電氣工程與自動化專業(yè)英語翻譯.doc

2.1翻譯：電子系統(tǒng)基于模擬原則形成一個重要的類的電子設(shè)備。模擬電子系統(tǒng)在調(diào)頻接收器(FM)是一個常見的例子,盡管現(xiàn)代接收器包含當然數(shù)碼組件,傳播信號模擬。輸入一個調(diào)頻接收器是一個調(diào)頻信號。信號是一個模擬,也就是說,它是一個連續(xù)函數(shù)的時間和可以有任何振幅。許多信號電儀器,如。電壓表,電流表,瓦特計和示波器也利用模擬技術(shù),至少在這部分。反饋是一個重要的概念在模擬電子。反饋是一種技術(shù),通過獲得的模擬系統(tǒng)可以交換其他等受歡迎的品質(zhì)更廣泛的帶寬和線性。沒有反饋,模擬系統(tǒng)如FM或電視接收機,最多也只能提供性能較差。運算放大器是一種重要的組件在模擬電子?；镜臉?gòu)建塊模擬電路的加上運算放大器。在這一章中,我們將介紹一些常見的應(yīng)用程序的運算放大器。理解反饋的好處提供了基礎(chǔ)的欣賞許多使用放大器在模擬電子。2.21：許多制造商市場放大系統(tǒng)在積體電路包。許多不同的集成電路(ic)是可用的。其中的一些被設(shè)計用來執(zhí)行一個特定的系統(tǒng)功能。這包括諸如照看作為放大器,線性信號放大器,和功率放大器。其他ICs可能執(zhí)行作為一個完整的系統(tǒng)。電力經(jīng)營只有有限數(shù)量的外部組件都需要完整的系統(tǒng),低功率音頻放大器和興奮劑放大器是這些設(shè)備的例子。 一個運算放大器或運算放大器是一種高性能、直接耦合放大器電路包含幾個晶體管設(shè)備。整個組裝是建立在一個小硅襯底和打包作為一個集成電路。ICs的這種類型能夠高增益信號放大從直流至幾百萬赫茲。一個運放是模塊化的,多級放大裝置。操作放大提供了基本的建筑模塊。這種類型的集成電路能夠高增益信號放大從直流至幾百萬赫茲。一個運放是模塊化的,多級放大裝置。操作放大提供了基本的建筑模塊模擬電路以同樣的方式,也沒有和NAND蓋茨是數(shù)字電路基本構(gòu)建塊。2.2.2 運算放大器有幾個重要屬性。他們的開環(huán)增益的能力范圍,在200000年與一個輸入阻抗約2 m。輸出阻抗是相當?shù)偷?數(shù)值范圍50或更少。他們的帶寬,或者能夠放大,是相當不同的頻率。增益做,然而,有一個趨勢下降,或輾軋,頻率就會上升。 內(nèi)部建設(shè)一個運放相當復雜,通常包含大量的離散的組件。內(nèi)部電路的一個運放可以分為三個功能單元。圖2 1顯示了一個簡化的圖的內(nèi)部功能一個運放。注意,每個函數(shù)都封裝在一個三角形。電子圖表使用三角形表示綠林放大功能。這個圖表顯示,在放大器有三個基本放大功能。這些函數(shù)通常稱為階段的放大。一個放大級包含一個再保險更積極的設(shè)備和所有相關(guān)的組件需要實現(xiàn)放大。 第一階段,或輸入一個運放的,通常是一個差分放大器。這個放大器有兩個輸入,土體標示V1和V2火箭。它提供高增益的信號差異提供給兩個輸入和低增益對常見的信號,同時應(yīng)用兩個輸入。輸入阻抗是高到任何應(yīng)用信號。放大器的輸出通常是兩個信號的振幅和180相等的階段。這可以被描述為一個推挽式輸入和輸出。一個或多個中間階段的放大遵循差動放大器。一個運放只有一個中間階段被顯示在圖2 1。這個放大器是為了轉(zhuǎn)移操作指向一個零水平,并具有較高的輸出電流和電壓增益的能力。增長是需要把輸出級沒有加載下輸入。中間階段通常有兩個輸入和一個單端輸出輸出階段的一個運放有一個相當?shù)洼敵鲎杩购拓撠煱l(fā)展中當前需要驅(qū)動一個外部負載。它的輸入阻抗必須足夠大,它不負載下輸出的中級放大器。輸出階段可以射極跟隨器放大器或兩個晶體管連接在一個complementary-symmentry配置。電壓增益在這個階段相當?shù)土讼喈敂?shù)量的電流增益。音頻放大器,LM379,是一個雙6 w音頻放大器。這個特定的集成電路提供優(yōu)質(zhì)的性能對立體留聲機、磁帶、錄音機、和調(diào)幅-調(diào)頻立體聲接收器。此集成電路的內(nèi)部電路的52個晶體管,48電阻。一個齊納二極管,和兩個硅二極管。Tis特定放大器的設(shè)計,以經(jīng)營用最少的外部組件。它包含了內(nèi)部偏壓電路放大器部分監(jiān)管”。過載保護由內(nèi)部限流和熱關(guān)閉電路。LM379已經(jīng)高增益的能力。供應(yīng)電壓可以從10到35 v。大約0.5一個當前的需要為每一放大器。這個特定的集成電路必須安裝到一個散熱器。一個洞中提供了住房對于一個螺栓連接到散熱器。一個人的工作,一個運放不通常需要關(guān)心它的內(nèi)部結(jié)構(gòu),。它是有用的,但是,有一些基本的了解內(nèi)部電路實現(xiàn)首尾綠林。這允許用戶看到設(shè)備執(zhí)行它的一些局限性,指出作為一種功能單元。許多公司生產(chǎn)放大系統(tǒng)ICs今天。作為一個通用圖里,一個人應(yīng)該審查這些制造商開發(fā)的技術(shù)數(shù)據(jù),然后試圖使用一個設(shè)備。2.2.3一個運放有至少5個航站樓或連接在它的建筑。其中兩個是為電源電壓,2個差分輸入,和一個輸出,?？赡苓€有其他終端在化妝的裝置,根據(jù)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)或預定的作用。每個終端通常是連接到一個示意圖符號在一些方便的位置,。數(shù)字位于每個終端的整潔的符號表明銷名稱.一個運算放大器，具有至少五個端子或連接在其建設(shè)。2這些是供電電壓，其中一個是差分輸入，和一個用于輸出，?？赡苡衅渌K端的構(gòu)成這一裝置，取決于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)或功能。每個終端通常是連接到一個原理圖符號在一些地點方便，整潔。數(shù)位于每個終端的符號表示引腳名稱。原理圖符號運算放大器通常顯示為一個三角形楔。三角形符號，在這種情況下指的是放大的功能。一個典型的符號的端子標記是fig.2-2起來。這一點，或頂點，三角形的標識輸出。兩根負（-），加上標記（+）確定的差分輸入端子。負號表明反相輸入和加符號表示同相輸入。信號應(yīng)用到負輸入將被顛倒的180輸出。標準運算放大器的反相輸入符號通常位于左上角。信號應(yīng)用到輸入不倒，仍然在相位與輸入，加上輸入坐落在左下角的符號。在所有情況下，雙方投入的是明確確定為加號和減號內(nèi)三角符號。三角符號側(cè)邊的接頭或接線端子用來識別各種功能。其中最重要的是兩個電源端子。通常，正電壓端子位于頂側(cè)，負電壓端子位于底側(cè)。實際上，大部分運放都是由分隔或分離電源供電的。電源有正電壓、地和負電壓接線端子。正確的電壓極性與恰當?shù)慕泳€端子連接是很重要的，否則器件可能被永久毀壞。我們要遵循的一個良好的規(guī)則是對于大部分運放不要把負電壓端子與電源的接地導線相連。但這個規(guī)則有個例外就是電流差分放大器。這些運放要與數(shù)字邏輯集成電路相兼容，直接由5V電壓源供電。在實際的原理圖符號的運算放大器，終端普遍編號和元素名稱省略。有一個引腳的關(guān)鍵識別名稱每個終端。設(shè)備制造商提供的信息表，確定腳和操作數(shù)據(jù)原理圖符號的ad741連接一個放大器的開環(huán)顯示在fig.2-3。輸入運算放大器的標記負（-）的反相和同相加（+）的功能，這也意味著投入的差異有關(guān)?；旧?，這意味著極性的輸出是根據(jù)兩國之間的輸入電壓差。在fig.2-3a，輸出電壓方面的積極地。這是由于反相輸入端被消極方面的同相輸入端。扭轉(zhuǎn)了輸入電壓，在fig.2-3b，導致輸出是相對于地面的消極。在這方面，同相輸入端為負時，反相輸入是積極的。在一些應(yīng)用程序的一個輸入可以是接地的電壓；然后相對于地面，投入fig.2-3浮動連接在配置不利用地面，無論哪種類型的輸入，輸出結(jié)果的極性總是在電壓差，這一特點使運算放大器的輸入成為一個非常靈活的放大裝置。6.1長期防治管理有很多含義和社區(qū)之間經(jīng)常變化。在本章中，我們定義控制使用的算法和反饋在設(shè)計系統(tǒng)。因此，控制反饋回路，在電子放大器，設(shè)定點控制器在化學和材料加工，飛機上的“飛線”的系統(tǒng)，甚至是路由器協(xié)議包括這樣的例子，在互聯(lián)網(wǎng)上的流量控制。新興的應(yīng)用包括高可信軟件系統(tǒng)，自主車和機器人，實時資源管理系統(tǒng)和生物工程系統(tǒng)，控制，其核心是信息科學與包括模擬和數(shù)字表示的信息。一個現(xiàn)代化的控制器檢測系統(tǒng)的運作，對所期望的行為進行比較，系統(tǒng)的響應(yīng)外部輸入一個模型的基礎(chǔ)上計算的糾正措施，并啟動系統(tǒng)，以實現(xiàn)所需的變化。這個基本的反饋回路，傳感，計算和驅(qū)動控制的核心概念，控制邏輯設(shè)計中的關(guān)鍵問題，確保動態(tài)的閉環(huán)系統(tǒng)是穩(wěn)定的（給有界有界擾動錯誤），而他們有更多的期望的行為（良好的干擾衰減，快速響應(yīng)變化，工作點等）。這些屬性是通過各種捕獲的基本動態(tài)系統(tǒng)的建模和分析技術(shù)，并允許探索可能的行為中存在的不確定性，噪聲和組件故障。的控制系統(tǒng)的一個典型的例子是在圖1所示。傳感，計算和驅(qū)動的基本要素看得很清楚。在現(xiàn)代控制系統(tǒng)，計算典型地被實現(xiàn)在數(shù)字式計算機，要求他使用模擬 - 數(shù)字（A / D）和數(shù)字 - 模擬（D / A）轉(zhuǎn)換器。不確定性進入系統(tǒng)，通過傳感和驅(qū)動子系統(tǒng)，外部干擾影響底層的系統(tǒng)操作和不確定的動態(tài)系統(tǒng)中（參數(shù)錯誤，未建模效果，等）中的噪聲。通常被稱為作為傳感器值的函數(shù)的算法，該算法計算的控制動作的控制法。該系統(tǒng)可以由操作者引入命令信號到系統(tǒng)的外部影響。控制工程依賴于從物理（動態(tài)和建模），計算機科學（信息與軟件）和操作（優(yōu)化，概率論和博弈論研究）的股份工具，但它是從這些科目的見解和方法也有所不同也許是最強的控制與其他學科之間的重疊區(qū)域是在物理系統(tǒng)的建模，這是常見的工程和科學的各個領(lǐng)域?？刂频慕：徒Ｆ渌麑W科之間的根本區(qū)別之一是表示的方式，各子系統(tǒng)之間的相互作用。控制依賴于一種類型的輸入/輸出模擬系統(tǒng)的行為，如干擾抑制和穩(wěn)定的互連，使許多新的見解。模型降階，其中一個簡單的（低級高保真）描述的動力學是來自一個高保真的模型，也自然中所述的輸入/輸出的框架。也許最重要的是在控制范圍內(nèi)允許的，造型的設(shè)計，強大的互連子系統(tǒng)之間的一個特點，就是在所有大工程系統(tǒng)的操作至關(guān)重要?？刂埔才c計算機科學密切相關(guān)的，因為幾乎所有的調(diào)制解調(diào)器控制算法軟件工程系統(tǒng)中實現(xiàn)。然而，控制算法和軟件，可以從傳統(tǒng)的計算機軟件中的核心作用，因為系統(tǒng)的動態(tài)和實時性的實施有很大的不同。6.21反饋是生活的一個重要特征。反饋執(zhí)政的過程中，我們?nèi)绾纬砷L，應(yīng)對壓力和挑戰(zhàn)，并調(diào)節(jié)因素。在這一章中，我們提供了一個反饋控制及相關(guān)工程學科的基本概念介紹。動力系統(tǒng)是一個隨著時間的推移，其行為變化，往往是在響應(yīng)外界刺激或強迫。術(shù)語反饋是指兩個（或更多）的動力系統(tǒng)的一種情況，即連接在一起，每個系統(tǒng)的影響等，因此，它們的動態(tài)強耦合。簡單因果推理有關(guān)的反饋系統(tǒng)是困難的，因為在第一系統(tǒng)和第二系統(tǒng)的相互影響，從而導致一個圓環(huán)形參數(shù)。這使得推理的基礎(chǔ)上的原因和效果棘手的，并且它是要分析的系統(tǒng)作為一個整體。這樣做的后果是，反饋系統(tǒng)的行為往往是違反直覺的，因此，有必要訴諸正式的方法來了解他們。圖6-2示出以框圖的形式的反饋的想法。我們經(jīng)常使用的術(shù)語，指的是這樣的系統(tǒng)時，開環(huán)和閉環(huán)。的系統(tǒng)，被認為是一個閉環(huán)系統(tǒng)，如果系統(tǒng)是在一個周期內(nèi)互連，如示于圖6-2a的。如果我們打破互連，我們是指作為一個開環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，如圖所示，在圖6-2b的。一個早期的工程示例的一個反饋系統(tǒng)，是一種離心調(diào)速器，在其中蒸汽發(fā)動機的軸被連接到一個飛球機制本身是連接到節(jié)氣門的蒸汽機。該系統(tǒng)被設(shè)計成，作為增加的發(fā)動機速度（也許是因為在發(fā)動機上的負載減輕），飛球分開和一連桿導致蒸汽機節(jié)氣門關(guān)閉。反過來，這減慢的發(fā)動機，這會導致飛球一起回來。作為一個閉環(huán)系統(tǒng)，通過系統(tǒng)的蒸汽引擎和系統(tǒng)作為州長，我們可以模擬這個體系。當適當?shù)脑O(shè)計，飛球調(diào)速保持發(fā)動機的恒定速度，大致獨立的裝載條件。離心調(diào)速器是成功的瓦特蒸汽機，推動了工業(yè)革命的推動者。反饋有許多有趣的特性，可以利用在設(shè)計系統(tǒng)。的情況下的飛球調(diào)速器，反饋可以使系統(tǒng)向外部影響的彈性。更一般地，它也可以被用于創(chuàng)建非線性行為的非線性分量中，常用的方法在電子，反饋允許一個系統(tǒng)在外部干擾和在其各個元素的變化不敏感。 反饋有潛在的缺點。它可以創(chuàng)建動態(tài)系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，造成振蕩，甚至失控的行為。另一個缺點，特別是在工程系統(tǒng)，傳感器的反饋信息可以引入不必要的噪聲進入系統(tǒng)，需要仔細地審查過濾的信號。這是由于這些原因，有相當部分的反饋系統(tǒng)的研究致力于發(fā)展動態(tài)的了解和掌握的技術(shù)，在動力系統(tǒng)。反饋系統(tǒng)是無處不在的自然和工程系統(tǒng)。維護環(huán)境控制系統(tǒng)，照明和動力，在我們的建筑物和工廠，我們的汽車，消費電子產(chǎn)品和制造工藝的規(guī)范運作，使我們的交通和通信系統(tǒng)，以及他們在我們的軍事和航天系統(tǒng)的關(guān)鍵要素。在大多數(shù)情況下，他們從視圖中隱藏，埋在代碼中的嵌入式微處理器，準確，可靠地履行其職能。反饋也使人們有可能大幅增加精密的儀器，如原子力顯微鏡（原子力顯微鏡）和望遠鏡。反饋是一個功能強大的想法，正如我們已經(jīng)看到的那樣，被廣泛應(yīng)用于自然和技術(shù)系統(tǒng)。反饋的原則是簡單的：基校正行動所需和實際性能之間的差異上。工程，反饋被重新發(fā)現(xiàn)，并申請了專利多次在不同的上下文中。使用反饋往往造成極大地改善系統(tǒng)的能力，這些改進有時是革命性的，如上所述。這樣做的原因是針鋒相對的反饋有一些真正的顯著特性。在本節(jié)中，我們將討論一些反饋的屬性可以直觀地了解。6.2.2雖然反饋有許多優(yōu)點，但也有一些缺點。其中主要的是不穩(wěn)定的可能性，如果系統(tǒng)是不恰當?shù)脑O(shè)計。我們都熟悉正反饋的放大在話筒開啟時，在一個房間里過高的影響，這是一個例子，反饋不穩(wěn)定，顯然，我們要避免的事情。這是棘手的，因為我們要設(shè)計的系統(tǒng)不僅在額定條件下是穩(wěn)定的，但在所有可能的動態(tài)擾動也將保持穩(wěn)定。除了潛在的不穩(wěn)定，反饋固有的系統(tǒng)的不同部分的夫婦。一個共同的問題是，反饋經(jīng)常測量噪聲注入到系統(tǒng)。測量必須被小心地過濾，以便致動和過程動態(tài)特性不響應(yīng)它們，而在相同的時間，確保從所述傳感器的測量信號正確耦合到閉環(huán)動力學（使得適當級別的性能來實現(xiàn)的）?？刂频牧硪粋€潛在的缺點是在產(chǎn)品中嵌入一個簡稱表達系統(tǒng)的復雜性。傳感，計算和驅(qū)動的成本已大幅下降，在過去的幾十年里，但事實上常常是復雜的控制系統(tǒng)，因此必須認真權(quán)衡成本和收益。一個早期的工程的例子是在汽車中使用的基于微處理器的反饋系統(tǒng)。在20世紀70年代初開始使用的微處理器在汽車上的應(yīng)用日益嚴格的排放標準，這只能通過電子控制，可滿足驅(qū)動。早期的系統(tǒng)非常昂貴，往往比預期的失敗，應(yīng)由頻繁的客戶不滿。只有通過積極的技術(shù)改進，這些系統(tǒng)的性能，可靠性和成本，使他們能夠以透明的方式使用。即使在今天，德這些系統(tǒng)的復雜性等個別汽車雇主解決問題，這是很難的。9.1單片機的數(shù)字計算機和集成電路的發(fā)展，可以說是20世紀最重要的發(fā)明.這兩種類型的體系結(jié)構(gòu)被發(fā)現(xiàn)在單芯片的微型計算機。部分采用分割程序/數(shù)據(jù)存儲器的哈佛結(jié)構(gòu)，在圖9-1所示，其他后續(xù)的經(jīng)營理念，廣泛采用通用計算機和微處理器，沒有邏輯程序和數(shù)據(jù)存儲器之間的區(qū)別在普林斯頓體系結(jié)構(gòu)，在圖9-2所示。總體而言一個單芯片的微型計算機的特征在于通過摻入到一個單一的裝置中的一臺計算機的所有的單位，如在圖9-3所示。9.1.1ROM通常是永久性的，非易失性存儲的應(yīng)用程序。許多微型計算機和微控制器用于與高容量的應(yīng)用程序，并因此設(shè)備的經(jīng)濟地制造需要的內(nèi)容的程序存儲器芯片的制造過程中的永久承諾。顯然，這意味著一個嚴謹?shù)膽B(tài)度，因為不能被更改后制造的ROM代碼開發(fā)。這個發(fā)展過程中可能涉及到利用先進的開發(fā)系統(tǒng)仿真與硬件仿真能力，以及一個次使用的飛機的強大動力軟件工具。一些制造商提供額外的ROM選項，包括在繼承人范圍內(nèi)的設(shè)備（或打算使用）的用戶可編程內(nèi)存。其中最簡單的是通常的裝置，它可以工作在微處理器模式通過使用一些用于訪問外部存儲器的一個地址和數(shù)據(jù)總線的輸入/輸出線。這種類型的裝置可以作為單芯片的微型計算機從它派生盡管具有受限的I / O和外部電路的變形行為功能。這些無ROM器件的使用是很常見的，即使在生產(chǎn)電路的體積并不能證明經(jīng)得起成本的定制片上ROM。仍然是一個顯著節(jié)省I / O和其他芯片相比，傳統(tǒng)的基于微處理器的電路。ROM器件的替代，可以得到更精確的在形式的變體與“承載”EPROM（可擦除可編程ROM）或插槽的設(shè)備用EPROM代替了ROM。這些設(shè)備是自然比同等的ROM設(shè)備更昂貴，但提供完整的電路等值。EPROM的設(shè)備也非常有吸引力的低容量應(yīng)用中提供一個單芯片器件的優(yōu)勢，在片上I / O，等靈活的用戶可編程的便利性。9.1.2RAM是用于存儲的工作程序的執(zhí)行過程中使用的變量和數(shù)據(jù)。該存儲器的大小與設(shè)備類型而變化，但它具有相同的特征寬度（4,6,816位等）的處理器。特殊功能寄存器，如堆棧指針或定時器寄存器RAM區(qū)往往是邏輯納入。這也是常見的治療在哈佛型微機作為一個集合的寄存器RAM區(qū)，這是不必要的RAM