、DC信号的过滤器调理、基本概念、过滤器:通过有用的频率信号,同时抑制或衰减无用频率信号的电子设备。有源过滤器:由有源设备组成的过滤器。,定义滤波电路传递函数,示例,模式,振幅-频率响应,相位角度,相位-频率响应,组延迟响应,iNET、32、AC、DC信号的过滤器调节、低通(LPF)、高通(HPF)、带通(BPF)、阻塞(BEF)、全通(APF)和iNET、33、AC、DC信号的滤波调理、二次主动低通滤波电路、传递函数、滤波电路传递函数、(等比)、iNET,34,AC,DC信号的滤波调理,传递函数,这称为传递带增益,特征角频率,等效质量系数,iNET,35,AC,DC信号的滤波调理,替代,传递函数的频率响应:iNET、36、AC、DC信号过滤器调节、幅频响应、规格化幅频响应曲线、iNET,37,交流信号负调节,iNET,38,交流信号负调节,iNET,39,交流信号负调节,iNET,40,交流信号负调节,iNET,41,交流信号负值调节,inet,42,交流信号负调节,iNET,43,交流信号负值调节,iNET,44,交流信号负值调节,iNET,45,交流信号负值调节,iNET,46,交流信号负值调节,iNET,47,交流信号负值调节,iNET,48,交流信号负值调节,inet,49,交流信号可变直流信号调节,iNET,50,交流信号频率调节,iNET,51,信号放大和缩小,放大和范围缩小后的信号驱动能力,iNET,52,信号输出,iNET,53,弱信号输出,模拟信号输出,DA转换器数字信号输出绝缘信号非绝缘信号输出驱动器LED强信号输出驱动器继电器,iNET,54,强信号输出,单相桥PWM逆变电路具有谐波角度频率,格式,n=1,3,5,如果k=0、2、4,n=2、4、6,如果为,k=1,3,5,PWM波没有低谐波,每个频率仅包含c及其附近的谐波,2c,3c等。振幅的最大影响是角频率为c的谐波分量。单相PWM桥逆变电路输出电压谱,iNET,55,强电信号输出,三相桥式PWM逆变电路分析更多公用载波信号应用时,输出线电压中包括的谐波角频率为,格式,n=1,3,5,如果为,则k=3 (2m-1) 1m=1,2,N=2,4,6,不包括低谐波。没有载波角频率c的整数倍数的谐波,谐波中振幅较高的r和2。三相桥式PWM逆变电路输出线电压谱图,iNET,56,强电信号输出,谐波分析摘要实际电路中采样时间的错误,以及为防止同相上下桥臂直通而设置的死区的影响,使谐波分布变得更复杂,谐波含量比理想条件稍多,甚至产生少量子谐波。SPWM波形中包含的谐波主要是角频率在c,2c及其附近的谐波,如果调制信号波不是正弦波,而是其他波,则该谐波由两部分组成,一部分是信号波本身谐波分析的结果,另一部分是对信号波的调制引起的谐波。iNET,57,使用模拟工具,iNET,58,硬件系统设计,iNET,59,硬件系统设计,iNET,60,电源系统设计,电源系统设计的必要性,电源系统设计的目的,电源系统设计要求,电源系统设计工具,电源系统设计示例,iNET,61,电源系统设计需要,iNET,62,电源系统设计的目的,强大的电力,弱电源隔离,模拟,数字电源隔离,iNET,63,电源系统设计要求,需要与强干扰信号(例如继电器、马达驱动器等)的5V、15V、12V、24V、数字和模拟电源系统隔离。是一些传感器15V、12V电源系统,需要与模拟数字电源系统隔离。运算放大器、传感器等的5V、-5V、12V、-12V、15V、-15V模拟电源系统必须与数字电源系统一起通过单点、0欧姆电阻、磁珠。用于数字系统的5V、12V、3.3V、1.8V等电源系统。,iNET,64,电源系统设计工具,iNET,65,电源系统设计工具,iNET,66,电源系统设计工具,iNET,67,电源系统设计工具,iNET,68,电源系统设计工具,iNET,69,电源系统设计工具,iNET,70,电源系统设计示例,inet,71,电源系统设计示例:lm 2940-5/3.3/1.8 ASM 1117-5/3.3/1.8 lm 1117-5/3.3/1.8 lm 7812,inet,72,电源系统设计示例,公司产品,iNET,73,电源系统设计示例,公司产品,iNET,74,电源系统设计示例,公司产品,iNET,75,电源系统设计示例,公司产品,iNET,76,输入信号调理电路,AC,DC,高功率,弱电,行业标准,非行业标准,快速更改,缓慢更改,iNET,77,输入信号调理电路,iNET,78,输入信号调理电路,数字信号调理电路,模拟信号调理电路,iNET,79,数字信号调理电路,隔离,降噪,iNET、80、数字信号调节电路、隔离、速度因素,常用光纤耦合器:TLP541、PC817、HCPL4504、TLP181、TLP250等。隔离电路必须考虑双电源完全隔离问题,否则将成为信号电流或振幅的调整电路。光电耦合包括模拟、数字、数字、非绝缘、iNET,81,数字信号调理电路,iNET,82,数字信号调理电路,TLP250,iNET,83,数字信号调理电路,HCPL4504,iNET,84,数字信号调理电路,自隔离ADUM2400,iNET,85,数字信号调理电路,自隔离ADUM5402,iNET,86,数字信号调理电路,encerinputilofilting,inet,87,模拟信号调理电路,AC,DC,隔离,未隔离,有源过滤器,快速变化,缓慢变化,被动过滤器,iNET,88,模拟信号调节电路,弱电流信号,信号调节电路,模拟AD输入端口(单,差分),数字输入IO端口,iNET,89,模拟信号调理电路,如果AD是单端输入,则需要将AC/DC信号切换为单端信号输入,所需电路包括二级有源滤波电路、有源传播整流电路和AD736芯片。如果AD芯片是差分输入,则信号源必须是差分输入,并且具有良好的共模抑制性能。,iNET,90,模拟信号调理电路,iNET,91,op放大器是什么?运算放大器是线性系统中最常见的设备运算放大器的高度密集型,因此,无需知道运算放大器内部发生的运算放大器标志,就可以设计复杂的功能。简单的形状,很多指示器。iNET,92,操作器,电子系统中运算放大器的位置,iNET,93,操作器,op放大器功能Op放大器外部分离元件=放大器:信号变化幅度缓冲:隔离输入和输出,阻抗匹配(高输入阻抗,低输出阻抗)过滤器:过滤器不需要的频率元件过滤:噪声和干扰各种计算功能:积分,微分inet,95,op放大器,运算放大器opa opa XXX:operational amplifiers包含精密op放大器,高速op放大器;Thsxxx:高速应用程序和OPA高速op放大器的区别:电压范围更大的TLV/TLC/TLE: op放大器:TLV(2.7-16V,CMOS),TLC通用/高速比较器和ADC/DAC buf XXX:缓冲仪表放大器in axxx: instrumentation,difference,andcurrentsensingamplifiers增益控制放大器PGA XXX:rcvxx 33604-20mA接收器LOGxxx:对数放大器IVCxxx:积分放大器DRVxxx:驱动放大器(PWM、线路驱动等)。iNET,96,操作器,理想的运算放大器,iNET,97,操作器,实际运算放大器,iNET,98,操作器,直流指示器,Op放大器的直流准确度最直观的故障电压-由相同端和相反端不匹配引起的输入级固有电压差异,越小,偏置电流-偏移输入晶体管所需的基准电流(BJT)或栅极电流(jft),入口以使输入级正常工作iNET、99、op放大器,要求最大输出大小和电源导轨之间有一定的净空或净空,以免输出被切断到顶/底。输入也是如此。此余量从数mV到数v不等,具体取决于运算放大器的输出结构。iNET、100、op放大器、导轨到导轨输入/输出Rail-RailInput/Output窄电源电压系统非常有用,例如电池电源系统如何从3.3V电源获得3V的动态范围。iNET、101、op放大器、轨道-轨道输入和输出op放大器(OPA365)、输入和输出振幅非常接近电源线,但不能完全到达。导轨输出op放大器(如OPA335)可以非常接近电源线,但不能完全到达。在顶部标高上,输入1.5V的净空。非轨道运输(如UA741、LM324、OP27)需要在高和低级别输入和输出,以确保没有上下切割。iNET,102,op放大器,自身零点,零点温度漂移

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