第六章信号的转换PPT课件
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第六章 信号转导--第二信使-案例
受 体
G 蛋 白
效 应 器
第 二 信 使
靶 酶 或 调 节 因 子
基因 表达 调控
长期 生理 效应
短期 生理 效应
跨膜信号传导
胞内信号传导
二、跨膜信号转换机制
1、受体（receptor）
2、G蛋白 偶联蛋白或信号转换蛋白接受 传导 反应 Nhomakorabea受体
激素 细胞壁
胞质 质膜
1、受体与信号的感受
• 受体(receptor) 是指在细胞质膜上或亚细胞组分中能与
……
生理反应
研究第二信使的方法
药理学实验
清除剂/抑制剂 激活剂
生理学实验
信号分子
水平测定
功能分析
分子遗传学
定性/定位 定量
三、胞内信号的转换
第二信使系统(second messengers)
将胞外刺激信号称作第一信使，由胞外信号激活或抑 制、具有生理调节活性的细胞内因子称第二信使。 （1）. 钙信号系统 （2）. 肌醇磷脂信号系统 （3）. 环核苷酸 cAMP信号系统
保卫细胞中的细胞骨架
1 →3: from open to close 5 →7: from close to open
知识拓展---气孔运动信号转导
Munemasa S, Hauser F, Park J, Waadt R, Brandt B, Schroeder JI. Mechanisms of abscisic acid-mediated control of stomatal aperture. Curr Opin Plant Biol. 2015, 28:154-62
4
3.活化的α亚基继而 触发效应器(如磷酸脂 酶C) 把胞外信号转换 成胞内信号
《信号的变换》课件
计算复杂度：信 号变换算法需要 大量的计算资源， 对硬件性能要求 高
实时性：信号变 换技术需要实时 处理大量数据， 对实时性要求高
准确性：信号变 换技术需要保证 信号处理的准确 性，避免失真和 误差
安全性：信号变 换技术需要保证 数据的安全性， 防止数据泄露和 攻击
未来研究方向与展望
信号变换技术的发展趋势：智 能化、高速信号变换 应用于实际工程问题？
思考题：信号变换有哪些 应用场景？
思考题：如何理解信号变 换的物理意义？
参考文献：《信号与系 统》，作者：胡广书
参考文献：《数字信号处 理》，作者：奥本海默
参考文献：《信号变换及 其应用》，作者：张贤达
THANKS
汇报人：PPT
信号变换技术的挑战：数据安 全、隐私保护、能耗问题
未来研究方向：深度学习、量 子计算、生物信号处理
展望：信号变换技术将在人工 智能、物联网、生物医学等领 域发挥重要作用
Part Seven
总结与思考题
总结本次课件的主要内容
信号变换的基本概念和分类 信号变换的数学原理和算法 信号变换的应用领域和实例 信号变换的发展趋势和挑战
《信号的变换》PPT课 件
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汇报人：PPT
目录
01 添 加 目 录 项 标 题 03 信 号 变 换 基 础 知 识 05 信 号 变 换 实 例 分 析 07 总 结 与 思 考 题
02 课 件 介 绍 04 信 号 变 换 方 法 与 技 术 06 信 号 变 换 技 术 的 发 展 趋 势
信号处理领域：信 号变换在信号处理 领域中的应用广泛， 如滤波、压缩、去 噪等。
信号分析第六章逆z变换
X a ( z) X b ( z) X ( z) 如果z p1是X ( z )的m重极点, z z z A1( m1) A1m A11 A12 X ( z) 1 Aj m m 1 2 z z p1 j 2 z p j ( z p1 ) ( z p1 ) ( z p1 ) A1( m1) z A1m z A11 z A12 z z X ( z) Aj m m 1 2 z p1 j 2 z p j ( z p1 ) ( z p1 ) ( z p1 )
n=m-1
1 d i 1 X ( z) A1i ( z p1 ) m (i 1)! d z i 1 z z p 1
n=1
n=o单极点
z
z k (k 1)( k 2) (k n 1) k n p1 (k ) n 1 n! ( z p1 )
z z
z a k (k ) 因果 za z a k (k 1) 反因果 za
X
例
z2 已知X ( z ) ， ROC : z 2, 求x k 。 ( z 1)( z 2)
第 9 页
X z 除以z
X z 将 展开为部分分式 z
X (z) z z ( z 1)( z 2) X z A B z z 1 z 2
第
11 页
H ( z)
K11 e z ( z e )
j 2
j1
j
K11 e
j1
z )
( z e
j 2
K12 e z z e
j1
j
j 2
K12 e
j 2
第六章cAMP 信号转导.PPT
在原核生物，通过 σ因子的磷酸化，
促进转录。
在真核生物：
• PKA进入核内，磷酸化组蛋白，使基 因开放。
• PKA磷酸化转录因子，调节基因表达。 如CREB、CREM、ATF等。
转录调节
（六） cAMP对细胞增殖与分化的调 节
cAMP通过PKA可调节细胞生长与 增殖，但其作用因细胞类型而异。
对增殖调节的细胞特异性与cAMP和 MAPK信号通路之间的相互作用有关。
UCR GAF GAF
GAF GAF
PDE各亚型结构模式图
PDE2A subunit contains a GAF A and a GAF B domain. The GdoAmFaiAn form a dimer interface. The two GAF B domains are faaprart and contain the cGMP-binding sites.
（四）cAMP-PKA信号转导通路 1. 细胞膜上存在受体、G蛋白、AC ； 2. 胞外的信号被受体接受，通过Gs 或Gi
传递给AC ，使其活化或抑制； 3. AC 被激活后，产生cAMP，cAMP激
活PKA，使蛋白质磷酸化，产生细胞反应； 4. cAMP被PDE水解而信号终止。
胞外信号
受体 G蛋白 AC
GC 有两类：
可溶性GC （soluble GC ， sGC）
膜结合GC （membrane GC ，mGC 或Particulate GC ，pGC）
mGC种类及功能
受体
组织分布
配体
功能
GC-A
血管平滑肌, 内皮细胞, 神经系统, 肾上腺, 肾,
脾, 心脏
ANP, BNP
降低动脉压， 降 低血容量， 抑制心 肌 细胞生长
促进转录。
在真核生物：
• PKA进入核内，磷酸化组蛋白，使基 因开放。
• PKA磷酸化转录因子，调节基因表达。 如CREB、CREM、ATF等。
转录调节
（六） cAMP对细胞增殖与分化的调 节
cAMP通过PKA可调节细胞生长与 增殖，但其作用因细胞类型而异。
对增殖调节的细胞特异性与cAMP和 MAPK信号通路之间的相互作用有关。
UCR GAF GAF
GAF GAF
PDE各亚型结构模式图
PDE2A subunit contains a GAF A and a GAF B domain. The GdoAmFaiAn form a dimer interface. The two GAF B domains are faaprart and contain the cGMP-binding sites.
（四）cAMP-PKA信号转导通路 1. 细胞膜上存在受体、G蛋白、AC ； 2. 胞外的信号被受体接受，通过Gs 或Gi
传递给AC ，使其活化或抑制； 3. AC 被激活后，产生cAMP，cAMP激
活PKA，使蛋白质磷酸化，产生细胞反应； 4. cAMP被PDE水解而信号终止。
胞外信号
受体 G蛋白 AC
GC 有两类：
可溶性GC （soluble GC ， sGC）
膜结合GC （membrane GC ，mGC 或Particulate GC ，pGC）
mGC种类及功能
受体
组织分布
配体
功能
GC-A
血管平滑肌, 内皮细胞, 神经系统, 肾上腺, 肾,
脾, 心脏
ANP, BNP
降低动脉压， 降 低血容量， 抑制心 肌 细胞生长
《信号的转换》课件
采样：将数字信号 转换为时间离散、 幅度连续的信号
量化：将采样得到 的信号幅度离散化
编码：将量化后的 信号转换为二进制 码
滤波：将二进制码 转换为模拟信号， 并进行滤波处理以 消除噪声和干扰
Part Four
信号的放大与缩小
信号放大的原理和方法
信号放大原理：通 过增加信号的振幅 来提高信号的强度
整形原理：通过改变信号的波形，使其满足一定的要求 滤波方法：低通滤波、高通滤波、带通滤波、带阻滤波等 整形方法：限幅滤波、均值滤波、中值滤波、最小二乘滤波等 应用领域：通信、雷达、图像处理、信号处理等领域
滤波器和整形器的应用场景
电力系统：用于电力系统的 滤波和整形，提高电力系统 的稳定性和可靠性
音频处理：用于音频信号的 滤波和整形，提高音质和音
信号的转换
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汇报人：PPT
目录
01 添 加 目 录 项 标 题
03
模拟信号与数字信号 的转换
05 信 号 的 调 制 与 解 调
07 信 号 的 转 换 技 术 展 望
02 信 号 转 换 的 基 本 概 念 04 信 号 的 放 大 与 缩 小 06 信 号 的 滤 波 与 整 形
特点：具有连续性、无限性、 时间相关性
优点：易于获取、处理和传输
缺点：易受干扰、精度有限、 存储困难
数字信号的定义和特点
特点：抗干扰能力强，传输 质量高，易于处理和存储
数字信号的表示：二进制编 码，如0和1
数字信号：由一系列离散的、 量化的、可编码的信号组成
数字信号的应用：通信、计 算机、电子设备等领域
模拟信号转换为数字信号的方法
清华大学数字信号处理课件--第六章7双线性变换法
c c ctg
c
2
特定频率处频率响应严格相等，可以较准确地 控制截止频率位置
3、逼近情况
1）s c
1 z 1 z
1 1
c
1 e 1 e
j j
jc tg
2
j
s平面虚轴
2） z
cs cs
z平面单位圆
z (c )
2 2 2
0
0
缺点： 除了零频率附近， 与 之间严重非线性
1）线性相位模拟滤波器
非线性相位数字滤波器
2）要求模拟滤波器的幅频响应为分段常数型，不 然会产生畸变 分段常数型模拟滤波器 经变换后仍为分段常数 型数字滤波器，但临界 频率点产生畸变
1 1 / T
2 tg
1
1 1 c
预畸变
给定数字滤波器的截止频率 1 ，则
1 c tg
1
2
按 1设计模拟滤 波器，经双线性 变换后，即可得 到 1 为截止频率 的数字滤波器
6、模拟滤波器的数字化方法
H ( z) H a (s) 1 z 1 Ha c 1 1 z
c j c j
(c )
2
s平面
0
z 1 z 1 z 1
z平面 单位圆内 单位圆外 单位圆上
左半平面
0 0
右半平面
虚轴
4、优缺点
优点：避免了频率响应的混迭现象
c tg
2
s 平面与 z 平面为单值变换
0 0
1 1
i 1, 2,..., m
可分解成并联的低阶子系统
《信号与系统》-第六章 傅里叶变换的应用-PPT课件
n s p a n , , , X R , X = 1 n 11 22 n n
A X = A A ……谱方法 i i i i i i i
i 1 i 1 i 1
n
n
n
8
§6.1 傅里叶系统函数
n-
jn t 1 V H j n e n 1
算子谱 特征函数
与 线 性 代 数 中 的 谱 方 法 相 对 应 。
（特征根）
9
§6.1 傅里叶系统函数
– 若vtL , ,则 vt Vejtdf ,
1 - +
yt T vt V T ejt df
+ -
V Hejtdf htvt
-
+
10
§6.2 无失真传输
• 1.
vt
A s i n t B s i n t 1 2
H ( s )
Yt
C s i n t s i n t D 1 1 2 2
1 2 C s i n t D s i n t 1 2 1 2
t0
o
t0
t
t
15
0
§6.3 理想低通滤波器
Y(t)
• 阶跃响应： 1
o
t
o
t0
yt S a t d 0
t
t0
t
– B 2 等效带宽 m i n y t a x y t , t 2 m – t r 上升时间， r – B tr 4
A X = A A ……谱方法 i i i i i i i
i 1 i 1 i 1
n
n
n
8
§6.1 傅里叶系统函数
n-
jn t 1 V H j n e n 1
算子谱 特征函数
与 线 性 代 数 中 的 谱 方 法 相 对 应 。
（特征根）
9
§6.1 傅里叶系统函数
– 若vtL , ,则 vt Vejtdf ,
1 - +
yt T vt V T ejt df
+ -
V Hejtdf htvt
-
+
10
§6.2 无失真传输
• 1.
vt
A s i n t B s i n t 1 2
H ( s )
Yt
C s i n t s i n t D 1 1 2 2
1 2 C s i n t D s i n t 1 2 1 2
t0
o
t0
t
t
15
0
§6.3 理想低通滤波器
Y(t)
• 阶跃响应： 1
o
t
o
t0
yt S a t d 0
t
t0
t
– B 2 等效带宽 m i n y t a x y t , t 2 m – t r 上升时间， r – B tr 4
能量变换与信号变换课件
第一节 信息与能量
从信息在时空上的传输可知，信息的传输必须依靠 物质或能量。信息的传输可分为时间（时刻）内的传 输和空间内的传输两种方式。 时间传输：书写、印刷、记录。记忆及存储等为信息； 空间传输：从微米甚至更小到千百万公里距离上信息 的传输。
两种信息传输的方法都是利用物质或能量来实现的。
例如，书信、电子计算机的穿孔卡片和穿孔纸带。磁 化的磁带等是利用物质传输信息的，而谈话时发出的 声振动、电缆传送的电流脉冲等则是利用能量传输信 息。
能量变换与信号变换课件
第二节 被测量与能量变换
传感器从被测对象索取能量进行变换时，在某种 程度上传感器对被测对象的状态产生影响导致误差。
有能量损失
（如热电偶测温）
原理存在系统误差 （重力摆测周期 T＝2π L/g θ 0） 环境误差
传感器器件误差 （弹性元件非线性，电子器件）
传感器输出端的负载从传感器索取能量也是造成 系统误差的原因之一。
能量变换与信号变换课件
第一节 信息与能量
（１）当被测对象的物理状态与某种形式的能量有关时，
从被测对象的状态所获得的信息中，便可确定传感器 得到的能量与信息的相互关系。例如：应用热电偶测 量温度，将热电偶与被测对象接触，这时热量便从被 测对象传向热电偶，直至热平衡，热电偶得到与被测 温度有关的热量并将它转换为电动势，通过测量电路， 最后显示出温度值。 （2）当被测对象的物理状态与某种形式的能量无关时， 为了测量，则需要对被测对象施加一定的能量，根据 其响应的情况来获得有关被测对象的信息。例如，采 用一般光电式传感器测量物体的位置，它是利用传感 器发出的光照射被测物体，根据被测物体的反射光量 的变化便可测出物体的位置。这时，传感器的受光能 量与发光能量之比便包含着位置的信息。
从信息在时空上的传输可知，信息的传输必须依靠 物质或能量。信息的传输可分为时间（时刻）内的传 输和空间内的传输两种方式。 时间传输：书写、印刷、记录。记忆及存储等为信息； 空间传输：从微米甚至更小到千百万公里距离上信息 的传输。
两种信息传输的方法都是利用物质或能量来实现的。
例如，书信、电子计算机的穿孔卡片和穿孔纸带。磁 化的磁带等是利用物质传输信息的，而谈话时发出的 声振动、电缆传送的电流脉冲等则是利用能量传输信 息。
能量变换与信号变换课件
第二节 被测量与能量变换
传感器从被测对象索取能量进行变换时，在某种 程度上传感器对被测对象的状态产生影响导致误差。
有能量损失
（如热电偶测温）
原理存在系统误差 （重力摆测周期 T＝2π L/g θ 0） 环境误差
传感器器件误差 （弹性元件非线性，电子器件）
传感器输出端的负载从传感器索取能量也是造成 系统误差的原因之一。
能量变换与信号变换课件
第一节 信息与能量
（１）当被测对象的物理状态与某种形式的能量有关时，
从被测对象的状态所获得的信息中，便可确定传感器 得到的能量与信息的相互关系。例如：应用热电偶测 量温度，将热电偶与被测对象接触，这时热量便从被 测对象传向热电偶，直至热平衡，热电偶得到与被测 温度有关的热量并将它转换为电动势，通过测量电路， 最后显示出温度值。 （2）当被测对象的物理状态与某种形式的能量无关时， 为了测量，则需要对被测对象施加一定的能量，根据 其响应的情况来获得有关被测对象的信息。例如，采 用一般光电式传感器测量物体的位置，它是利用传感 器发出的光照射被测物体，根据被测物体的反射光量 的变化便可测出物体的位置。这时，传感器的受光能 量与发光能量之比便包含着位置的信息。
信号的发生和信号的转换(精选)PPT文档共89页
。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
信号的发生和信号的转换 （精选）
26、机遇对于有准备的头脑有特别的 亲和力 。 27、自信是人格的核心。
28、目标的坚定是性格中最必要的力 量泉源 之一， 也是成 功的利 器之一 。没有 它，天 才也会 在矛盾 无定的 迷径中 ，徒劳 无功。- -查士 德斐尔 爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿．丘吉 尔。 30、我奋斗，所以我快乐。--格林斯 潘。
信号的发生和信号的转换 （精选）
26、机遇对于有准备的头脑有特别的 亲和力 。 27、自信是人格的核心。
28、目标的坚定是性格中最必要的力 量泉源 之一， 也是成 功的利 器之一 。没有 它，天 才也会 在矛盾 无定的 迷径中 ，徒劳 无功。- -查士 德斐尔 爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿．丘吉 尔。 30、我奋斗，所以我快乐。--格林斯 潘。
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第二节 电压比较电路
1、运放的工作状态 比较器电路中的运放一般在开环或正反馈条件 下工作，运放的输出电压只有正和负两种饱和 值，即运放工作在非线性状态。在这种情况下， 运放输入端“虚短”的结论不再适用，但“虚 断”的结论仍然可用(由于运放的输入电阻很 大）。 2、电压比较器的类型 常用的电压比较器有零电平比较器、非零电平 比较器、滞回比较器和窗口比较器等电路。
捕捉时间
关断时间
限制了电路的工作 速度
第一节 采样保持电路
采样保持电路的基本性质 组成： 1. 模拟开关 2. 模拟信号存储电容 3. 缓冲放大器
第一节 采样保持电路
ui ,uo
O fs(t)
O Ts
a)
uo
f(t)
t
t
模拟信号采样
采样保持电路
对采样保持电路的主要要求： 精度和速度
为提高实际电路的精度和速度，可从元件和 电路两方面着手解决。
滞后电平可调，合理选择大小，使之稍大于预计的干抗信号，就可消除 振铃现象。但不可太大，否则检测误差太大。
电压比较电路
三 窗口比较电路
R1
UZ
E
UR1
VS
RP
UR2
R2
Uo
-1
#
“1”
+1 N1 Uo1
&
-1
#
+1 N2 Uo2
Uo O “0”
ui
单方向多个阈值
U
U R2
U R1
ui
四、比较电路的应用
电压比较器的性能指标
(1）阈值电压：比较器输出发生跳变时的输 入电压称之为阈值电压或门限电平。
(2）输出电平：输出电压的高电平和低电平。 (3）灵敏度：输出电压跳变前后，输入电压
之差值。 (4）响应时间：输出电压发生跳变所需的
时间称之为响应时间。
电压比较器的分析方法
运放两个输入端电压差 近似等于零是比较器输出 电压发生跳变的临界条件
1、单限比较器电路的应用
某仪器中过热检测保护电路
2、滞回比较器电路的应用
某电磁炉电路中电网过电压检测电路部分
3、窗口比较器电路的应用
采用上面窗口比较器可 以区分三极管β是否在 需要范围内，比如记为 合格范围为 50<β＜100，其它β<50 或β>100均要取出，则 可用发光二极管亮表示 一种越限极警，不亮记 为可通过即β合格。
uP
uO T
uo U1 U2
t
R2
R7
VS2
R6
uo
T1 T2
R5
-E
-U
VS1
VS3
O
t
UC(t)
1 R1C
t 0
uidt
T1
R1C(U1 ui
U2)
Ru1Ci T1 U1 U2
当 R1 2(R3 rce) 时
ui
U1 U2
f0T1R1C(U11U2)ui
应用：在调频，锁相和A/D变换等许多技术领域得到非
常广泛的应用。
指标：额定工作频率和动态范围，灵敏度或变换系数，
非线性误差，灵敏度误差和温度系数等
电压频率转换电路
积分复原型 组成：积分器、比较器和积分复原开关等
V
R3
uC
O
C
R9
U1
t
U2
ui R1
∞
R4
∞
-
uC
-
R8
+ + N1
+ uP + N2
作业：利用窗口比较器设计一分选 阻值在1000±10Ω 范围内的测试电 路。
比较器作为接口电路的应用 1、不同通讯方式间电平的转换 2、不同仪器间的电平转换
第三节 电压频率转换电路
V/f 转换器
定义：V/f (电压/频率)转换器能把输入信号电压转换成
相应的频率信号，即它的输出信号频率与输入信号电 压值成比例，故又称为电压控制(压控)振荡器(VCO)。
a)
un
UR
ui Uo
MN
PQ
电压比较电路
二 滞回比较电路（正反馈阈值）
两个阈值：
R ui
R2
UR
-1 #
+1
Uo
R1
Uo
O
U1 U2 ui
a)
b)
单方向单阈值
门限电平：
U1URR1R 1R2UOL R1R 2R2 U2URR1R 1R2UOH R1R 2R2
滞后电平
UU 2U 1R 1R 2R 2(U OH U O)L
元件性能的影响和要求
存储电容
选用介质吸附效应小和泄漏电阻大的电容器，如聚苯乙 烯，钽电容和聚碳酸脂电容器等。(原因：当电路从采样 转到保持，介质的吸附效应会使电容器上的电压下降，被 保持的电压低于采样转保持瞬间的输入电压，峰值检波器 复位时，电容放电，介质吸附效应会使放电后的电容电压 回升，引起小信号峰值的检波误差。电容器的泄漏电阻引 起电容上的保持电压随时间逐渐减小，降低保持精度）
总结
模拟开关：要求模拟开关的导通电阻小， 漏电流小，极间电容小和切换速度快。
存储电容：要选用介质吸附效应小的和泄 漏电阻大的电容。
运算放大器：选用输入偏置电流小、带宽 宽及转换速率（上升速率）大的运算放大 器；输入运放还应具有大的输出电流
第二节 电压比较电路
1、电平比较电路 2、滞回比较电路 3、窗口比较电路
第六章 信号转换电路
第一节 采样保持电路 第二节 电压比较电路 第三节 电压频率转换电路
信号转换电路
从信息形态变化的观点将各种转换分为三种： ① 从自然界物理量到电量的转换 ② 电量之间的转换 ③ 从电量到物理量的转换
第一节 采样保持电路
基本性质
u0 uuiitt0
采样期 保持期 0为(发 t 出保持命） 令的
(1）根据输入电压使输出电压跳变的条件估 算 阈值电压（门限电平）。
(2）根据具体电路，分析输入电压由高到低 和由低到高变化时输出电压变化的规律。
(3）画传输特性。传输特性是反映比较器输 出电压与输入电压关系的曲线。
(4）根据输入电压的波形和传输特性画输出 电压的波形。
电压比较电路
一 电平比较电路（单阈值比较器） （a）差动比较电路
元件性能的影响和要求
1、输入输出缓冲器 2、模拟开关 3、电容
元件性能的影响和要求
输入输出缓冲器
特别需注意的参数：
∞
输入偏置电流、输入 阻抗、最大输出电流
∞
-
S
+
-
+
+ N2
uo
以及带宽，上升速率 ui
+ N1
C
等性能参数。
Uc
元件性能的影响和要求
模拟开关的性能参数
为了得到高质量的采样保持电路，场效应模拟开关 的速度应快，极间电容，夹断电压或开启电压，导通 电阻和反向漏电流等参数都应小。
Uo
ui
UR
当UR＝0时，此 电路为过零比 较电路（鉴零
器）
-1 +1
a)
# Uo
u i< U R
u i> U R
O UR
ui
b)
图 6-12 电压比较器及其特性
电压比较电路
一 电平比较电路 （b）
ui
Байду номын сангаас
R1
∞
R2
Σ-
求和比较电路（阈值
U
+
Uo
+
可变）
R
优点：阈VR值 可RR变12 V 缺点：振零现象