电磁波检测仪高速采样电路
在大多数电子设备中,对系统电压进行监视是非常重要的电磁波检测仪,这样可保证处理器和其它IC在系统上电时被复位,还可以监测到电压的下降核辐射仪,从而把代码执行过程中出现问题的概率降到最小,避免存储器发生冲突或者系统工作不正常。在高端产品中,系统中各电源的上电顺序也很关键。正确的上电顺序可以避免闭锁(latch-up)现象的发生,从而防止系统出现问题而导致一些重要元件的损坏,如微控制器(μC)、 DSP、ASIC和微处理器等。通常要实现这里所说的正确加电次序和监视功能,往往需要一个或多个监控芯片。 在以往的电子设备中,这些功能常常是借助上电复位电路和微处理器监控电路来实现的。近年来,随着系统电源电压种类的增多,实现上述功能所需的器件数目也越来越多,因此系统变得越来越复杂,成本也会提高,还会增大电路板面积。以上问题可以通过外接开关(如MOSFET)来解决。在小功率产品中,可采用p沟道MOSFET。通常p沟道MOSFET比n沟道MOSFET要贵一些,但是使用简单。由于n沟道MOSFET的导通电阻更低,可以减小开关两端的电压降,故适合于大电流产品,也可用于给工作电压非常低的内核供电。但是,要想充分发挥n沟道MOSFET的开关性能,电源电压还要足够高电磁波检测仪,这样才能为栅极-源极提供适当的电压。系统中如果没有这样较高的电源电压,可采用电源排序器MAX6819/MAX6820来控制顺序上电过程电磁波测试仪,其内部的电荷泵可以保证栅极-源极之间的电压为5V。这个压降对一些系统来说是太高了,因此电路板设计人员有时就干脆将稳压器数目翻番,以避免出现上电顺序方面的问题。集成化系统管理芯片 一种解决电源监视和上电顺序控制的最简单的办法就是采用高度集成的、EEPROM可配置的系统管理芯片,如MAX6870。该芯片集成了电源电压检测、电源上电顺序控制和简化余量过程所需的全部功能。MAX6780的灵活性体现在:可以很方便的改变多个输入的电压门限、可以任意改变电源上电顺序、可以把输入任意配置为开漏、推挽或者加强型电荷泵结构、可以把其数字输入和数字输出设置为高电平有效或者低电平有效,此外,在余量过程中输出既可被禁止也可设为预定的状态。人工复位输入允许测试技术人员手动控制所有的输出。该集成电路的余量输入可用于锁存各输出的当前状态电磁波检测仪,防止系统在余量过程中复位。通过对相关EEPROM寄存器进行编程的方法,也可用余量输入来把各输出设为预定状态。MAX6870还有4kb的用户EEPROM,用来保存一些其它内容,如电路板序列号、电路板版本号和其它信息。
此外,MAX6870还有配置寄存器和配置EEPROM。在项目样机开发阶段,可以把要修改的数据写入配置寄存器,系统配置就会马上改变。如果需要保存这些修改,可以随后再写入到配置EEPROM中。如果需要把配置EEPROM的数据重新调入噪音计,可以通过软起动或者硬启动的方法重新启动系统。在启动过程中,系统会把EEPROM的数据下载到配置寄存器。在使用过程中,对于晶体管调节器,最好使用汽车说明书中指定的调节器,如果采用其他型号替代,除标称电压等规定参数和原调节器相同外,代用调节器必须和原调节器的搭铁形式相同,否则,发电机可能由于励磁电路不通而不能正常工作。对于集成电路调节器电磁波检测仪,必须是专用的,是不能替代的。
电压调节器的调压原理 由交流发电机的工作原理我们知道,交流发电机的三相绕组产生的相电动势的有效值最基本的电压基准源电路如图1(a)、稳压管的击穿特性如图1(b)所示。由图1(b)可见,不同稳压值的击穿特性并不相同,4V以下稳压管的击穿特性非常“软”(动态电阻可高达100Ω以上),其端电压随通过电流的不同、变化很大;而6V以上的特性就非常“硬”、尤以8V左右的特性最硬(动态电阻约4~15Ω),击穿电压越高动态电阻也越大,例如30V稳压管的动态电阻约为50~100Ω。 在要求稳定性极高的应用场合、可以考虑选用自恒温电压基准LM199/299/399系列,其稳定电压典型值为6.95V、动态电阻典型值0.5Ω、LM199/299温度系数<1ppm/℃。LM399温度系数<2ppm。其最大的优点是温度系数极小电磁波检测仪,可以说是几乎不受环境温度的影响。这是因为在其基片上除集成了一个能隙式电压基准外。还另外制造了一个加热、控温电路,工作时需单独对加热电路供电、即可自动将芯片加热并控温在90℃ ,因此只要环境温度的变化在85℃以下、可以认为芯片的环境温度没有变化.自然不会产生温度漂移。为保证恒温效果.在其金属壳外另加了一个由保温材料聚砜制造的隔热外壳.其管脚排列如图2所示.典型应用电路如图3所示。使用LM399时应注意的是照度计,因其温度系数是有保证的.决定基准电压精度的主要矛盾转移到动态电阻上。在要求基准精度极高时.为基准芯片供电的工作电流必须恒定。如果如图3所示,基准芯片工作电流是由电源通过电阻提供,则要求供电电源必须恒定。笔者在研制高精度控温设备时发现,仅由普通三端稳压器如LM7809等次稳压供电的电源.在市电波动较大时其稳定度是不够的。相关实验数据如附表所示: 由附表测试数据可见,市电±10%波动时、因7809输出电压仍有约86mV的变化,致使LM399基准芯片的工作电流亦产生微小变化。由于LM339的动态电阻并不为零,市电±10%的波动已造成基准电压约78 uV的变化。在高精度控制系统中.基准电压几个uV的变化就可能使系统精度超差。因此,在要求高稳定度的应用场合,最好对LM399的供电电源进行二次稳压,电路如图4所示。中运算放大器的实际电路如图3所示,该运放电路是由M11~M17组成的二级运算放大器,其中M11~M15组成的差分放大器是一级放大器,M16和M17组成共源极放大器作为放大器的第二级。差分放大器的输出接在M17的栅极。M11为差分放大器提供电流,M12和M13是一对PMOS差分输入,M14和M15组成的电流镜作为有源负载。电容C1是补偿电容电磁波检测仪,一般取5pF。为本文利用标准CMOS工艺设计的基准电路。该电路主要由启动电路、和式电流产生电路、有效负载电路构成。电路的基本原理是利用高性能和式电流源产生高电源抑制比的PTAT电流,再利用NMOS和PMOS管的两个阈值电压VTHN和VTHP具有相同方向,但不同数量的温度系数设计了一种基于不同VTH值的新型CMOS基准。本文主要介绍其基本概念、工作原理及典型工作电路,并介绍一些常用的电压比较器。
什么是电压比较器
电压比较器(以下简称比较器)是一种常用的集成电路。它可用于报警器电路、自动控制电路、测量技术,也可用于V/F变换电路、A/D变换电路、高速采样电路、电源电压监测电路、振荡器及压控振荡器电路、过零检测电路等。简单地说, 电压比较器是对两个模拟电压比较其大小(也有两个数字电压比较的,这里不介绍),并判断出其中哪一个电压运放可以做比较器电路,但性能较好的比较器比通用运放的开环增益更高,输入失调电压更小,共模输入电压范围更大,压摆率较高(使比较器响应速度更快)。另外,比较器的输出级常用集电极开路结构,如图6所示电磁波检测仪,它外部需要接一个上拉电阻或者直接驱动不同电源电压的负载,应用上更加灵活。但也有一些比较器为互补输出,无需上拉电阻。从图7可看出,要改变阈值温度TTH十分方便,只要相应地改变VTH值即可。VTH值增大,TTH增大;反之亦然风速仪,调整十分方便。只要RT确定,RT的温度特性确定,则R1、R2、RP可方便求出(设流过RT、R1及R2、RP的电流各为0.1~0.5mA)。
2.窗口比较器
窗口比较器常用两个比较器组成(双比较器),它有两个阈值电压VTHH(高阈值电压)及VTHL(低阈值电压),与VTHH及VTHL比较的电压VA输入两个比较器。若VTHL≤VA≤VTHH,Vout输出高电平;若VA《VTHL,VA》VTHH,则Vout输出低电平电磁波检测仪,如图10所示。图10是一个冰箱报警器电路。冰箱正常工作温度设为0~5℃,(0℃到5℃是一个“窗口”),在此温度范围时比较器输出高电平(表示温度正常);若冰箱温度低于0V或高于5℃,则比较器输出低电平,此低电平信号电压输入微控制器(μC)作报警信号。 |