改进型回转器_电容非线性磁心仿真模型
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Bouc-Wen模型和反演装置应用在压电传动装置上来补偿非线性磁滞现象摘要——现在提出一个新的方法用来补偿压电陶瓷材料的非线性磁滞现象。
基于反演预算的方法,该方法避免了反演模型用于现有的问题。
因此,补偿易于实施,只要直接模式是可用,就不需要额外的计算。
该补偿技术,对于Bouc-Wen方程组模拟的磁滞现象很有价值实验人员注意——这些来,许多研究人员正在研究微米/ 纳米级压电晶体的非线性迟滞现象。
尽管高分辨率和高速度的材料的磁滞现象受限于准确性,但是如果反馈控制律可以很轻松地提高性能,它们将应用于微米/纳米级和微小型系统方便传感器。
一方面,准确、高带宽传感器不仅昂贵,而且庞大(仪、光学传感器)。
另一方面,可积传感器对噪音高度敏感,并且易碎(应变片)。
传感器、前馈控制技术已被使用。
这些技术代表了包含在一个整合的观点,但现有的方法很难实现复杂的计算和运行。
在本文中有三个明确的目标:(1)在微米/纳米级实现高性能的需要(2)避免使用庞大的传感器,(3)需要的是易于计算和控制的技术因此本文的内容关键在于设计一种前馈补偿控制器,并且它方便计算和操作。
当然,即使我们提出一个应用对应到具体的压电驱动器,提出的方法同样适用于其他的Bouc-Wen的表达建模系统。
关键词——磁滞现象补偿、Bouc-Wen模型、反演的方案、压电传动装置一介绍压电材料,尤其是PZT材料,在微米/纳米级的发展研究很有价值。
这是由于压电陶瓷提供高分辨率,高带宽,低成本,处理简单所致。
不幸的是,压电陶瓷表现出强烈的非线性磁滞现象,最后不得不妥协制动器的精度并且产生不需要的谐波。
反馈控制技术似乎是最好的方式,它能够触及到整体的实质性东西(准确性、重复性、干扰和不确定性影响振动排斥、拒绝,等等)。
(1)(2)然而,反馈给微小系统,如微米/纳米执行机构受限于传感器难以整合,而高带宽和足够精确的传感器过于庞大,并且很难制作和非常昂贵(干涉仪,三角光传感器、cameramicroscopes测量系统,等等)。
一种频率稳定的改进型CMOS环形振荡器
汪东旭, 孙艺
(上海交通大学电子工程系, 上海200030)
摘要:
在分析传统的环形振荡器和一种改进型CMOS环形振荡器的基础上,提出了一种线路简单的环形振荡器。
它的振荡频率随电源电压的变化很小,线路简单,具有很强的实用性。
通过仿真,得到了电源电压和振荡频率的对应关系,取得了满意的结果。
关键词:
模拟电路 CMOS 集成电路环形振荡器仿真振荡频率工作原理
1 引言
环形振荡器因其结构简单而用于许多集成电路芯片的设计, 但其振荡频率受电源电压变化的影响很大, 当电源电压降低50%时,频率下降50%以上。
用石英晶体稳定振荡频率固然有效, 但要外接晶体且占用两个管脚,
给芯片设计带来面积和成本的增加。
因此, 改进环形振荡器的频率稳定性就显得十分有意义。
用稳压电源通过稳定电压来达到稳定振荡频率的方法是通常的想法, 但电路复杂性大大增加, 并且难以稳定大的电压变化范围。
本文提出一种简便易行的方法, 改进了传统的CMOS环形振荡器, 可大大改善因电源电压变化较大时引起的振荡频率严重变化的现象, 有利于芯片中电子系统的稳定工作, 在芯片设计中有着相当广泛的应用前景。
2 原理
传统环形振荡器原理传统的环形振荡器电路如图1所示, 由奇数级有一定时延的反相器首尾相连组成。
每级反相器都有一个负载电容C, 以造成输入和输出间的时延。
奇数级的时延造成的负反馈使电路产生振荡。
图2 (a)为CMOS环形振荡器中的反相器及负载电容的电路。
CMOS反相器对电容进行充放电造成的时延可从上升沿时间和下降沿时间来分析。
目录前言 (1)工程概况 (1)正文 (1)3.1设计的目的和意义 (1)3.1.1设计目的 (1)3.1.2设计意义 (1)3.2克拉泼电容三点式振荡电路的基本原理 (1)3.2.1 振荡器组成原则 (1)3.3.2改进型电容三点式(克拉泼振荡器)的由来 (2)3.2.3 克拉泼振荡器的电路分析 (2)3.2.4克拉泼振荡器的起振条件 (3)3.2.5克拉泼振荡器的振荡频率 (3)3.2.6克拉泼振荡器的电容参数影响 (4)3.3设计方法和内容 (5)3.3.1电容三点式和改进型电容三点式仿真比较 (5)3.3.2克拉泼振荡器电容参数改变对波形的影响 (6)3.5结论 (7)致谢 (7)参考文献 (8)前言振荡器用于产生一定频率和幅度的信号,它不需要外加输入信号的控制,就能自动的将直流电能转化为所需要的交流能量输出。
振荡器的种类很多,根据产生振荡波形的不同,可分为正弦波振荡器和非正弦波震荡器。
正弦波振荡器从组成原理来看,可分为反馈振荡器和负阻振荡器。
正弦波振荡器的作用是产生频率稳定、幅度不变的正弦波输出。
以LC谐振回路作为选频网络的反馈振荡器称为LC正弦振荡器。
三点式振荡器属于LC振荡器的一种,由于电容三点式频率调节不便引起电路工作性能的不稳定使该电路只适宜产生固定频率的振荡,所以选择了改进型电容三点式(克拉泼电路),即在电容三点式电路的基础上,在谐振回路的电感支路上串联一个可调电容。
此次设计的电路是建立在反馈电路基础之上的,在熟悉了改进型电容三点式的原理下,对电路进行仿真,由输出波形比较它们的不同,最后得出可调电容的值越大,振荡频率稳定度越高。
振荡器在现代科学技术领域有着广泛的应用,例如,在无线电通信、广播、电视设备中来产生所需要的载波和本机振荡信号;在电子测量仪器中用来产生各种频段的正弦信号。
工程概况此次课程设计是在multisim软件下对改进型电容三点式克拉泼电路的输出波形进行仿真。
由于振荡器的种类很多,适用的范围也不相同,但它们的基本原理都是相同的,都由放大器和选频网络组成,都要满足起振,平衡和稳定条件。
高频改进型电容三点式正弦波振荡器完整版(2)2.摘要 (2)1 设计方案选择及讨论 (2)1.1振荡电路的选择及简要分析.................... 错误!未定义书签。
1.2带载电路的选择及简要分析.................... 错误!未定义书签。
2各部分设计及原理 . (3)2.1放大器及选频网络的设计及分析 (6)2.2缓冲级的设计与原理 (7)3 总原理图及其调试 (7)3.1总原理图 (8)3.2调试及结果分析 (8)4心得体会 (10)参考文献 (11)附录I 元件清单 (12)附录Ⅱ仿真图样 (13)随着科学技术的发展,科学研究以及日常生活中对于振荡器的需求程度也越来越高。
我们的信号发生器中的正弦波发生器就是以这种形式制作的。
振荡器也会继续并长期的被人们利用着去改变我们的世界。
本次设计主要是用三极管搭建的可手动调成克拉伯,西勒振荡器,并用晶振替代电感以进一步提高电路振荡的稳定性,并且该电路还要实现一定带载能力,有100欧姆的负载情况下有1V以上的峰峰值输出。
关键词:振荡器正弦波带载能力1 设计方案选择及讨论1.1振荡电路的选择及简要分析首先,本设计需要先设计出克拉伯与西勒的晶体振荡器电路。
并在其可手动调控部分加上开关以进行手动控制。
克拉伯振荡器,是电容式三点振荡器的一种改进形式,其主要优点是频率较为稳定。
电路图如下:图1.1.1 克拉伯振荡电路其中,振荡频率由选频回路中的C1,C2,C3,以及L共同决定,选频回路总电容为:1/C=1/C1+1/C2+1/C3 ;由于C1,C2电容值相较于C3比较大,所以其总电容值主要由C3决定,即C=C3,又振荡频率f=1/2π(√LC)=1/2π(√LC3)。
克拉伯振荡器的特点在于其振荡频率较为稳定,频率系数非常小,大概在1.2到1.3之间。
但由于没有使用任何可调电阻,所以克拉伯振荡器是没有办法大范围改变频率的,这也是它的一个缺点。
南京航空航天大学仿真实验报告课程名称电路实验与实践实验名称基于PSpice的回转器实验仿真班级 0312207 姓名惠琦学号031220732 实验组别同实验者实验日期实验地点评定成绩审阅老师一、实验目的1.加深对回转器特性的认识,并对其实际应用有所了解。
2.研究如何用运算放大器构成回转器,并学习回转器的测试方法。
二、实验原理1.回转器是理想回转器的简称,它能将一端口上的电压(电流)“回转“成另一端口上的电流(电压)。
端口变量之间的关系为:I1=gU2 或u1=-ri2I2=-gU1 u2=ri1式中:r、g 为回转系数,r 为回转电阻,g 为回转电导。
2.两个负阻抗变换器实现回转器:用电阻接入时:Rin=1/(g2RL)一般情况:Zin=1/(g2ZL)回转电导:g=1/R三、实验仿真软件OrCADPSpice四、实验步骤1.测回转电导 g:实物实验步骤:回转器输入端接信号发生器,调得 US=1.5V(有效值),输出端接负载电阻 RL=200Ω,分别测 U1,U2,I1,求 g。
仿真步骤:原理图如下,搭建如图原理图并运行仿真,观察并记录U1,U2,I1,求回转电导g。
2.记录不同频率下 U1、I1 的相位关系:实物实验步骤:回转器输出端接电容,C 分别取 0.1μ F、0.22μ F,用示波器观察 f 分别为 500Hz、1000Hz 时 U1 和 I1 的相位关系。
仿真步骤:原理图如下,其中电压源为VSIN(适合暂态分析),分析设置中选择暂态分析Transient,取合适的时间,用标记Mark功能标记U1 和I1(实际标记的是采样电阻旁的电压),对 C 分别取 0.1μ F、0.22μ F,对f分别取500Hz、1000Hz(在VSIN中修改FREQ参数),进行暂态分析,观察并记录波形。
3.测由模拟电感组成的并联谐振电路的 Uc~f幅频特性:实物实验步骤:取 C1=0.1μ F 经回转器成为模拟电感,另取 C=0.22μ F,则f0=1.073kHz,符合要求。
!"#$%&电路仿真中变压器模型的使用张东辉!,"严萍!高迎慧!孙鹞鸿!(!#中国科学院电工研究所!$$$%$"#中国科学院研究生院!$$$&’)摘要详细阐述了()*+,-电路仿真中变压器模型的使用方法和注意事项,包括通用线性变压器模型、由线性磁心模型构成的线性变压器模型、具有磁滞现象和饱和特性的非线性磁心构成的非线性变压器模型。
还介绍了利用电压控制电压源和电流控制电流源构成的具有交流和直流传输特性的理想变压模型。
另外,提出了利用模型编辑器建立非线性磁心模型的两种方法:参数提取法和试错法,并且设计了测试电路对磁心模型进行测试。
关键词计算机辅助分析()*+,-变压器./0’引言利用计算机辅助设计的方法设计电力电子电路,可以提高设计工作的生产率和设计质量[!]。
()*+,-仿真软件以其通用性、准确性和高效性等优点在电力电子电路辅助分析领域发挥了重要的作用。
变压器和磁性元件是电力电子电路中重要的组成部分,如何在电路仿真中使用它们往往决定了仿真结果对实际电路指导作用的正确与否。
()*+,-仿真软件中包含多种变压器,其中线性变压器(12345+6-78)和由线性磁心(95+6:-78)构成的线性变压器在特定情况下可以当作理想变压器使用["]。
由非线性磁心构成的非线性变压器存在磁滞现象和饱和特性,应用时可以很好地反映实际情况。
另外,电力电子电路进行稳态分析和小信号分析时常常需要直流变压器模型,实际电路中却不存在,可以通过电压控制电压源和电流控制电流源构成理想变压器模型。
()*+,-仿真软件包含模型编辑器(4;<-=.<+>;8)组件,可以利用模型编辑器对非线性磁心的!?"回线进行修改,当符合要求时提取@+=-):0>A -8>;6参数,根据参数选取所需要的磁心。
还可以利用试错法(B 8+7=76<.88;8),通过修改@+=-):0>A -8>;6参数来测试!?"回线是否符合要求,根据最后确定的@+=-):0>A -8>;6参数选取磁心进行试验研究。
回转器电路设计(完整版,包括pspice仿真电路以及实验⼤数据)航空航天⼤学电路实验报告回转器电路设计姓名:李根根学号:031220720⽬录⼀、实验⽬的 (2)⼆、实验仪器 (2)三、实验原理 (2)四、实验要求 (3)五、⽤pspice软件进⾏电路仿真并分析 (5)六、实验容 (9)七、实验⼼得 (11)⼋、附件(Uc – f 图) (12)⼀、实验⽬的1.加深对回转器特性的认识,并对其实际应⽤有所了解。
2.研究如何⽤运算放⼤器构成回转器,并学习回转器的测试⽅法。
⼆、实验仪器1.双踪⽰波器2.函数信号发⽣器3.直流稳压电源4.数字万⽤表5.电阻箱6.电容箱7.⾯包板8.装有pspice软件的PC⼀台三、实验原理1.回转器是理想回转器的简称。
它是⼀种新型、线性⾮互易的双端⼝元件,其电路符号如图所⽰。
其特性表现为它能够将⼀端⼝上的电压(或者电流)“回转”成另⼀端⼝上的电流(或者电压)。
端⼝变量之间的关系为I1 = gu2 u1 = -ri2I2 = gu1 u2 = ri1式⼦中,r,g称为回转系数,r称为回转电阻,g称为回转电导。
2.两个负阻抗变换器实现回转器图中回转电导为:四、实验要求先利⽤pspice软件进⾏电路仿真,(提⽰:仿真时做瞬态分析,信号源⽤Vsin ,做频率分析时,信号源⽤VAC)然后在实验室完成硬件测试:1.⽤运算放⼤器构成回转器电路(电路构成见实验教材p216图9-24,其中电阻R的标称值为1000Ω),测量回转器的回转电导。
2.回转器的应⽤——与电容组合构成模拟电感。
3.⽤电容模拟电感器,组成⼀个并联谐振电路,并测出谐振频率以及绘制其Uc~f幅频特性曲线。
具体要求:1.回转器输⼊端接信号发⽣器,调得Us=1.5V(有效值),输出端接负载电阻RL=200Ω,分别测出U1、U2及I1,求出回转电导g。
试回答改变负载电阻以及频率的⼤⼩对回转电导有何影响?2.回转器输出端接电容,C分别取0.1µF和0.22µF,⽤⽰波器观察频率为500Hz、1000Hz 时U1和I1的相位关系,解释模拟电感是如何实现的。
改进型电容三点式振荡电路的设计姓名:班级:学号:摘要高频信号发生器主要用来向各种电子设备和电路提供高频能量或高频标准信号,以便测试各种电子设备和电路的电气特性。
高频信号发生器主要是产生高频正弦振荡波,故电路主要是由高频振荡电路构成。
振荡器的功能是产生标准的信号源,广泛应用于各类电子设备中。
为此,振荡器是电子技术领域中最基本的电子线路,也是从事电子技术工作人员必须要熟练掌握的基本电路。
本次课设设计了改进型电容三点式高频振荡器,介绍了设计步骤,比较了各种设计方法的优缺点,总结了不同振荡器的性能特征。
使用Protel2004DXP制作PCB板,并使用环氧树脂铜箔板和FeCl3进行了制板和焊接。
使用实验要求的电源和频率计进行验证,实现了设计目标。
关键词:电容三点式、西勒电路、Protel、印制电路板1 实验原理1.1 振荡的原理三点式LC 正弦波振荡器的组成法则(相位条件)是:与晶体管发射极相连的两个电抗元件应为同性质的电抗,而与晶体管集电极—基极相连的电抗元件应与前者性质相反。
图1-1所示为满足组成法则的基本电容反馈LC 振荡器共基极接法的典型电路。
当电路参数选取合适,满足振幅起振条件时,电路起振。
当忽略负载电阻、晶体管参数及分布电容等因素影响时,振荡频率osc f 可近似认为等于谐振回路的固有振荡频率o f ,即osc f =(1)式中 C 近似等于1C 与2C 的串联值1212C C C C C ≈+ (2)图1-1 电容反馈LC 振荡器由图1-1所画出的分析起振条件的小信号等效电路如图1-2所示。
图1-2 分析起振条件的小信号等效电路由图1-2分析可知,振荡器的起振条件为:e L e L m ng g ng g n g +=+>'''1)(1 (3) 式中 '011,//L e L e eg g R R r ==0e R 为LC 振荡回路的等效谐振电阻;电路的反馈系数 112f C k n C C =≈+ (4)由式(3)看出,由于晶体管输入电阻e r 对回路的负载作用,反馈系数f k 并不是越大越容易起振,反馈系数太大会使增益A 降低,且会降低回路的有载Q 值,使回路的选择性变差,振荡波形产生失真,频率稳定性降低;所以,在晶体管参数一定的情况下,可以调节负载和反馈系数,保证电路起振。
大家好,今天我们来谈谈在pspice的仿真中,一些磁性元件的应用。
因为电感元件的参数比较单一,而且在仿真中,主要是仿真元件的电子特性。
所以,这里就不谈电感,而主要讨论一下变压器和耦合电感的问题。
我发现,不少朋友在使用pspice仿真的时候,只会使用元件库中的几个理想化的耦合电感和变压器模型,却不会用那种带磁芯参数的耦合电感和变压器。
下面让我们画一张原理图,把常用的理想化的和非理想话的耦合电感及变压器包含进去,进行一个仿真比较,这样才能掌握模型的特点,从而在实际工作中运用在这张原理图中,我们一共放置了5个耦合电感和变压器模型。
其中左边的2个是理想化的,右边三个是非理想化,模拟的是带着实际的磁芯的磁性元件,磁芯的规格是3C90材质的ER28L。
有必要先简单说一下耦合电感这个模型,让一些刚入门的朋友便于自己动手尝试。
在图中的K1、K2、K3就是以耦合电感为核心构造的几个变压器。
我们构造这种变压器的时候,需要放置一个耦合电感模型K_Linear或K_Break或一个带磁芯的耦合电感模型例如K3所用的ER28L_3C90这个模型。
然后需要根据实际的需要放置一个电感模型作为绕组,有几个绕组就放几个电感模型,但对于一个耦合电感模型,绕组不能超过6个。
下面说说这几个模型的设置。
左边两个理想化模型:K1:耦合电感模型为K_Linear,绕组为L1和L2,必须双击K_Linear模型在其参数L1中输入L1,在参数L2中输入L2,才能实现两个绕组的耦合。
耦合系数设定为1,说明是完全耦合。
电感L1和L2的电感量,就代表绕组的电感量。
我们设定L1为250uH,L2为1000uH。
这就意味这初级与次级的匝比为1:2。
因为电感量之比是匝比的平方。
TX1:采用理想变压器模型XFRM_LINEAR,这个模型只有两个绕组,双击模型后设定耦合系数为1,两个绕组的电感量也分别设定为250uH和1000uH。
右边的非理想化模型:K2:采用的耦合电感模型为KBreak,同样还需要放置两个电感,这里是L3和L4,双击KBreak 的模型,设定耦合系数为1,参数L1为L3,参数L2为L4,把参数Implementation设置为ER28L_3C90。
基于MATLAB的开关磁阻电动机非线性动态模型仿真
陈新;郑洪涛;蒋静坪
【期刊名称】《电气传动》
【年(卷),期】2002(032)006
【摘要】文章基于开关磁阻电动机磁化特性提出了一种新型SRM非线性动态模型.根据这种SRM非线性动态模型,在Matlab/Simulink环境下对SRM、功率变换器及其控制系统进行了建模和仿真,仿真结果如实地反映了SRM的实际工作状况.【总页数】3页(P52-53,56)
【作者】陈新;郑洪涛;蒋静坪
【作者单位】浙江大学;浙江大学;浙江大学
【正文语种】中文
【中图分类】TM3
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基于 INA282 的集成电压电流检测电路设计与优化摘要:集成化、微小化是自动化仪表的发展趋势,双向电流检测器INA282因其宽共模输入、高抗共模信号能力,使得电流表可在不使用隔离电源的情况下对共电源系统进行在线测量,很好地解决各个功能表之间不能相互独立工作的问题,适合于智能仪表集成设计。
详细给出了基于INA282的多表头设计过程,并对调试过程中出现的数字显示不稳,芯片容易烧坏等问题进行了分析和优化设计,利用外并电阻中点接地和加TVS管的输入全对称结构,有效地降低了共模输入影响,提高了系统性价比。
经测试,电流误差小于1.5%,电压误差小于2%,制成集成仪表模块嵌入到自主研发的实验箱中,工作稳定可靠。
关键词:INA282;优化设计;全对称结构;共模抑制比;仪表集成引言近年来,磁性器件在开关变换器中的应用研究发展迅速,特别是磁集成技术成为提高变换器性能新的研究方向。
所谓磁集成技术,是将电路拓扑中分离磁性元器件(包括储能电感和功率变压器等)集成在一个磁芯结构中。
研究表明[9-10],通过适当的反向耦合方式,合理的参数设计,该技术不仅可以有效地减小磁性器件体积和损耗,而且在特定条件下,还可减小输出纹波电流、提高系统动态响应。
另一方面,随着微处理器的飞速发展,对其供电用电压调整模块(VRM)的性能要求愈来愈高,由于电压调整模块的负载电流不断增加,同时输出电压要求不断降低,因此,两相并联VRM逐渐不能满足低电压、大电流的发展趋势。
多相并联VRM(一般指三相至六相并联)由于其具有分散各相电流应力,进一步减小输出总电流纹波,提高输出纹波频率等优点,逐渐地被采纳。
但是,如何将磁集成应用到多相磁集成中至今仍没有取得突破性进展,特别是关于多相磁集成的磁路分析和仿真建模等问题仍需要深入地研究。
1产业链结构更趋平衡近些年,在我国集成电路产业总体规模持续扩张的过程中,产业链结构也得到了一定程度的优化。
在设计、制造、封装测试三个细分产业链环节中,设计和制造的技术含量更高,封装测试的附加值相对较低。