自動化專業(yè)英語》作者：王軍,孫舒重慶大學(xué)出版社教材部分課文翻譯

1、Unit 1現(xiàn)在工業(yè)電子系統(tǒng)使用的是被稱為晶體管的裝置。每一類型的晶體管有區(qū)別于其他晶體管的 不同特點和操作條件。在討論的第一部分，我們來關(guān)注雙極性晶體管。從結(jié)構(gòu)上看，這個晶體管 被描述為雙極性的，是因為它有兩個不同的電流載體極性。空穴是陽極電流載體，而電子是陰極 電流載體。這兩個不同性質(zhì)的半導(dǎo)體晶體通過一個公共部分連接在一起。這個裝置的結(jié)構(gòu)類似于 兩個二極管背靠背連接，其中一個晶體充當另外兩個晶體的公共部分。中間的材料通常被做得比 外面的兩片都要薄。圖 1.1 表示的是此晶體管的結(jié)構(gòu)，原件名稱，和不同雙極性晶體管的語義符 號。 一個雙極性晶體管主要被用做放大器來限制流經(jīng)它的電流。電流從電源流

2、入發(fā)射極，經(jīng)過基極， 再流出集電極。集電極的電流量通常被定義為晶體管的輸出量。集電極電流由基極電流中的一小 部分控制。這個關(guān)系被描述為電流增量或3。數(shù)學(xué)表達式如下：電流增量=集電極電流十基極電流 公式中希臘字母表示變化的值。它用來表示當有交流輸入時晶體管的響應(yīng)。這種類型的狀態(tài)被 稱為動態(tài)特性。公式中的 的省略部分表示直流或靜態(tài)工作條件。所有從發(fā)射極進入晶體管的電流被定義為發(fā)射極電流。集電極電流Ic通常小于Ie。le和Ic的不同歸因于基極電流。從數(shù)學(xué)角度看，Ib=IeIc例 1-1；確定一個雙極性晶體管的 Ie 為 11mA,Ic 為 10.95mA; 解；。（省略）圖 1.2 表示的是一個簡單

3、 NPN 型硅晶體管的電路連接圖。 這個電路是以正向偏置的發(fā)射極和反向 偏置的集電極為基礎(chǔ)的。我們把直流電源的負極連接到發(fā)射極，把正極通過Rb 連接到基極來達到發(fā)射極的正向偏置。我們把電源正極通過電阻 Rl 連接到集電極，形成集電極的反向偏置。我們 通過發(fā)射極的正向電壓來控制流經(jīng) Rl 的集電極電流。在一個簡單的 PN 結(jié)中，正向偏置導(dǎo)致其導(dǎo)通，反向偏置導(dǎo)致其不導(dǎo)通。在晶體管中，這種規(guī)律 不能直接應(yīng)用因為兩個結(jié)都包含在里面。 例如，當發(fā)射極正向偏置時， 會導(dǎo)致大量的 Ie 流入基極。 集電極的反向偏置通常會限制這個電流。但是由于薄的基極結(jié)構(gòu)，當Ie 到達基極區(qū)時它會立刻流入集電極。最終，此電流

4、流經(jīng)集電極以集電極電流的形式出現(xiàn)。發(fā)射極的正向偏置因此會改變或 者減少在正常晶體管操作中基極 -集電極的反向偏置效果。 一個晶體管主要被定義為電流控制裝置。這意味著只有當發(fā)射極正向偏置并且產(chǎn)生基極電流時才 會有輸出或者集電極電流 Ic。當基極電流停止時，集電極電流停止并且晶體管變?yōu)椴粚?dǎo)通。這個 情況又被稱作是截斷，如果基極出現(xiàn)超量電流時，晶體管被驅(qū)動致飽和。當這個情況發(fā)生時，Ib的增加不會導(dǎo)致 Ic 相應(yīng)的變化。當完成放大操作時，晶體管幾乎是工作在飽和區(qū)。圖 1.3 的晶體管放大器電路是一個先前 NPN 電路的 PNP 對立圖。此電路中的電源的反向連接是為 了達到合適的偏置。其性能基本上和 N

5、PN 電路一致。 Ic,Ib,Ie 由圖中箭頭標出。此電路的發(fā)射極 電流依然是最大的電流值。在此電路中 Ic 和 Ib 之和依然等于 Ie。Unit 21 一個運算放大器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)相當復(fù)雜， 常常包含大量的分立元件。 一個運算放大器的使用者通 常不需要關(guān)心它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。然而，對于如何理解內(nèi)部電子線路的完成卻是有所幫助的。這就允 許使用者來觀察設(shè)備是如何工作的，以及表明它作為一個功能單元的一些局限性。2 一個運算放大器的內(nèi)部電子線路可以被分為三個功能單元。圖 1.7 即是一個運算放大器內(nèi)部功能的簡圖。注意每一個功能都被附在一個三角形內(nèi)。電子圖表中用三角形來表示放大功能。這個 簡圖顯示了運算放大器

6、有三個基本的放大功能。這些功能一般叫作放大級。一個放大級包含一或 更多有源器件，所有相聯(lián)元件需實現(xiàn)放大。3 第一階段或一個運算放大器的輸入常常是一個差動放大器。這個放大器有兩個輸入，標記為 V1和V2。它提供供應(yīng)兩個輸入信號的差模信號高增益，同時提供應(yīng)用于兩個輸入的共模信號低 增益。對于任何的輸入信號，輸入阻抗是很大的。放大器的輸出一般是兩個等幅反向的信號。這 可以描述為推挽式的輸入和輸出。4 放大器一個或多個中間階段都跟隨著差動放大器。 圖 1.7 即是一個有一個中間階段的運算放大 器。功能上講，設(shè)計這個放大器用來改變工作點，使輸出為0，有較高的電流電壓增益能力。增益可以驅(qū)動輸出級而不用給輸

7、入級加以重負。中間階段一般有兩個輸入和一個單端輸出。5 運算放大器的輸出有一個相當?shù)偷妮敵鲎杩梗?因此可以保持一些必須的電流來驅(qū)動負載。 它的 輸入阻抗必須足夠大以至于不必給中間放大器的輸出加以重負。輸出階段是可能是一個射級跟隨 放大器或者在互補對稱組態(tài)中連接的兩個晶體管。 在這個階段， 電壓增益相當?shù)停?電流增益極大。6 差動放大器是運算放大器的關(guān)鍵或者運放的基礎(chǔ)。 這個放大器最貼切的描述是有共享一個單端 射級電阻的雙平衡晶體管。每一個晶體管有一個輸入和輸出。圖 1.8 即是簡化的差動放大器的簡 圖。通過一個雙極性的電源供給這個電路才能通電。電源端標記為+Vcc和-Vcc，從一個公共接地端測

8、量得出。7 差動放大器的工作基于應(yīng)用于基極的輸入信號的響應(yīng)。 一個基級接地， 另一個基極加輸入信號 就會產(chǎn)生兩個輸出信號。這些信號有相通的增幅但反向 180 度。這種類型的輸入在差動環(huán)節(jié)放大 器的響應(yīng)。8 當兩個有相同幅值和極性的信號同時加在基極上， 最終輸出即為 0.這種類型的輸入引起一個響 應(yīng)，通過共同連接的射級電阻產(chǎn)生一個抵消電壓。在某種意義上，這種差動放大器相當于一個有 相同輸入信號的平衡橋。 當電路平衡的時候沒有輸出， 不平衡時有輸出。 這被稱為共模工作條件。 設(shè)計差動放大器可以抑制相同的輸入信號。術(shù)語共模抑制比就用來描述放大器的這種情況。共模 抑制比是差動放大器的特性。 在這種工作

9、條件下， 不想要的噪音， 干擾或交流噪聲都可以被排除。 圖 1.9 表示的是一個被連接到不同工作模式的差動放大器的簡化示意圖。在這個圖中輸入信號進入 Q1 的基極， Q2 為開路或者被懸空。這種情況導(dǎo)致信號在輸出端和發(fā)射極電阻上形成。發(fā)射極 信號，正如所表示的，和輸入信號同相。這兩個輸出信號相互反相，并且有相當程度的放大。輸 出 Vo1 與輸入反相，與 Vo2 同相。僅當有一個輸入信號時，差動放大器才會產(chǎn)生兩個輸出信號。通過發(fā)射極電阻來實現(xiàn)來自Q1 和Q2的輸入信號的耦合。輸入信號的積極交替，例如會Q1正向偏置的增加。這會增強 Q1導(dǎo)電性。如果有更多的le,那么在發(fā)射極電阻上會產(chǎn)生更大的電壓。

10、這樣反過來會導(dǎo)致兩個發(fā)射極更顯負 極性。而這個電壓對 Q1 的導(dǎo)電性的影響不大是因為有外部信號進入其輸入端。然而，流向發(fā)射 極的負極性電壓的減小會直接影響Q2。這會導(dǎo)致 Q2的導(dǎo)電性降低。流經(jīng) Q2的電流的減少會在Rl2 上產(chǎn)生更少的電壓降,并且會使集電極的電壓倒向正極性。實際上,流入Q1 基極的輸入信號減少了 Q2 的 Ve 電壓, 而這種情況反過來又增加了輸出電壓 Vo2 的值, 因此通過公共連接的發(fā)射 極電阻,使一個輸入信號和 Q2 耦合。輸入信號的負極性交替導(dǎo)致了剛才所描述動作的翻轉(zhuǎn)。例如,Q1 的導(dǎo)電性降低,而 Q2 的導(dǎo)電性將會增加。 這種行為導(dǎo)致了流經(jīng) Q1 的 lc 的減少,

11、并且加劇了 Vo1 的不穩(wěn)定。 Q2 導(dǎo)電性的增加相 應(yīng)的導(dǎo)致了 Vo2 的減少。這兩個輸出信號繼續(xù)保持180°的反相。事實上兩個輸入信號的交替出現(xiàn)在輸出端。 被連接到不同工作模式的差動放大器將會產(chǎn)生兩個對整個輸入信號反應(yīng)的輸出信號。 當輸入反相時,差動放大器的幾乎是以一樣的方式產(chǎn)生響應(yīng)。在這個事例中,在Q1 的基極開路或者懸空時,輸入信號流入 Q2 基極。 Vo2 與輸入反相而與 Vo1 同相。這個放大器放大輸出信號 的水平取決于兩個輸入信號的差異。一次只有一個信號流經(jīng)輸入端,這個放大器會見證一個區(qū)別 很大的輸入并且會產(chǎn)生可觀的輸出電壓?，F(xiàn)在在運算放大器中幾乎用的都是圖 1.9中的

12、差動放大器。 一般說來，需要很大阻值的 Re來產(chǎn)生 很好的耦合和共模抑制比率。在 IC結(jié)構(gòu)中大的電阻很難制造?？梢杂靡粋€晶體管代替Re。這種晶體管和與其相連的組件被稱作為恒流源。Unit 3 如今，幾乎所有的電子數(shù)字系統(tǒng)使用的是二進制。這種系統(tǒng)是以 2 作為基數(shù)的。能被這個系統(tǒng)的 特定的某一位表示的最大數(shù)值是 1。這意味著二進制系統(tǒng)只有數(shù)字 0和 1。電子學(xué)中， 用 0 表示低 電壓或沒有電壓。數(shù)字 1 表示比 0 大得多的電壓或比 0 更有意義。二進制系統(tǒng)使用這種電壓分配 方式叫作正邏輯。相比較而言負邏輯就是把零電壓和沒有電壓用數(shù)字1 表示。在下面的討論中，僅使用正邏輯。一個二進制系統(tǒng)的兩種

13、工作狀態(tài)， 0 和 1，可以比作實際電路。當電路斷開或沒有電壓輸入時，就 可認為是處于關(guān)斷或 0 狀態(tài)。電路有輸入電壓或運行時，就處于工作或 1 狀態(tài)。一個二進制數(shù)字 要么是 1 要么是 0。術(shù)語位就是用來描述這種狀況的。位是單詞二進制數(shù)字的縮寫形式。十進制計數(shù)的基本規(guī)則通常都是應(yīng)用二進制數(shù)字。 比如二進制系統(tǒng)的級數(shù)是 2。這就是說只能用 0和 1 來表示某一個特定的位置。從點號開始往左第一位，也就是二進制點號，代表單元或1 的位置。剩下的詞往左都是 2 的次冪。二進制點號往左的數(shù)值是 2 的 0 次等于 1，2 的 1 次等于 2， 2的 2 次等于 4，2 的 3次等于 8，2的 4次等于

14、 16，2的5 次等于 32，2的 6次等于 64，2的 7次等于 128 等等。般地講，當在一個討論中用到多種計數(shù)體系時，必須加一個下標數(shù)值來表示它的進制。數(shù)值110) .2 就是這種形式的一個典型代表。它表示的是1-1-0 而不是十進制的一百和十。二進制的 110 代表十進制的 6。從二進制點號往左的第一位開始，這個數(shù)字可以表示為0 乘以 2的 0 次+1乘以 2的 1次+1乘以 2 的 2次或 0+(2).10+(4).10=(6).10 。二進制數(shù)字到相等的十進 制數(shù)字的轉(zhuǎn)換步驟如圖 1.14 所示。二十進制間簡單的轉(zhuǎn)換步驟如圖 1.14 所示。使用這種轉(zhuǎn)換方法時先得寫出二進制。從二進

15、制點 號開始，當某一位為 1 時，標示出與 2 的次方數(shù)等價的十進制數(shù)。對于二進制中的每一個0，留種方法直到能熟練掌握這種轉(zhuǎn)換過程。 十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)時可以通過除以 為 1。十進制轉(zhuǎn)換為二進制的步驟如圖 這個轉(zhuǎn)換過程可以通過寫下十進制數(shù)字一個空位或表示 0。把所有位置上的數(shù)加起來就得到對應(yīng)的十進制數(shù)。在多個二進制數(shù)中使用這2 完成。當商沒有余數(shù)時，記為0。當商有余數(shù)時，記1.15 所示。35 完成。把這個數(shù)字劃分成體系的基數(shù)或2。記下商數(shù)和余數(shù)。把第一步的商移到第二位并重復(fù)這個過程，直到商數(shù)為0。把余數(shù)的值按照從后往前的順序讀取就是等價的二進制數(shù)。用這種方法多試幾個數(shù)以增加熟練程度。 當

16、用二進制計數(shù)大量數(shù)值時，使用起來會很困難。因此，就出現(xiàn)了二?十進制碼。這種系統(tǒng)形式是用四個二進制數(shù)表示一個十進制數(shù)的。為了說明這個過程，我們選擇了將十進制的 392 轉(zhuǎn)變?yōu)?二十進制碼或 BCD 碼。直接轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)時， ( 392) .10=(101 001 001).2為了應(yīng)用 BCD 轉(zhuǎn)換過程，基數(shù) 10 首先根據(jù)放置的數(shù)值被分成散裂的數(shù)字。數(shù)值(392).10 等于數(shù)字 3-9-2 。把每個數(shù)字都轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)就可得到所需的數(shù)為0011-1001-0010.BCD 。用這種方法只需 12 個二進制數(shù)字就可將直到 999 的十進制數(shù)都迅速的表示出來。當用 BCD 碼表示時，每一 組中的

17、破折號是非常重要的。在 BCD 碼中每一位能被表示的最大數(shù)字是9。也就是說一個由六個數(shù)字組成的數(shù)在這個系統(tǒng)中是完全沒有辦法適用的。因此八進制和十六進制就出現(xiàn)了。數(shù)字系統(tǒng)中仍然使用二進制形式但是通 常用 BCD ，八進制或十六進制表示。Unit 4 觸發(fā)器通常用于產(chǎn)生信號，形狀波，實現(xiàn)分工。除了這些功能外，觸發(fā)器也被用作儲存設(shè)備，在 這方面的能力，即使輸入完全被改變，它的輸入也保持先前的狀態(tài)，當輸入僅僅適當?shù)母淖兊臅r 候，它也可以改變它的輸入圖 1.22 的 RS 觸發(fā)器是一個典型的數(shù)字系統(tǒng)控制器，觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)化，邏輯電路圖和真值表都 在圖表中體現(xiàn)，這一種器件的真值表比普通的邏輯門電路要稍微更

18、復(fù)雜一點，例如：它必須在輸 入脈沖發(fā)生之前表示不同的狀態(tài)，然后表示出它的狀態(tài)時怎樣改變的當輸入脈沖到達時，記錄兩 種操作狀態(tài)條件下產(chǎn)生的一種不能預(yù)測的輸出，在這種操作狀態(tài)下，第一個到來的脈沖在符合條 件下就會產(chǎn)生適當?shù)妮敵鲈谠S多數(shù)字系統(tǒng)應(yīng)用中，觸發(fā)器在特別時刻被設(shè)置和裝配，用于操作其他的電路，這種典型的操 作可以通過觸發(fā)器的和時鐘脈沖的同步操作來實現(xiàn)完成。在這種情況下，為了產(chǎn)生狀態(tài)的改變， RS 端的正確輸入和時鐘脈沖必須同時出現(xiàn)。這種裝置叫做 RS 觸發(fā)器或者簡單的 RST 觸發(fā)器 這種 RST 觸發(fā)器的真值表和圖表 1.22 的 RS 觸發(fā)器基本一致， 當輸入脈沖從 T 端輸入時， 它開始

19、 一個狀態(tài)的改變， 一個雙輸入的 AND 門被加在設(shè)置和再設(shè)置上僅僅是去實現(xiàn)這項操作， 圖表 1.23 表示了 RST 觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)化，相應(yīng)的 ANS 邏輯圖和真值表 另一種經(jīng)常在數(shù)字系統(tǒng)中用到的重要器件是JK 觸發(fā)器，這種裝置有一定的特殊性在于它沒有意想不到的輸出狀態(tài)， 它可以在 J 端輸入 1 而且在 K 端也輸入 1,1 信號同時用于 JK 的輸入， 同時引起 輸出狀態(tài)的改變或者封鎖，而當輸入同時為0 狀態(tài)時，不會引起輸出狀態(tài)的改變， JK 觸發(fā)器的輸入直接由輸入的時鐘脈沖給予控制圖表 1.24 表示了 JK 觸發(fā)器邏輯電路圖， 邏輯符號和真值表， 注意這種裝置沒有意想不到的狀態(tài)。 許

20、多種類的基本觸發(fā)器以及它們的改裝在今天被廣泛用到，它們包括了裝置輸入的預(yù)置和預(yù)判以 及在精確時刻來解釋連續(xù)操作，觸發(fā)器通常被用作計數(shù)操作，寄存器和連續(xù)轉(zhuǎn)換中最基本的邏輯 部分 計數(shù)器是數(shù)字系統(tǒng)中最通用且重要的邏輯器件之一，常規(guī)情況下，該器件用來對大量不同數(shù)字系 統(tǒng)應(yīng)用中的對象進行大范圍的計算，而這種裝置或許被用作一種事物最后的計算。它實質(zhì)上記錄 著電子脈沖的數(shù)目。一些脈沖可能是機械，電子機械，電信，音響或者其它過程的?？墒?，完全 獨立的產(chǎn)生脈沖是計算器的最基本功能 用二進制的形式記錄大量的信息是數(shù)字計算器通常會用到的一個作用，這種典型的信號裝置需要 許多觸發(fā)器相連然后第一個裝置的 Q 輸出端驅(qū)

21、動觸發(fā)器或者作為下一個裝置的輸入脈沖，因此， 每一個觸發(fā)器都擁有 2 中功能圖1.25展示了由JK觸發(fā)器聯(lián)接而成的二進制計數(shù)器。圖1.25 (A)中所示的計數(shù)器通常被稱作二進制脈動計數(shù)器。 電路中的每一個脈沖都會使J、K 計數(shù)器的輸入到達邏輯 1。作用在 FF1 的輸入端上的每一個時鐘脈沖都會引起 FF1 的狀態(tài)的改變。觸發(fā)器旨在時鐘脈沖的下降沿被觸發(fā)。FF1的輸出將隨著脈沖變化在 0 與 1 之間交替變化。每兩個脈沖將會在 FF1 的 Q 端出現(xiàn)一個邏輯 1 。 這就是說每一個觸發(fā)器都有二分頻功能。在這類觸發(fā)器中5 個觸發(fā)器的級聯(lián)將產(chǎn)生計數(shù)值為 25或者 32 的計數(shù)器。當所有計數(shù)器都置 1

22、 時，這一部分所能表示的最大二進制數(shù)為1111，十進制數(shù)為 31 。下一個可用計數(shù)脈沖清楚計數(shù)使 Q 的輸出全為 0。把三個觸發(fā)器結(jié)合起來歸為一組， 就可以構(gòu)造出一個二八進制的單元或二八計數(shù)器。因此，(111) .2可以表示計數(shù) 7 或八進制計數(shù)器的 7 個單元。用這種方式把三個觸發(fā)器歸為兩組產(chǎn)生的最大數(shù)為(111-111) .2 表示( 77) .8 或( 63) .10。 把四個觸發(fā)器結(jié)合起來歸為一組，就可以構(gòu)造出一個二十六進制的單元或二十六計數(shù)器。因此，(1111).2可以表示(F) .16或(15) .10。把四個觸發(fā)器歸為兩組產(chǎn)生的最大計數(shù)為(1111-1111 .2，表示( FF)

23、.16 或( 225).10。每四個觸發(fā)器成功的進行歸組都能提高技術(shù)能力到接近于16.。包含有四個相互連接的觸發(fā)器的二進制計數(shù)器通常建立在集成電路芯片上。圖 1.26 即為有四位二進制計數(shù)器的邏輯連接。 當用作四位計數(shù)器時，(FF).A 可產(chǎn)生的最大計數(shù)為 (1111).2 或(15).10。(FF).A與(FF).B不連接，從(FF).B輸入時鐘信號，就得到3位或二八計數(shù)器。觸發(fā)器(FF).A 到( FF).B 的輸出分別記為 A,B,C,D 。Unit 5濾波電路 在很多應(yīng)用中，需要不含交流脈動的平穩(wěn)的直流電壓輸出。在經(jīng)過整流的直流量中去除交流成分 的電路叫做濾波電路。圖表 1.30 表示

24、的是整流器的輸出中包含直流量與交流脈動成分。為了表示 出輸出交流變量的相對指標系數(shù)，整流器輸出波形的脈動系數(shù)可以表示為：（省略書上的公式）其中 r 表示脈動系數(shù)V r 表示交流成分Vdc 表示整流所得直流電壓的平均值 另一個用來表示整流器輸出交流變量值的指標是脈動百分比。脈動百分比可以表示為：（省略公式） 全波整流器的輸出電壓中包含的脈動百分比比半波整流器輸出的要低，當需要直流電源中輸出的 脈動較低時，就需要使用全波整流器。電容濾波器一個簡單的電容濾波器可以平緩整流器輸出的交流脈動成分。圖表 1.31 表示的是在一個 60Hz、 單相、全橋整流器的輸出添加電容濾波器（的電路圖）。圖表1.31

25、（c）添加電容濾波器后的輸出波形。理想的經(jīng)過整流后的直流電壓不包含交流脈動成分，并且其值與整流器輸出電壓的峰值相等。圖表1.31 （c）中記錄的Vdc的值與Vmax的值想接近。將其值的大小與圖表1.31（b）中的值相比較。兩次的時間間隔在圖表1.31（c）中也標注出來了。在 t1期間二極管導(dǎo)通，在 t2期間電容通過負載 RL 放電。濾波電容值的不同會導(dǎo)致放電時間上的差異。如果電容放電一小部分，Vdc 的值會更加接近 Vmax （我也沒看明白）。在小負載（高阻抗）情況下，電容濾波器會輸出低脈系數(shù) 的高電壓。然而，在大負載（低阻抗）接入情況下，直流輸出電壓會下降，脈動系數(shù)增大。脈動 系數(shù)增加是由于

26、電容濾波器放電回路的低阻抗引起的。電容濾波器由于大負載帶來的影響在圖表1.31（ D）中表示。通過在圖表 1.31 中標注出來的值，我們可以將 Vdc 與 Vrms 表示為：（公式省略）我們也可以將在 60Hz、全波電容整流器、小負載情況下工作的輸出脈動系數(shù)表示為：（省略公式 again）直流電壓的平均值可以表示為：（省略公式 and again）同樣的，以上平均值是在 60Hz、小負載、全波電容整流器工作的情況下得出的。在大負載（低電阻）接入情況整流電路情況下，會引發(fā)電流（Ide）的上升。在Ide上升時Vdc便下降。然而，如果濾波電容的值很大，Vdc的值就變得與 Vmax接近。在60Hz、全

27、波整流情況下，電容 C 的值可以由公式算得（省略公式 and again）然而，應(yīng)當指出的是，在電容 C 增大的同時，流經(jīng)二極管的電流峰值會跟著增大。因而，電容C的值應(yīng)當根據(jù)前面所述的公式關(guān)于實際的限制。電容濾波器在小負載時輸出包含脈動成分較小的高值電壓。然而，它主要的缺點在于在大負載時 輸出電壓較小且脈動成分較大，電壓調(diào)節(jié)上的缺陷以及流經(jīng)二極管的高峰值電流。RC 濾波器可以通過使用 RC濾波器來改善上述濾波器性能。圖表1.32表示的就是 RC濾波器。這種濾波器 相比于電容濾波器其脈動較小，但是由于經(jīng)過 R1 產(chǎn)生壓降，它的電壓輸出相比較小。 R1 與 C2 的作用是增加另一個濾波網(wǎng)絡(luò)，其可以

28、進一步減小脈動。這種電流在小負載時工作更好。也可以 使用多級濾波器來減小脈動系數(shù)。n型濾波器哥認為，由于RC濾波器中的R1減小了輸出電壓，所以在 RC濾波器中R1的作用很是讓人 不爽。為了補償直流電壓的損失，可以使用n型濾波器。圖表1.33展示的就是n型濾波器。代替RC 濾波器中 R1 的電感 L1 的優(yōu)勢在于它的直流阻抗較小。但是其交流阻抗那是相當?shù)拇蟮?。?而它可以是整流后的電壓的直流成分通過，阻止交流成分。可以利用多個這種類型的整流電路來 進一步削弱交流脈動成分。Unit6在工業(yè)化的今天出現(xiàn)的另一個非常重要的數(shù)字應(yīng)用系統(tǒng)是數(shù)字控制或NC。在這個應(yīng)用中，用一系列的數(shù)碼指令自動控制機器的運行

29、。通過這個過程可以產(chǎn)生相同的部件，或可以自動執(zhí)行特定 的匯編操作。制造工藝一致性是這個工程中機械控制的一個最主要優(yōu)勢。術(shù)語數(shù)字控制實指相互關(guān)聯(lián)的兩個不同功能。術(shù)語數(shù)字的特指應(yīng)用于機器的指令信息。這個通常 表示打入磁盤或卡片的能使系統(tǒng)的輸入部分讀取的數(shù)字信息。兩種工作狀態(tài)如紙帶上有洞或沒洞 是用來控制機器的。數(shù)字控制臺通常就是用來控制機器運行的。一個數(shù)控系統(tǒng)的控制作用指機器接到指令后發(fā)生的物理變化。計時，排序，定位，引導(dǎo)，定向， 變速，嵌位是典型的機械控制操作。機電的，液壓的和氣壓的操作可用來單獨完成這項功能或三 者結(jié)合起來一起完成。操作控制臺位于機器的右邊。這個單元使用一個紙帶驅(qū)動單元和數(shù)字邏

30、輯器件控制不同的機器操 作。電子分離開關(guān)，控制轉(zhuǎn)換器，主軸變速控制和輔助操作功能都是這個系統(tǒng)的控制臺控制的。一個 NC 系統(tǒng)在運行時發(fā)生的物理變化是電力的，氣壓的或液壓傳動完成的。通常用直流步進電機和伺服電機來驅(qū)動工作臺上各軸。用同步電動機來監(jiān)視工作臺的位置，把準確的位置信息傳回 到主控制臺以達到精確修正。工作臺的垂直定位，工具選擇，冷循環(huán)，進軸量和轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動是典 型的液壓和氣壓控制操作。這種類型的控制可由電力或液壓，氣壓傳動機械裝置來提供能量。NC機械控制可通過將其放置在一個基本的系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)中得以簡化。圖1.38 所示即為兩種典型的NC 控制系統(tǒng)。開換系統(tǒng)是最簡單的形式僅需要一個邏輯處理器

31、和放大器來驅(qū)動步進電機完成特 定的控制操作。這種系統(tǒng)操作的理論前提是步進電機能夠足夠可靠的無誤的執(zhí)行命令。這種形式 的系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)比起來， 價格低廉， 易于維修和操作。 這種類型系統(tǒng)的關(guān)鍵是步進電機要可靠。 大部分的銑床和車床就是這種系統(tǒng)控制的。通常 NC 控制系統(tǒng)都是閉環(huán)的。輸入指令經(jīng)處理后加到傳動裝置上。傳動裝置上產(chǎn)生的反饋信號 返回到處理器中用于比較。輸入和反饋信號進行比較，一個正確的信號就用于修正控制過程。和 開環(huán)系統(tǒng)比起來這種系統(tǒng)就顯得非常復(fù)雜。 NC 系統(tǒng)的工作方式通常決定了是使用開環(huán)還是閉環(huán) 控制。NC 系統(tǒng)在運行時，必須從輸入端接收數(shù)字信息。編碼的數(shù)字指令通常提前準備好放置在

32、打孔的 紙帶，卡片或磁盤上。如今，打孔的紙帶已成為 NC 系統(tǒng)的標準輸入信息。紙帶上的指令打在順 著紙帶長度方向滾動的 8 個水平槽道上。打在不同槽道位置上的洞與預(yù)先設(shè)置的代碼是一致的。圖1.39所示為EIA244A和ASCII所代表的編碼。電子工業(yè)協(xié)會提出了EIA代碼。美國標準信息交換研究所提出了 ASCII 代碼。通常將 EIA 碼描述為奇校驗碼。這指的是每一個字符在紙帶上產(chǎn)生奇數(shù)個孔。3槽和 4槽之間的小的鏈輪齒驅(qū)動孔不算。 EIA244 碼是由 EIA 最初提出的代碼。如今這種代碼已被新的 RS358 代 替。通常，大部分的 NC 系統(tǒng)都可以不加任何修改的同時接受這兩種 EIA 代碼。

33、圖 1.39 所示的 ASCII 是偶校驗碼。 每一個打在紙帶上的字符產(chǎn)生偶數(shù)個孔。 由于奇校驗和偶校驗 之間的不同，在 NC 系統(tǒng)輸入中 EIA 和 ASCII 不能交互使用。穿孔帶由一個特殊的電子打字機來完成。這個打字機和標準的電子打字機很相似。除了標準的托 盤和鍵盤外，這個打字機還配備有紙帶穿孔器和紙帶閱讀器。一個特殊的 NC 系統(tǒng)要同時具備打 孔紙帶和打入磁盤。磁盤的讀功能允許已經(jīng)準備好的磁盤讀取并作為打字機的輸出，使其易于讀 取。打字機準備好的打孔紙帶是為 NC 輸入磁盤的讀取作準備。Unit 77.1 Phase Control改變“門級 - 陰極”交流電壓相對于“陽極-陰極”的交

34、流電壓的相位能夠用于控制一個整流電路的導(dǎo)通。 在相位控制的應(yīng)用中， 門級電壓的波形和幅值保持不變， 而其相位則隨著時間發(fā)生改變。 電容和電感通常被用來實現(xiàn)這種控制。一個正弦波的相移通常包含一個 LR 或 LC 的器件組合。 這些器件用于改變電路中電流和電壓的關(guān) 系。在一個 RC 組合中，電感的自感會使得電流滯后于電壓90°。改變這個組合中電阻器件的阻值將引起整個電路阻抗的變化，這反過來又將引起相位的改變。相比而言，一個 RC 網(wǎng)絡(luò)則能夠 使得電流超前于電壓 90°。調(diào)整這種類型的電路中 R 的值會改變整個電路的阻抗， 這反過來又將 引起相位的改變。用來表述電流與電壓相位關(guān)系

35、的一個常用的方法是用叫做“移相器”的直線來描述這些值。移相 器直線的長度用來表示它的值，而直線的方向則用來表述其相位關(guān)系。LR Phase Shifters圖 1.44(A )中給出了一個 LR 相移網(wǎng)絡(luò)。直流電源電壓 V 和電感和電阻器件上的電壓分別被標 記為VL和VR。這個電路中電阻的只是可變的，并且可以用來改變電路電壓的值。當調(diào)整電阻R的值使得VL=VR時，相位電流圖如圖 1.44 (B)所示。在這幅圖中 VR和VL長度相同，同時I 和 VR 同相。如圖所示，電路中的感性元件使得電壓超前于電流90°。相對于 V， VR 滯后 45°，而 VL 超前 45°。

36、當改變R的阻值使得VR小于VL時，相位圖如圖1.44 ( C)所示。在這種情況下，就像R移相器延伸部分表示的， VL 仍然比 VR 超前 90°。這時候 VR 長度變得比 VL 短得多。 此時 V 與 VR 之 間的相位為 60°，而 V 與 VL 間的相角僅為 30°。電流 I 保持與 VR 同相，而滯后于 VL90°。 當將R的值調(diào)整為任意小于 XL的值時，VR相對于V的相角將在45°到90°之間。調(diào)整R的值，使它大于 XL,將使得相位圖如圖 1.44 (D)所示。在這種情況下， VR移相器的長 度比 VL 長得多。如圖所示，相對

37、于 V， VR 滯后 30°， VL 超前 60°。串聯(lián)電流 I 保持與 VR 同 相，但卻仍然滯后于 VL90。當把R的值調(diào)整為大于 XL的任意值時，VR的相位將于I同步，或 稱為 0°相角。并且 VR 相對于 V 滯后 45°。RC Phase Shifters圖1.45 (A)是一個連接到一個交流電源的 RC移相網(wǎng)絡(luò)。這個網(wǎng)絡(luò)中的電阻器件是可變的， 可以 調(diào)整為一系列不同的阻值。電阻和電容兩端的阻值分別被標記為VR和VC。當將電阻 R調(diào)整為不同值時,將會再 V 和 VC 間產(chǎn)生一個 0°到 90°的相角。當調(diào)整R的值使得VR=VC時，相位圖如圖1.45 ( B)所示。在這種情況下，VR和VC長度相等， 同時電流與 VR 同相。 VR 的一條延長線用來表示電流 I 的相位關(guān)系。在每一幅相位圖中電壓 VC 都表示為滯后于電流 I90。相角，并且這種關(guān)