電氣自動(dòng)化專業(yè)英語(yǔ)翻譯

1、電氣自動(dòng)化專業(yè)英語(yǔ)（翻譯1-3 ）默認(rèn)分類 2008-06-19 16:46 閱讀471 評(píng)論0字號(hào)：大上小第一部分：電子技術(shù)第一章電子測(cè)量?jī)x表電子技術(shù)人員使用許多不同類型的測(cè)量?jī)x器。一些工作需要精確測(cè)量面另一些工作只需粗略估計(jì)。有些儀器被使用僅僅是確定線路是否完整。最常用的測(cè)量測(cè)試儀 表有：電壓測(cè)試儀，電壓表，歐姆表，連續(xù)性測(cè)試儀，兆歐表，瓦特表還有瓦特小 時(shí)表。所有測(cè)量電值的表基本上都是電流表。 他們測(cè)量或是比較通過(guò)他們的電流值。這些儀表可以被校準(zhǔn)并且設(shè)計(jì)了不同的量程，以便讀出期望的數(shù)值。1. 1安全預(yù)防儀表的正確連接對(duì)于使用者的安全預(yù)防和儀表的正確維護(hù)是非常重要的。儀表的結(jié)構(gòu)和操作的基本

2、知識(shí)能幫助使用者按安全工作程序來(lái)對(duì)他們正確連接和維護(hù)。許多儀表被設(shè)計(jì)的只能用于直流或只能用于交流，而其它的則可交替使用。注意：每種儀表只能用來(lái)測(cè)量符合設(shè)計(jì)要求的電流類型。如果用在不正確的電流類型 中可能對(duì)儀表有危險(xiǎn)并且可能對(duì)使用者引起傷害。許多儀表被設(shè)計(jì)成只能測(cè)量很低的數(shù)值，還有些能測(cè)量非常大的數(shù)值。警告：儀表不允許超過(guò)它的額定最大值。不允許被測(cè)的實(shí)際數(shù)值超過(guò)儀表最大允許值的要求再?gòu)?qiáng)調(diào)也不過(guò)分。超過(guò)最大值對(duì)指針有傷害，有害于正確校準(zhǔn)，并且 在某種情況下能引起儀表爆炸造成對(duì)作用者的傷害。許多儀表裝備了過(guò)載保護(hù)。然 而，通常情況下電流大于儀表設(shè)計(jì)的限定仍然是危險(xiǎn)的1 2基本儀表的結(jié)構(gòu)和操作許多儀表

3、是根據(jù)電磁相互作用的原理動(dòng)作的。這種相互作用是通過(guò)流過(guò)導(dǎo)體的電流引起的（導(dǎo)體放置在永久磁鐵的磁極之間）。 這種類型的儀表專門適合于直流電。不管什么時(shí)候電流流過(guò)導(dǎo)體，磁力總會(huì)圍繞導(dǎo)體形成。磁力是由在永久磁鐵力的作用下起反應(yīng)的電流引起。這就引起指針的移動(dòng)。導(dǎo)體可以制成線圈，放置在永久磁鐵磁極之間的樞鈕（pivot 中心）上。線圈通過(guò)兩個(gè)螺旋型彈簧連在儀器的端子上。這些彈簧提供了與偏差成正比的恢復(fù)力。當(dāng)沒(méi)有電流通過(guò)時(shí)，彈簧使指針回復(fù)到零。表的量程被設(shè)計(jì)來(lái)指明被測(cè)量的電流值。線圈的移動(dòng)（或者是指針的偏移）與線圈的電流值成正比。如果必須要測(cè)量一個(gè)大于線圈能安全負(fù)載的電流，儀表要包含旁路或者分流器。分流器

4、被容納在儀表盒內(nèi)或者連接到外部。例子一個(gè)儀表被設(shè)計(jì)成最大量程是10A。線圈能安全負(fù)載00 001A,那分流器必須被 設(shè)計(jì)成能負(fù)載9。999A。當(dāng)時(shí)。001A流過(guò)線圈時(shí)指針指示10A。圖1。1 （A）說(shuō)明了一個(gè)永久磁鐵類型儀表。圖 1。1 （B）顯示了一個(gè)外部分流器連接到儀表端子上。永久磁鐵類型儀表可以被用作安培表或者電壓表。當(dāng)量程被設(shè)計(jì)成指示電流并且內(nèi)阻保持最小時(shí)，這個(gè)表可以作為安培表用。當(dāng)量程被設(shè)計(jì)成指示電壓，內(nèi)阻相對(duì)高一些時(shí)，這個(gè)表可以用來(lái)測(cè)量電壓值。注意：不管如何設(shè)計(jì)，指針移動(dòng)的距離取決于線圈的電流值。為了讓這類表用在交流電中，在設(shè)計(jì)時(shí)必須作微小的改動(dòng)。整流器可以把交流變成直流電。整流器

5、合并進(jìn)儀表中并且量程要指示出正確的交流電壓值。整流器類型的儀表不能用于直流電中并且它一般被設(shè)計(jì)成電壓表。如圖1 。 2，電測(cè)力計(jì)是另一種能用于交流電的既能作安培表也能作電壓表的儀器。它由兩個(gè)固定線圈和一個(gè)移動(dòng)線圈構(gòu)成。這三個(gè)線圈通過(guò)兩個(gè)螺旋型彈簧串聯(lián) 在一起。這個(gè)彈簧支撐住移動(dòng)線圈。當(dāng)電流流行性過(guò)線圈時(shí)移動(dòng)線圈順時(shí)針?lè)较蛞苿?dòng)。電測(cè)力計(jì)因?yàn)閷儆谰么盆F型儀表，量程不是均勻分布的。作用在動(dòng)線圈上的力根據(jù)流過(guò)該線圈的電流平方來(lái)變化。有必要在量程開(kāi)始比量程結(jié)束分割的密一點(diǎn)。分割點(diǎn)之間距離越大，儀表的讀數(shù)越精確。爭(zhēng)取精確的讀值是重要的。移動(dòng)葉片結(jié)構(gòu)是儀表的另一種類型。電流流過(guò)線圈引起兩個(gè)鐵片（葉片）磁化。

6、一個(gè)葉片是可動(dòng)的，另一個(gè)是固定的。在兩個(gè)葉片間的磁的作用引起可動(dòng)葉片扭轉(zhuǎn)。移動(dòng)的數(shù)值取決于線圈的電流值。警告：所有描述的取決于磁力作用的儀器，都不要放置在另一個(gè)磁性物質(zhì)附近。它的磁力可能對(duì)引起儀表故障或者導(dǎo)致測(cè)量值不準(zhǔn)確。1 3測(cè)量?jī)x器的使用電壓表是設(shè)計(jì)來(lái)測(cè)量電路的電壓或者通過(guò)元器件的壓降。電壓表必須與被測(cè)量的電路或元器件并聯(lián)。2 3 1 壓力檢驗(yàn)計(jì)交 - 直流電壓檢驗(yàn)計(jì)是一種相當(dāng)粗糙但對(duì)電工來(lái)說(shuō)很有用的儀器。這種儀器指示電壓的近似值。更常見(jiàn)類型指示的電壓值如下：AC， 110， 220， 440， 550V， DC， 125，250, 600V。許多這種儀器也指示直流電的極性。那就是說(shuō)（i.

7、e=that is） 電路中的導(dǎo)體是陽(yáng)性（正）的還是陰性（負(fù)）。電壓檢驗(yàn)計(jì)通常用來(lái)檢驗(yàn)公共電壓，識(shí)別接地導(dǎo)體，檢查被炸毀的保險(xiǎn)絲，區(qū)分AC和DC電壓檢驗(yàn)計(jì)很小很堅(jiān)固，比一般白電壓表容易攜帶和保存。圖 1。31。4描述了用電壓檢驗(yàn)計(jì)檢查保險(xiǎn)絲的用法。為了確定電路或系統(tǒng)中的導(dǎo)體接地，把測(cè)試儀連接在導(dǎo)體和已建立的地之間。如果測(cè)試儀指示了一個(gè)電壓值，導(dǎo)體沒(méi)有接地。對(duì)每一個(gè)導(dǎo)體重復(fù)這個(gè)步驟直到零電壓出現(xiàn)（見(jiàn)圖1 。 5） 。為了確定任意兩個(gè)導(dǎo)體間的近似電壓值，把測(cè)試儀連接在導(dǎo)體之間。警告：要認(rèn)真讀并遵守電壓檢驗(yàn)計(jì)提供的說(shuō)明書(shū)。1 3 2電壓表電壓表比電壓檢驗(yàn)計(jì)測(cè)量更精確。因?yàn)殡妷罕砼c被測(cè)量的電路或元件并

8、聯(lián)，必須有相對(duì)高一點(diǎn)的電阻。內(nèi)阻要保證通過(guò)儀表的電流最小。流過(guò)儀表的電流越小，對(duì)電路特性的影響越小。儀表的靈敏度用符號(hào) O/V表示。這個(gè)數(shù)值越高儀表的質(zhì)量越好。高靈敏度可使 電路特性的改變減到最小。電工使用的儀表精確度在95%到 98%之間。這個(gè)精確度范圍對(duì)大多數(shù)應(yīng)用是滿意的。然而，電力工作者力求最精確的可能讀數(shù)是重要的。一個(gè)精確讀數(shù)可以在儀表盤上顯示也可以直接讀出來(lái)。如果在指針后面有鏡子，調(diào)整視線的角度直到指針在鏡子中看不到映象。如要更精確可以使用數(shù)字表。電壓表有與電壓檢驗(yàn)計(jì)同樣的應(yīng)用。電壓表比電壓檢驗(yàn)計(jì)更精確。因而，也支持更多的應(yīng)用。例如，如果一個(gè)建筑物的供電電壓低于正常值，電壓表能指示出

9、這個(gè)問(wèn)題。電壓表也用來(lái)確定饋電線和支線電路導(dǎo)體的壓降值。電壓表有時(shí)有不只一個(gè)量程。選擇一個(gè)能更精確測(cè)量的量程很重要。選擇器開(kāi)關(guān)范圍達(dá)到這個(gè)目的。注意：開(kāi)始用一個(gè)適當(dāng)?shù)母咭稽c(diǎn)的量程，然后逐漸降低到在限定范圍之內(nèi)的最低量程。設(shè)定選擇器開(kāi)關(guān)在可用的最低量程上能使讀數(shù)達(dá)到最精確。使用儀表之前，要檢查儀表確保指針指在零上。在儀表盤下面有一個(gè)調(diào)整螺釘。一個(gè)輕微的扭動(dòng)就能使指針偏移。扭轉(zhuǎn)調(diào)整螺釘使指針對(duì)準(zhǔn)零線。當(dāng)在DC中使用電壓表時(shí)，保持正確的極性是很重要的。大多數(shù)的直流電源和儀 表都用顏色標(biāo)記極性。 紅色指示陽(yáng)極，黑色指示陰極。如果電路和元件的極性未知， 觸一下端子的導(dǎo)線觀察指針。如果指針猶豫著試圖擺動(dòng)，

10、儀表導(dǎo)線連接就要顛倒一 下。警告：不要讓儀表連接反的極性。1. 3. 3安培表安培表是用來(lái)測(cè)量電路或部分電路的電流數(shù)量的。他與被測(cè)電路元件串聯(lián)連接。儀表的電阻必須非常低這樣不會(huì)影響流過(guò)電路的電流。當(dāng)測(cè)量很靈敏的設(shè) 備的電流，安培表電流的輕微改變可能會(huì)引起設(shè)備的故障。安培表象電壓表一樣，也有一個(gè)調(diào)零的調(diào)整螺釘。許多儀表也有鏡子幫助使用 者保證讀數(shù)精確。安培表常用來(lái)找出過(guò)載或者開(kāi)路。他們也用來(lái)平衡線路的負(fù)荷和確定故障位置。安培表總是與被測(cè)電路或元件串聯(lián)連接。如果使用在DC下要檢查極性。圖1。6(A)顯示了安培表測(cè)量電路的電流。圖 1。6 (B)顯示的是AC安培表。1.3.3 歐姆表歐姆表用來(lái)測(cè)量電

11、阻，它內(nèi)裝電池提供操作時(shí)需要的動(dòng)力。警告：在接上歐姆表之前，必須確認(rèn)電路或部件沒(méi)有與常規(guī)電源相連接。將歐 姆表與一個(gè)沒(méi)有斷開(kāi)電源的電路相連可能回?fù)p壞儀表甚至導(dǎo)致使用者受傷。歐姆表的刻度的讀取方向與其它儀表相反，當(dāng)儀表電流開(kāi)路時(shí)，指針應(yīng)當(dāng)指向無(wú)窮大。可以通過(guò)調(diào)整旋紐使指針與無(wú)窮大標(biāo)志對(duì)準(zhǔn)。多數(shù)歐姆表有數(shù)個(gè)量程，量程選擇開(kāi)關(guān)應(yīng)當(dāng)置于最能為精確測(cè)量的位置(刻度)。量程一般為：r*1、r*10、r*100、r*1000。如果選擇開(kāi)關(guān)置于 r*1 ,表盤顯示的值即為測(cè)量值；如果選擇開(kāi)關(guān)置于r*100 ,表盤顯示的值必須乘以1001.3.4 通斷測(cè)試儀1.3.5 兆歐表兆歐表，一般認(rèn)為是由其商品名MEGG

12、ER而得名，是一種測(cè)量極高電阻的儀器。例如，用來(lái)測(cè)量電路導(dǎo)體或馬達(dá)繞組絕緣體的電阻。兆歐表被設(shè)計(jì)成用來(lái)測(cè)量 兆歐級(jí)的電阻；一兆歐等于一百萬(wàn)歐姆。一個(gè)稱之為磁發(fā)電機(jī)的小型發(fā)電機(jī)被包含于兆歐表外殼之內(nèi)，它為儀表提供動(dòng) 力，就像歐姆表中的電池所起的作用。磁力發(fā)電機(jī)可以手動(dòng)發(fā)電或由電池以及其它 設(shè)備提供電源。兆歐表有很多不同電壓檔，其中最常用的設(shè)計(jì)工作于以下數(shù)值： 500V、1000V、和1000V。磁力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電壓取決于被測(cè)電阻的類型和歐姆值。因?yàn)檎讱W表是設(shè)計(jì)用于測(cè)量極高電阻，它們通常用于絕緣測(cè)試。肉眼觀測(cè)絕緣 性能和用歐姆表進(jìn)行漏電測(cè)試不是非?？煽浚讱W表測(cè)試是維修電工們最為可靠 的測(cè)試方法

13、之一。警告：在兆歐表連接到導(dǎo)體或電路之前，電路必須斷電。絕緣測(cè)試通常是在導(dǎo) 體與地之間進(jìn)行，所以良好的接地是測(cè)試過(guò)程中至關(guān)重要的一部分。應(yīng)當(dāng)用兆歐表 和低電阻歐姆表檢測(cè)以確認(rèn)接地的良好連通性。絕緣測(cè)試應(yīng)當(dāng)在安裝期間進(jìn)行，并在以后定期進(jìn)行。對(duì)于額定電壓在600V或以下的電路和設(shè)備，可以使用 1000V磁力發(fā)電機(jī)。必須對(duì)測(cè)試進(jìn)行記錄，包括測(cè)試 日期、時(shí)間、溫度、濕度和電阻值。由于大氣狀況會(huì)影響絕緣電阻，一段時(shí)間內(nèi)可能會(huì)有很多不同的測(cè)試值，因?yàn)?絕緣電阻隨著溫度、濕度和空氣質(zhì)量的不同而不同絕緣的共同敵人是濕氣、污垢、油污、和化學(xué)物質(zhì)，盡可能地保持設(shè)備和導(dǎo)體的清潔和干燥是非常重要的。良好的保養(yǎng)習(xí)慣和定

14、期的絕緣測(cè)試應(yīng)該成為制度而不是偶爾為之。兆歐表的快速通常被標(biāo)注為最小 10000歐姆，最大200兆歐。額定工作于600V的導(dǎo)體的絕緣能力應(yīng)當(dāng)顯示其絕緣電阻在600000歐姆以上。對(duì)于馬達(dá)、發(fā)電機(jī)、變壓器和類似額定工作于 1000V或以下的設(shè)備，其最小絕緣電阻必須在 1兆 歐以上。對(duì)于工作于額定電壓在 1000V以上的導(dǎo)線和設(shè)備來(lái)說(shuō)，一個(gè)不錯(cuò)的計(jì)算規(guī) 則是：將額定電壓除以1000即得到了該設(shè)備以兆歐為單位的最小絕緣電阻。周期性的絕緣測(cè)試應(yīng)當(dāng)至少每?jī)蓚€(gè)月進(jìn)行一次，絕緣電阻值隨溫度和空氣狀況 的不同而不同，但是，1年到18個(gè)月的長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)，絕緣電阻持續(xù)下降的趨勢(shì)意味著 存在問(wèn)題，電路和設(shè)備必須接受檢查

15、。1.3.7 多用表1.3.8 功率計(jì)1.3.9 電度表電能表等于功率和時(shí)間的乘積。電表用于測(cè)量在某段時(shí)間內(nèi)消耗的功率。對(duì)于 直流電表，其速度正比于功率，它記錄了給予用戶的瓦時(shí)或千瓦時(shí)數(shù)。因?yàn)楹芏嘤?戶需要大量能源，標(biāo)準(zhǔn)電表被設(shè)計(jì)成以千瓦時(shí)顯示。交流電表的工作原理為感應(yīng)原理。移動(dòng)磁場(chǎng)產(chǎn)生電流流過(guò)鋁制圓盤，這種電流 稱為渦流，它所產(chǎn)生的磁場(chǎng)于運(yùn)動(dòng)磁場(chǎng)相互作用，使得圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)的圓盤驅(qū)動(dòng) 一個(gè)齒輪鏈，使指針依次顯示（電功值）。電表有四個(gè)或5個(gè)刻度盤，每個(gè)刻度盤有一個(gè)指針，標(biāo)刻有 0到9,刻度盤讀數(shù)從 左到右（從右到左），從右到左刻度盤分別顯示個(gè)位、十位、百位、千位和萬(wàn)位。如圖1.11, 4位刻度

16、盤顯示1238千瓦時(shí)。如果指針在兩個(gè)數(shù)之間，總是讀取兩個(gè)數(shù)中 較小的那個(gè)Chap涸體功率器件的基本原理2. 1引言(緒論)本章將集中討論固態(tài)功率器件或功率半導(dǎo)體器件，并且只研究它們?cè)诓捎孟嗫?(電壓控制)或頻率控制(速度控制)的三相交流鼠籠式感應(yīng)電機(jī)的功率電路中的 應(yīng)用。2. 2固態(tài)功率器件有五種用于固體交流電機(jī)控制中的功率元器件：(1) 二極管(2) 晶閘管(例如：可控硅整流器 SCR(3) 電子晶體管(4) 門極可關(guān)斷晶閘管(GTO(5) 雙向可控硅晶閘管SCR和雙向可控硅一般用于相位控制(相控)。各種二極管，晶閘管 SCR 電子晶體管，門極可關(guān)斷晶閘管的聯(lián)合體用于頻控。這些器件的共性是：

17、利用硅晶 體形成的薄片構(gòu)成 P-N結(jié)的各種組合。對(duì)二極管， SCR GTO-月§ P結(jié)叫正極N結(jié) 叫負(fù)極；相應(yīng)的電子晶體管叫集電極和發(fā)射極。這些器件的區(qū)別在于導(dǎo)通和關(guān)斷的 方法及電流和電壓的容量。讓我們根據(jù)他們的參數(shù)簡(jiǎn)單看一下這些元器件。2. 2. 1二極管圖2。1顯示了一個(gè)二極管，左邊部分顯示的是在硅晶體中的一個(gè)PN結(jié)，右邊顯示的是二極管的原理圖符號(hào)。當(dāng) P 相對(duì)于N 是正時(shí)，由于節(jié)上有一個(gè)相當(dāng)?shù)偷膲航?，前向電流開(kāi)始流動(dòng)。當(dāng)極性相反時(shí)，只有一個(gè)極小的反向漏電流流動(dòng)。這些用圖2。 2闡明。前向電壓通常大約有1V,不受電流額定值的影響。二極管正向?qū)娏鞯念~定值取決于其尺寸和設(shè)計(jì)，而這

18、二者是根據(jù)器件散熱的要求來(lái)確定的，以保證器件不超過(guò)最大結(jié)溫（通常為200C） 。反向擊穿電壓是二極管的另一個(gè)重要參數(shù)。它的值更取決于二極管的內(nèi)部設(shè)計(jì)而不是它的物理尺寸。注意：一個(gè)二極管只有當(dāng)加上正向電壓時(shí)才會(huì)正向?qū)?。它沒(méi)有任何固有（內(nèi)在的）的方法控制導(dǎo)通的電流和電壓值。二極管主要用在交流電路中作整流器， 這意味著它們把AC整流成DC,同時(shí)產(chǎn)生 的直流電流和電壓值沒(méi)有固有的控制方法。單二極管可用額定值到4800A和最大反向電壓1200V, 2000A最大反向電壓4400V。2 2 2晶閘管圖2。3顯示了晶閘管（一般也叫可控硅）的PN結(jié)排列和它的原理圖符號(hào)。注意這不同的結(jié)從正到負(fù)是 PNPN還有

19、一個(gè)門極連到了內(nèi)部的P層。如果沒(méi)有連門極，并且陽(yáng)極加反向電壓，從正極到負(fù)極就沒(méi)有電流通過(guò)。這是因?yàn)閮?nèi)部P 結(jié)由于未通電而工作在阻斷電路。這種情況對(duì)于正向阻斷狀態(tài)也是正確的。然而，當(dāng)陽(yáng)極是正的并且正信號(hào)作用到門上，則電流將從正極一直流向負(fù)極即使門極沒(méi)有正信號(hào)。換言之，門極能打開(kāi)晶閘管但不能關(guān)斷它。關(guān)斷晶閘管的唯一方法是通過(guò)外部方式在正極強(qiáng)加上一個(gè)零電流。因此在前向?qū)ㄖ荒芡ㄟ^(guò)強(qiáng)加零電流停止方面，晶閘管與二極管是相似的。然而，晶閘管與二極管在如何啟動(dòng)前向?qū)ǚ矫媸遣煌?1 ）陽(yáng)極是正（2）門時(shí)刻是正。這個(gè)特性暗指了術(shù)語(yǔ)“可控硅”。2。 4闡明了晶閘管的穩(wěn)態(tài)伏安特性。注意反向電壓和反向泄漏電流的形

20、狀與二極管的很相似。反向電壓導(dǎo)通時(shí)比二極管的高，通常有 1。4V。阻斷狀態(tài)也有一個(gè) 極小的前向泄漏電流。在二極管中，穩(wěn)態(tài)電流值是由器件的性能和底座（散熱器）散發(fā)的熱量確定的。晶閘管的最大結(jié)溫比二極管要低，大約在125C。這意味著在同樣的額定電流下，加上1。4V的前向壓降，晶閘管比二極管的前向壓降大的多。單晶閘管可用額定值在 最大反向電壓2200V超過(guò)2000A,在在最大反向電壓 4000V超過(guò)1400A。2 2 3電子晶體管（電子管）圖 2 5列出了一個(gè)典型功率電子管的結(jié)排列，原理符號(hào)圖和伏安特性。如果集電極為正，除非在基電極和發(fā)射極間有電流才有電流從集電極到發(fā)射極。與晶閘管比較， 只有在基極

21、有電流時(shí)，電子管沒(méi)有從集電極到發(fā)射極的自鎖電流。基極開(kāi)路，集電極到發(fā)射極將阻斷電流。功率電子管與晶閘管在控制前向?qū)ǖ膯?dòng)時(shí)相似。它與晶閘管不同的地方在于它能控制關(guān)斷和交流電機(jī)頻率控制所必需的換向。注意伏安特性沒(méi)有顯示反向特性。一般的，一個(gè)反向分流二極管連在發(fā)射極和集電極之間，以保護(hù)電子管受反向電壓傷害。功率電子管的可用額定值是最高反向電壓1000V400A。2 2 4門極可關(guān)斷晶閘管GTO圖2。6顯示了 GTO的原理符號(hào)。GTOW晶閘管的相似處在于 PNPN吉的排列和前 向電流的操作。如果陽(yáng)極是正的，導(dǎo)體的啟動(dòng)是通過(guò)作用在門上的正脈沖。然而硅片和結(jié)是利用特殊特性設(shè)計(jì)的，所以即使陽(yáng)極保持正值，

22、加到門上的強(qiáng)負(fù)電流作用迫使前向電流阻斷。GTO常用的瞬間額定值是 PRV1200V2400A2 2 5雙向可控硅圖 2。 7顯示了雙向可控硅的原理符號(hào)圖。一個(gè)雙向可控硅由一個(gè)特殊的晶閘管包（包含前向和反向晶閘管）組成，它的操作由一個(gè)門極控制。他們常用在調(diào)光器電路中或者作為繼電器的開(kāi)關(guān)，這樣截止態(tài)下很小的泄漏電流不會(huì)引起其它控制器的誤操作。隨著增加電流容量可控硅的可用性使他們用于交流電機(jī)的相位控制中。2 3功率半導(dǎo)體容量功率器件在穩(wěn)態(tài)交流電機(jī)馬力范圍大于 600V時(shí)如何用，用在哪里摘要顯示在表2。 1 中。馬力額定值基于沒(méi)有并聯(lián)的器件。2 4功率半導(dǎo)體的物理特性在物理特性條件下，有三類最常用的功

23、率半導(dǎo)體：（ 1）栓接式（2）薄片或冰球式（3）絕緣散熱器類型。他們的共同特征是需要與其它器件有物理聯(lián)系。這器件叫散熱器，為了保持結(jié)溫在設(shè)計(jì)值內(nèi)把內(nèi)部熱量散發(fā)出去。散熱器吸收結(jié)的熱量通過(guò)散熱片，輪片（螺旋槳葉片）或者液體冷卻劑發(fā)散出去。液體冷卻劑幾乎從不用于600V級(jí)的固態(tài)交流電動(dòng)機(jī)控制中，而且也不包含在我們的討論中。這三類功率半導(dǎo)體的不同在于它們?nèi)绾伟惭b，他們?nèi)绾闻c散熱器連接。2 4 1 栓接式螺紋部分可能是PN結(jié)的一部分，或者是與有源電子部分電子絕緣。在任一種情況下，螺紋部分常常插入散熱器的螺紋孔。栓接式器件在小馬力額定值下常用來(lái)作為直接功率控制器件，在大馬力額定值下常用來(lái)作為輔助保護(hù)器件

24、。在后一種情況下，它們常直接安裝在較大器件使用的散熱器上，如冰球式設(shè)計(jì)。2 4 2冰球式器件典型冰球式功率器件可能是二極管，可控硅或GTO尺寸范圍直徑從近似25MM冰球到100MM每一個(gè)平坦的面即不是 P也不是N結(jié)。熱傳遞和導(dǎo)電從這表面產(chǎn)生 式器件典型安裝是聯(lián)接鋁型材的散熱器。特別的箝位電路，聯(lián)接絕緣混合劑和扭矩 扳手都是需要的，用來(lái)確定光熱傳遞和電導(dǎo)率。由于栓接式和冰球式器件的散熱器都能傳遞電流，他們必須與機(jī)械底托電子絕 緣。輪片能加到散熱器上增加熱量排放并且增大固定負(fù)荷狀態(tài)的完成。由于散熱器能在同樣電壓水平下作為功率器件，冰球式和栓接式的固態(tài)AC電動(dòng)機(jī)控制必須通過(guò)附件（外殼）供給。附件（外

25、殼）必須有合適的通風(fēng)口或熱交換器 使得熱量能散發(fā)。它不會(huì)用在放在安全封套中的用法，例如象NEMA12密封盒或相似的外圍物。2. 4. 3絕緣散熱器件絕緣散熱器功率器件可能是二極管，可控硅，GTO三極管或雙向可控硅。單個(gè)的包包含器件的聯(lián)合體，在內(nèi)部以線加固。區(qū)別的特征是術(shù)語(yǔ)“絕緣散熱器”。有 一個(gè)鋁底盤在每個(gè)包下面。這個(gè)底板與功率器件之間是導(dǎo)熱并絕緣的。結(jié)的大部分 熱量傳給了鋁盤。這個(gè)底板依次安裝在第二個(gè)更大的散熱底板上。這個(gè)更大的散熱 底板在對(duì)面有鰭狀表面。絕緣散熱器的設(shè)計(jì)使它自己是個(gè)完全封閉的設(shè)計(jì)。他們也有經(jīng)過(guò)預(yù)包裝的已經(jīng) 內(nèi)部加固過(guò)的復(fù)合器件的優(yōu)點(diǎn)。 他們的缺點(diǎn)是通過(guò)底部安裝的底板散熱的能

26、力有限， 所以固定負(fù)荷狀態(tài)必須小于開(kāi)放的散熱器一安裝在冰球式器件上。盡管如此，絕緣 散熱器在一般應(yīng)用和器件容量的使用上迅速增長(zhǎng)。在較高的左上角的排列是唯一的，同樣它聯(lián)合了有所有封閉設(shè)計(jì)的絕緣散熱器概念的冰球式的優(yōu)點(diǎn)（例如，易替換， 易互換）。它也被恰當(dāng)?shù)姆Q為“開(kāi)放塊狀”模式。2. 5換流在深入的討論實(shí)際的固態(tài)交流電機(jī)的控制之前，將換流的概念和種類闡述清楚 是必要的。換流的不同類型指所有討論的固態(tài)電動(dòng)機(jī)控制。換流是功率半導(dǎo)體器件中負(fù)載電流被截止或停止流動(dòng)或轉(zhuǎn)換到另一回路的過(guò)程。有以下三種換流方式：（1）自然或線電壓換流（2）負(fù)載換流和（3）強(qiáng)制換流。圖2.8為用于將交流轉(zhuǎn)換為直流的功率半導(dǎo)體電路

27、，在數(shù)學(xué)上可以證明這種特殊電路可以將60Hz460V三相交流電轉(zhuǎn)換為包含 60Hz脈動(dòng)成分的600V直流電。既然60Hz正弦交流線電壓在每次正和負(fù)半周結(jié)束時(shí)都會(huì)過(guò)零，因此在線電壓 的每個(gè)半周結(jié)束時(shí)，功率半導(dǎo)體是自動(dòng)（關(guān)斷）換流的，這也就是自然或電網(wǎng)（線 電壓）換流。假設(shè)某一時(shí)刻圖2.8電路產(chǎn)生的直流電壓作用于一個(gè)具有反極性的電壓源之上（見(jiàn)圖2.9）,且該直流電壓稍高于600V,如果該半導(dǎo)體器件為二極管，則會(huì)導(dǎo)致短 路的發(fā)生。但是，如果這些器件是晶閘管、三極管或可關(guān)斷晶閘管，由于它們除非 觸發(fā)，都處于關(guān)斷狀態(tài)，沒(méi)有電路流過(guò)，所以不會(huì)有像使用二極管時(shí)的短路現(xiàn)象發(fā) 生。因?yàn)槠骷⒃诿總€(gè)半周經(jīng)歷一次零

28、電壓，所以如果它們?cè)诿總€(gè)半周的任意時(shí)刻 導(dǎo)通后，在每個(gè)周期結(jié)束時(shí)，交流線電壓將使器件換流。這也是有電流從直流端流 向交流端的自然或電網(wǎng)換流。圖2.10所示為一種連接于交流鼠籠感應(yīng)電機(jī)交流接線端的半導(dǎo)體功率裝置，如同圖2.8和圖2.9 ,圖2.10中的功率器件在將在每個(gè)交流線電壓正弦波周期經(jīng)歷一次 零電壓，因此，這些器件可以是二極管、晶閘管、三極管和可關(guān)斷晶閘管，或是雙向可控硅。既然二極管可以導(dǎo)致線路和電機(jī)短路，所以二極管是多余的。 對(duì)圖2.10,晶閘管和雙向晶閘管對(duì)于相控比較實(shí)用，因?yàn)樗鼈兛梢员魂P(guān)斷?？申P(guān)斷晶閘管和三 極管由于其固有的關(guān)斷能力不相適應(yīng)，所以它們也不會(huì)用于圖2.10o圖2.10是

29、另一種自然或電網(wǎng)換流應(yīng)用的例子。負(fù)載換流發(fā)生于如下情形：負(fù)載具有某種特性可以導(dǎo)致交流電壓自動(dòng)為零，繼而將導(dǎo)致器件每半個(gè)周期換流或關(guān)斷一次。電機(jī)的旋轉(zhuǎn)加上直流場(chǎng)的效果導(dǎo)致電機(jī)輸入端正弦電壓的產(chǎn)生。這種正弦波電 壓，如果連接到功率半導(dǎo)體器件，將提供半周一次的換流或關(guān)斷，這就是負(fù)載換流,見(jiàn)圖2.11。電路見(jiàn)圖2.11,它不能用于交流鼠籠式感應(yīng)電機(jī)，因?yàn)榧?lì)或勵(lì)磁電流來(lái)源于 與線電流功率部件相同的電源?？梢詾楣β拾雽?dǎo)體控制系統(tǒng)加裝特殊電路，一旦感 應(yīng)電機(jī)速度達(dá)到某一值時(shí)，可以為電機(jī)提供負(fù)載換流。對(duì)于大型電機(jī)這樣更為節(jié)省 成本，但對(duì)于373kW/600V的電機(jī)不太多見(jiàn)。強(qiáng)制換流技術(shù)用于這類電機(jī)。圖2.1

30、2所示為由功率半導(dǎo)體饋電的交流鼠籠式感應(yīng)電機(jī)，依次由直流源饋電。 如上所述，交流鼠籠式感應(yīng)電機(jī)不能產(chǎn)生換流或使正弦波形轉(zhuǎn)變極性，假設(shè)期望通 過(guò)依次開(kāi)、閉功率半導(dǎo)體器件以提供電機(jī)的頻率調(diào)節(jié)，則強(qiáng)制換流必須用于器件的 關(guān)閉。如果是三極管，基極信號(hào)將使其導(dǎo)通，基極信號(hào)的撤除將使其截止，三極管的 強(qiáng)制換流不需要其它功率器件。對(duì)可關(guān)斷可控硅，正門極脈沖使其導(dǎo)通，而負(fù)門極脈沖使其產(chǎn)生換流或關(guān)斷， 與三極管一樣，其強(qiáng)制換流不需要其它輔助功率器件對(duì)于前面提到的晶閘管，門電路對(duì)關(guān)斷無(wú)效，必須由與陰極和陽(yáng)極并聯(lián)的輔助 功率器件使陰極和陽(yáng)極之間電流為零。典型的結(jié)構(gòu)包括一個(gè)電容和一個(gè)晶閘管，如 圖2.13所示，當(dāng)主晶

31、閘管導(dǎo)通時(shí)，電容充電，主晶閘管關(guān)斷的同時(shí)，輔助晶閘管同 時(shí)導(dǎo)通，因而電容放電，強(qiáng)制主晶閘管陽(yáng)極中的電流為零。2.6總結(jié)緊記功率半導(dǎo)體器件在固態(tài)交流電機(jī)控制中使用的三種重要的選項(xiàng)是：(1)功率半導(dǎo)體器件(二極管、晶閘管、三極管和可關(guān)斷晶閘管和雙向可控硅) 可以用于控制交流電壓、交流轉(zhuǎn)換為直流、直流轉(zhuǎn)換為交流、和直流開(kāi)關(guān)。(2)采用哪種類型的器件取決于要實(shí)現(xiàn)的功能和器件輸入和輸出側(cè)功率電流的 特性。決定很大程度取決于可以使用的換流類型一一電網(wǎng)、負(fù)載、或強(qiáng)迫換流。(3)器件的物理特性(拴接式、冰球式、或絕緣散熱式)和相關(guān)的冷卻要求， 在很大程度上取決于對(duì)成本的均衡考慮和控制器外殼的要求。記住這三種選

32、項(xiàng)的判據(jù)和性能，讓我們期待下一步器件會(huì)有最好的表現(xiàn)，從將 它們用于固態(tài)交流電機(jī)的相控啟動(dòng)器開(kāi)始4數(shù)字電子4.1 數(shù)字的概念4.1.1 什么是數(shù)字信號(hào)(1) 一個(gè)歷史例子。"聽(tīng)，我的孩子們，你們將會(huì)聽(tīng)到保羅瑞維爾午夜策馬飛奔的傳奇，”根據(jù)朗費(fèi)羅的詩(shī)，保羅瑞維爾通過(guò)波士頓老北教堂的鐘樓那里給新 英格蘭農(nóng)民發(fā)信號(hào)。(如果英軍今晚無(wú)論是從陸地還是從海上來(lái)犯，在老北教堂鐘樓的拱門上高掛一盞燈籠作為信號(hào))"一盞燈籠表示從陸地來(lái)，兩盞燈籠表示從海上來(lái) ”。那就是說(shuō)， 如果英國(guó)軍隊(duì)從波士頓陸地向康科德前進(jìn)，展示一盞燈，如果他們 穿過(guò)Mystie河走間接航線，兩盞燈將被展示。愛(ài)國(guó)者們收到的消

33、息就是數(shù)字形式的編碼。我們今天將說(shuō)這兩個(gè)"位”的信息通 過(guò)代碼運(yùn)傳送(嚴(yán)格地說(shuō)，二位能表明4個(gè)可能消息，并且要求可分辨的燈，一個(gè)紅 燈和一個(gè)白色的燈).第一個(gè)燈光通知英國(guó)軍隊(duì)正前進(jìn)， 第2盞燈指示他們通過(guò)什么路線來(lái)因?yàn)橄胂笾挥袃蓷l路，信息的第二位能被解釋為表明兩條路線之一如果信息能被一系列的 YES/NO所定義，信息就能以數(shù)字形式確定。每個(gè)變量只可能有兩種狀態(tài)在傳送信息方面使用。這種方法把信息簡(jiǎn)化為一系列是/ 不看起來(lái)有局限性，但是這種方法實(shí)際上十分有用。數(shù)目可以以基數(shù)2表示，字母表可以表示成數(shù)字代碼。的確，有限輸出的任何情形都可以被簡(jiǎn)化成數(shù)字代碼。具體的，n位數(shù)字能描述成2n 個(gè)可

34、能狀態(tài)。如同在我們的歷史例子中，數(shù)字通訊能用明確定義的代碼在兩種情況下都通知到大家。(2) 瑞維爾通訊碼分析。為了更進(jìn)一步確定數(shù)字的信息的概念，我們將定義兩個(gè)來(lái)描述保羅瑞維爾通信系統(tǒng)的數(shù)字變量，讓 B 描述是否英國(guó)人正來(lái)，并且L描述他們正來(lái)的路線。數(shù)學(xué)變量，B和L,是不平常的數(shù)學(xué)變量，因?yàn)槊恳粋€(gè)只能有兩個(gè)值。我們可以用我們希望的任何名字給兩值命名：是 / 不，真 / 假，一 / 0 ，高 / 低， 甚至黑色/ 白色。 當(dāng)這類數(shù)學(xué)被通過(guò)符號(hào)邏輯用于哲學(xué)論據(jù)分析時(shí)，變量的值被叫對(duì)還是錯(cuò)，根據(jù)邏輯命題被闡述的正確性。近來(lái)，命名一/ 0 已經(jīng)開(kāi)始被工程師和程序員( 處理數(shù)字代碼) 更喜歡。這種命名有明

35、顯的優(yōu)勢(shì)，適用于二進(jìn)制數(shù)字系統(tǒng) (base2) 處理數(shù)字信息，但是這些命名偶爾對(duì)數(shù)字系統(tǒng)的討論造成混亂。雖然如此，我們將使用ONE/ZERO1/0作為我們數(shù)字變量 B和L的兩種可能的狀態(tài)。因此B和L的定義是如果英國(guó)人將來(lái)，B =1如果英國(guó)人不來(lái)，B =0如果通過(guò)海上來(lái)，L =1如果由陸路來(lái)，L = 0第一個(gè)光(B) 唯一確定他是否騎馬。當(dāng)?shù)谝还獬霈F(xiàn)時(shí)，他騎上他的馬。但是他不能離開(kāi)直到第2盞燈(L) 出現(xiàn) ( 或者不出現(xiàn)) , 對(duì)于第2盞燈來(lái)說(shuō)顯示英國(guó)人的路線并且因此部分確定要被宣布的消息。(3) 用電力描述數(shù)字信息。在數(shù)字電子方面，數(shù)字變量通過(guò)邏輯級(jí)描述。在任何規(guī)定時(shí)間，電壓預(yù)計(jì)有一值或者另一

36、個(gè)，或者更確切在一個(gè)范圍內(nèi)。在一個(gè)典型系統(tǒng)里，0和0.8 V之間的電壓將被認(rèn)為是數(shù)字的零，在 0.8和2 V之間的電壓將被 禁止；如果電壓屬于這范圍， 你知道數(shù)字設(shè)備需要修理了。這些定義顯示在圖4.1中。作為一個(gè)數(shù)字電路的插圖， 我們將考慮放大器開(kāi)關(guān)作為一條非門電路。非電路的輸出是輸入的數(shù)字“補(bǔ)碼”或者“反”。首先我們將用一個(gè)真值表描述非電路的定義。這在圖4.2顯示：A描述輸入，可能1或者0; B描述輸出，也可能是1或者0, 但是由輸入決定。 非或者邏輯補(bǔ)的操作，以真值表以下的那些方程式用代數(shù)方式被 表達(dá)。我們現(xiàn)在將確定放大器開(kāi)關(guān)的邏輯級(jí)這樣它能執(zhí)行非的功能。電路的輸入輸出 特性被在圖4.3中

37、重復(fù)。 顯然，我們希望10 V為1區(qū)域，0.7 V在0區(qū)域。 那就是 說(shuō)，輸入是10 V(數(shù)字1),輸出應(yīng)該少于0.7 V(數(shù)字0),反之亦然。因此，我們可能考慮數(shù)字0的范圍從0-1V,數(shù)字1的范圍大約從8 -10 V。這對(duì)一個(gè)工作的數(shù)字系統(tǒng) 能很好工作，但是離開(kāi)能勝任的范圍。那就是說(shuō)，希望擴(kuò)展區(qū)域1和0的有效范圍，以允許晶體管和電源電壓的變化以及混雜在信號(hào)里的噪音等因素的影響。在目前例子中， 我們能以錯(cuò)誤操作的范圍0-1.5 V作為數(shù)字0,好的操作范圍5 -10 V作為數(shù) 字1;即由于這些定義電路作為一條并非電路，即，它執(zhí)行合乎邏輯的補(bǔ)足。這些邏輯級(jí)被用圖4.4顯示。4.1.2 幅數(shù)字的信息

38、的畫(huà)像(1) 電梯門控制器。已經(jīng)解釋數(shù)字的信號(hào)的性質(zhì)，信息被用電力描述多么數(shù)字啊，并且晶體管電路怎樣有進(jìn)行數(shù)字的操作的可能性，我們轉(zhuǎn)向顯示怎樣以數(shù)字 進(jìn)一步說(shuō)明那些語(yǔ)言和數(shù)學(xué)的那些數(shù)字方法。形式描述一種形勢(shì)的一個(gè)更完整的例子我們的目的介紹和和或者數(shù)字功能并且更在一個(gè)典型的升降機(jī)上的門在自動(dòng)關(guān)門的它上有一只定時(shí)器，如果沒(méi)有人進(jìn)入升降機(jī)并且敦促一只按鈕另一層。它也喝一"電的眼睛" 防止門接近一位乘客。讓我們描述一命令給門關(guān)閉機(jī)制與二進(jìn)制的易變的D（D = 1 途經(jīng)關(guān)閉如果） 一起 . 門（D）的狀況 將被3個(gè)二進(jìn)制的變量控制：T描述州（定時(shí)器正跑的T = 1方法，時(shí)間還沒(méi)有過(guò)去

39、） 的定時(shí)器; B 描述某人敦促一只按鈕的另一層（ 一枚鈕扣已經(jīng)被推的B = 1方法）的結(jié)果；S描述州安全裝置（某人在門內(nèi)的S = 1方法）.我們看見(jiàn)D是因變數(shù)， 并且是一個(gè)3項(xiàng)自變數(shù)（T, B和S）的功能.記住這些全部是二進(jìn)制的變量， 并且因此 可能只是1或者 O。D = f （ T , B , S ）這樣的一個(gè)數(shù)學(xué)函數(shù)怎樣可以被描述？如圖中所示, 描述一個(gè)二進(jìn)制的功能的一種有用的方法是一張事實(shí)桌子4.5. 這里我們已經(jīng)列舉自變數(shù)的全部可能的結(jié)合并且表現(xiàn)因變數(shù)的合適的價(jià)值。通常， 有 n 自變數(shù)， 每一個(gè)有兩可能狀態(tài)什么時(shí)候，將有 2 n 可能結(jié)合（23 在這箱內(nèi)） , 可能被列舉確定函數(shù)。

40、事實(shí)桌子為展示這樣的列舉提供一個(gè)有系統(tǒng)的形式。名字事實(shí)桌子歷史上從代表的朱鷺類型的應(yīng)用到合乎邏輯的辯論的有系統(tǒng)的調(diào)查起源。因?yàn)檫@些個(gè)協(xié)會(huì)，數(shù)字電路經(jīng)常被叫為邏輯電路。(2) 事實(shí)桌子表現(xiàn)。圖 4.5禮物事實(shí)桌子給電梯門功能。讓我們看出我們?cè)鯓釉趫D 4.5 確定 1 ' s 和 0 ' s 。 1 ' s 和 0 ' s 在前 3根柱子起因于一有系統(tǒng)的8種可能性的數(shù)，或者說(shuō)明。我們叫它" 數(shù) " 因?yàn)槲覀円呀?jīng)使用的圖案形成計(jì)入這個(gè)基礎(chǔ)2個(gè)數(shù)字系統(tǒng)。但是你想起它，這種圖案是清楚的：我們?yōu)?S 最迅速地更送l 和 O，更為 B 慢， 和為 T 最慢

41、， 因此包括全部可能的結(jié)合。這些代表我們的自變數(shù)的價(jià)值。為在最后柱子里填寫(xiě)1 ' s和O' s,我們首先地看著S柱子，這描述保險(xiǎn)開(kāi)關(guān)。當(dāng)保險(xiǎn)開(kāi)關(guān)指示某人站在門（S = 1）里時(shí)，我們不想要門關(guān)上，我們把0放進(jìn)D專欄（0方法不關(guān)門的D =)為每1在S柱子里8 個(gè)國(guó)家中的4個(gè)的這賬。其它 4個(gè)國(guó)家取決于按鈕和定時(shí)器。如果 S = 0( 沒(méi)有什么堵塞門) , 如果兩枚這枚鈕扣中的任一枚被推，門應(yīng)該關(guān)上(B = 1) 或者定時(shí)器終止(T = 0) . 我們檢查剩下的4個(gè)國(guó)家并且把 1放進(jìn)欄目D， 如果他們1 歲在那些T 專欄內(nèi)在那些B 專欄或者0內(nèi)。使用這個(gè)角色，我們發(fā)現(xiàn)3結(jié)合導(dǎo)致門的

42、關(guān)上。第一個(gè)，全部0' s,描述對(duì)門的結(jié)束用盡的定時(shí)器。 第 2描述被推的一枚鈕扣和同時(shí)用盡的定時(shí)器，并且在定時(shí)器用盡之前，第 3描述被推的一枚鈕扣。當(dāng)然，在安全機(jī)制允許門關(guān)上的全部3容易。(3) 并非功能。這種真值表法是用于描述一個(gè)二進(jìn)制的功能一種暴力方式。相同信息可能用代數(shù)方式描述通過(guò)和，或者以及并非二進(jìn)制功能。沒(méi)考慮第一個(gè)并非功能 , 合乎邏輯的補(bǔ)足, 在圖的忠誠(chéng)桌子里描述4.2. 那些并非功能涉及這個(gè)問(wèn)題，因?yàn)椴⒎?S 允許那些門關(guān)閉，而不T 促使那些被定時(shí)器那些門的關(guān)閉。S 功能的不以加變量或者表示指出的一最好時(shí)期描述用代數(shù)方式：S ' 沒(méi)表示并非S。我們需要不到那時(shí)

43、0是引發(fā)或者或者和因?yàn)橛? 開(kāi)出的這幾次扳機(jī)的結(jié)合。(4) 或者功能?；蛘叨M(jìn)制起作用在&lined 在圖 4.6 。 因變數(shù)，C =一或者B，1什么時(shí)候或者一或者 B(或者兩)是(是)是1.這如此包括的或者因?yàn)榘切┫湓谀睦飪蓚€(gè)一和B 在 1 。 或者功能在描述那些對(duì)這定時(shí)器和那些鈕扣的被結(jié)合影響涉及我們的升降機(jī)問(wèn)題。當(dāng)定時(shí)器過(guò)去時(shí)，我們希望門得到信號(hào)關(guān)閉(T = 0) 或者鈕扣被推(B = 1) 或者兩個(gè)。用代數(shù)方式表示這的這種方法是T ' 或者B。這個(gè)功能的事實(shí)桌子被用圖4.7 顯示。 在在圖里建造事實(shí)桌子方面4.7 ，我們?cè)黾右桓⒎?T 柱子。 然后我們?cè)谠谌魏我粋€(gè)

44、以前的兩根柱子里有1的任何地方把1放進(jìn)最后柱子， 因?yàn)檫@些是變量我們是ORlng。(5) 和功能。下一步我們需要解釋保險(xiǎn)開(kāi)關(guān)。和功能被要求，因?yàn)槲覀儽硎灸切┲艺\(chéng)桌子適合和在必須那些同時(shí)對(duì)關(guān)門的脈沖和那些缺乏那些門障礙的事件。圖4.8功能出現(xiàn)。這里我們得到1只有當(dāng)時(shí)兩個(gè)一和B在1。為我們的關(guān)上門的易變 的（D）完成事實(shí)桌子，我們必須和S 有最后一柱子在內(nèi)圖4.7為了蓋住全部可能性。 因此，我們可能說(shuō)明關(guān)閉的途經(jīng)起的作用被解釋為二進(jìn)制或者合乎邏輯的功能，Eq。（4.1）在圖里用代數(shù)方式說(shuō)明與忠誠(chéng)桌子相同的信息 我們通過(guò)考慮到全部可能的結(jié)合解決的 4.5。我們以數(shù)字形式代 表信息現(xiàn)在已經(jīng)介紹一種方法

45、了，我們已經(jīng)確定一些基本的邏輯關(guān)系。電路能執(zhí)行邏輯操作多電的緊挨著描述的我們毫米象那樣和和或者。4.2 異步數(shù)字系統(tǒng)邏輯符號(hào)。數(shù)字系統(tǒng)由大量的與非、或非和非門，加上我們以后要討論的存儲(chǔ)器和 定時(shí)電路構(gòu)成，所有的相互連接執(zhí)行某些有用的任務(wù)，例如計(jì)數(shù)器和時(shí)間顯示、電 壓測(cè)量。或進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算。如果我們畫(huà)出這種系統(tǒng)的電路圖，包括所有三極管、二 極管和相互連接，我們將面臨的是一個(gè)不可能完成的，而且是不必要的任務(wù)，之所 以說(shuō)是不必要，是因?yàn)槿魏巫x電路的人都會(huì)在心中將這些元器件組織在一起成為標(biāo) 準(zhǔn)電路，并且用獨(dú)立門的系統(tǒng)函數(shù)的方式思考。由于這個(gè)原因，我們用標(biāo)準(zhǔn)邏輯符 號(hào)設(shè)計(jì)和繪制數(shù)字電路，如圖 4.9所示（

46、門；中+ （或）和一（或）標(biāo)志是可選的， 門的符號(hào)定義了其功能），輸出端的小圓圈表示反相，這樣沒(méi)有小圓圈的話，三角形將表示一個(gè)放大倍數(shù)為一的放大器（或緩沖器），第二個(gè)符號(hào)表示或門。如上所示，不過(guò)，普通電路哪個(gè)倒置的那些。這些個(gè)邏輯符號(hào)只顯示輸入和輸出連接。實(shí)際門，被電報(bào)告知進(jìn)一條數(shù)字電路，將有電源（Ucc）并且也建立于連接基礎(chǔ)上。圖4.10為一座四倍，二輸入端門 NAND1顯示連接。注意到輸出功率被用打下好基礎(chǔ)的 7（2）邏輯系列在別針之間使用14和7。如果你希望建造一條數(shù)字電路，你將不裝配一大堆二極管，電阻器并且著手把他們布線在一起，進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)門電路第一個(gè)，然后進(jìn)更大的功能。將購(gòu)買已經(jīng)在一條集成

47、電路(IC) 上建立的門, 并且在一個(gè)塑料膠囊內(nèi)包裝。這商業(yè)的IC"片"包括一同包裝的4扇NAND1 一個(gè)設(shè)計(jì)的重要的部分將是選擇一個(gè)細(xì)節(jié)" 邏輯系列，" 取決于你的最后的產(chǎn)品的自然和工作環(huán)境。邏輯系列由可以被一同連結(jié)做數(shù)字的系統(tǒng)的大量可選的兼容電路組成。邏輯系列在用來(lái)進(jìn)行邏輯操作的電路的細(xì)節(jié)方面不同。這是一些邏輯系列。(1) 二極管晶體管邏輯(DTL) 電路現(xiàn)在過(guò)時(shí)。我們使用這類簡(jiǎn)單的邏輯只說(shuō)明邏輯門的原則。(2) 高閾值邏輯(HTL)電路類似于DTL門，但是代替兩個(gè)系列二極管包括一個(gè)齊納二極管，并且使用更大的能力電源電壓，Ucc。這個(gè)齊納二極管為接通

48、晶體管提高閾電平并且因此通過(guò)大的邊為1和 0分開(kāi)電壓地區(qū)，說(shuō) 10 V。 電噪音是一個(gè)問(wèn)題的地方，這個(gè)邏輯系列有用，為了防止適度的噪音信號(hào)，可以漏入電路，從影響電路作為有效的數(shù)字的信號(hào)。例如，你電路必須經(jīng)營(yíng)在附近一大dc 電動(dòng)機(jī)或者焊接機(jī)器的一電弧，你將使用 HTL電路(3) 晶體管晶體管邏輯電路(TTL) 電路代替二極管使用專用晶體管。這些電路被廣泛地使用，因?yàn)樗麄冄杆俳油ǎ笾t虛的權(quán)力操作，并且是廉價(jià)的。在這個(gè)邏輯系列使用的電路相當(dāng)大比DTL電路錯(cuò)綜復(fù)雜。(4) 補(bǔ)充的金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)邏輯電路使用場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FETs),不同于晶體管的類型。這些電路要求極少權(quán)力經(jīng)營(yíng)并且用于低

49、的功耗是重要的要求的地方，如同在電池經(jīng)營(yíng)的計(jì)算器。(5) 發(fā)射極耦合邏輯(ECL) 非常迅速的門開(kāi)關(guān)和被用象高計(jì)頻器那樣的高速電路使用。有與其說(shuō)是這些，倒不如說(shuō)是邏輯系列。邏輯電路的設(shè)計(jì)非常復(fù)雜，并且在這個(gè)地區(qū)的專家必須親密熟悉在規(guī)定的時(shí)間可提供的全部可能的產(chǎn)品和邏輯系列4.2.2實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)（1） 并非功能。 經(jīng)常并非電路被要求，那些設(shè)計(jì)者掙一將在之外一也非或者 NANDfe路。 圖4.11顯示做的兩種方法一臺(tái)并非（或者逆變器）在一條NANDfe路之 外。要被在更低的實(shí)現(xiàn)方面在數(shù)字的 1修理的輸入將通過(guò)一臺(tái)電阻器附著Ucc電源。與此類似，如果一個(gè)人要求一次輸入被在0修理，這次輸入將被打下好基

50、礎(chǔ)。建立于一次輸入基礎(chǔ)上用來(lái)用 A也非門沒(méi)意識(shí)到并非功能，我們?cè)诒菊碌哪┒藢⑶巴?個(gè)實(shí)踐問(wèn)題的。（2） 電梯門控功能的實(shí)現(xiàn)。在4.1.2部分，我們得到適合給（D = 1方法關(guān)閉）的一電梯門服藥的一邏輯表達(dá)式基于定時(shí)器（T = 1表示那些定時(shí)器仍然跑，不要關(guān)門），一按鈕開(kāi)關(guān)（某人已經(jīng)敦促按鈕另一層的 B = 1方法，關(guān)門），以及一個(gè)安全 裝置（S = 1方法某人正堵塞門，de不關(guān)門）.進(jìn)我們已經(jīng)發(fā)展的表達(dá)式邏輯表達(dá)式，改寫(xiě)，見(jiàn)圖4.12.我們首先將意識(shí)到與 NAND-起的功能也不門。 在圖4.12的實(shí)現(xiàn)利 用6扇門： 也非，一 NANDff口4 NOTs,這被NAND端成的一。 這實(shí)現(xiàn)進(jìn)邏輯門

51、符號(hào) 基于直接的邏輯表達(dá)式的翻譯。圖4.12直截了當(dāng)?shù)暮鸵膊婚T的使用 NAND勺電梯門功能的實(shí)現(xiàn)。我們可能通過(guò)為D操作表示到一個(gè)更方便的形式完成更簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)。Eq o（4.2）顯示這樣的一次操作。在Eq里。（4.2）第一個(gè)形式如同在圖4.12是D的相同的表示， 除了我們注意 到它兩次。我們做這，因?yàn)槲覀兿胍詈蟮慕Y(jié)果讓D被準(zhǔn)備，即，不某些事情。如果我們，這被要求意識(shí)到那些最后操作 A也非或者NAND1。第2個(gè)形式起因于使用 de摩根的定理對(duì)個(gè)別的條件分配一NOTs 3個(gè)形式與第2相同，除了我們已經(jīng)從S。除去雙倍的補(bǔ)足 這最后形式證明方便因?yàn)閷?shí)現(xiàn)與一起也非門。圖4.13顯示實(shí)現(xiàn)。注意，以致于我們

52、使一不在之外也非類似于這種方式我們意識(shí)到一不與早NANDH起。de摩根的定理如此導(dǎo)致更簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)。圖4.13簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)d使用的電梯門功能也非門。4.3時(shí)序數(shù)字系統(tǒng)4.2節(jié)中的邏輯電路被稱為組合邏輯電路，因?yàn)槠漭敵鲋苯优c輸入相關(guān)而且沒(méi)有存儲(chǔ)器。當(dāng)存儲(chǔ)電路成為邏輯電路的一部分時(shí)，這樣的系統(tǒng)被稱為時(shí)序電路，因?yàn)槠漭?出與電路的輸入和歷史有關(guān) (取決于輸入加上其歷史)。在這一節(jié)中，我們將展示在 邏輯電路中存儲(chǔ)器如何被逐步引入，以及存儲(chǔ)單元如何大大地增加了邏輯電路的應(yīng) 用?；镜拇鎯?chǔ)器為雙穩(wěn)態(tài)電路，我們將在這一節(jié)中進(jìn)行討論。在圖 4.14中，我們給出了兩級(jí)串聯(lián)的放大一開(kāi)關(guān)電路，第一級(jí)T1的輸入作為第二級(jí)T

53、2的輸入，它被稱為兩級(jí)放大器，因?yàn)閮杉?jí)放大發(fā)生在相對(duì)獨(dú)立的兩級(jí)，每一級(jí)都與原始的放大- 開(kāi)關(guān)單元相同。在圖4.15中，給出了輸入電壓從零開(kāi)始時(shí)的電路整體輸入輸出特性。當(dāng)輸入為零時(shí)，第一級(jí)晶體管 T1將截止，第二級(jí)晶體管 T2將飽和，當(dāng)輸入電壓上升，第一級(jí)晶體管將在輸入電壓上升到 0.7V以上時(shí)脫離截止，但是，的二級(jí)晶體管 將繼續(xù)保持飽和，直到第一級(jí)的輸出下降到大約4V,這樣的4V輸出大約需要3V輸入；因此，在脫離飽和以及整個(gè)兩級(jí)放大器的輸出增加前，輸入必須增加到大約3V0在這一范圍內(nèi)兩級(jí)晶體管都處于動(dòng)態(tài)范圍，輸出快速上升，當(dāng)?shù)诙?jí)晶體管輸出降 至心氐于0.7V時(shí)，第二級(jí)晶體管將截止。這樣當(dāng)輸入

54、在 3到4V之間時(shí)，兩級(jí)晶體管工 作于動(dòng)態(tài)范圍。如果我們將兩級(jí)放大器的輸入和輸出相連，將會(huì)發(fā)生什么呢？圖4.16 (a)給出了這樣一個(gè)電路，它為了強(qiáng)調(diào)改動(dòng)后電路的對(duì)稱性而重新繪制過(guò)。我們還增加了輸入端，我們不久將對(duì)此加以討論。從數(shù)學(xué)上看，這種連接要求Ui=Uo ,它定義了一條通過(guò)原點(diǎn)，具有相同斜率的直線，圖 4.16 (b)中，我們?cè)诜糯笃魈匦灾挟?huà)出了這條直線，而放大特性也應(yīng)當(dāng)被滿足。這條直線不是負(fù)載線，但是我們?cè)诳紤]負(fù)載線時(shí)所遵守的同樣的前提也適合于這里：要滿足兩種特性，解必須位于它們的交點(diǎn)(S)。結(jié)果，我們?yōu)槿齻€(gè)交點(diǎn)作出標(biāo)記，S1和S2為穩(wěn)定解，但標(biāo)記為 U的交點(diǎn)不穩(wěn)定。在圖4.16 (c

55、)中我們提出一種力學(xué)模擬裝置：當(dāng)杠桿靜止于每面墻時(shí)處于穩(wěn)定平衡，但處于無(wú)摩擦支點(diǎn)的平衡位置是不穩(wěn)定平衡而且實(shí)際上不會(huì)發(fā)生。標(biāo)記為S1的穩(wěn)定位置發(fā)生在晶體管 T2飽和而T1截止，標(biāo)記為S2的穩(wěn)定位置發(fā)生在晶體管T1飽和而T2截止。電路將永遠(yuǎn)保持在兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)除非施加外部信號(hào)迫使它變?yōu)榱硪粋€(gè)狀態(tài)，就像圖4.16 (c)中的杠桿，將斜靠在一面墻上，除非外力將它移向另一面墻。通過(guò)給截止的晶體管施加一個(gè)足夠的正電壓，我們可以切換電路的狀態(tài)，在輸入端加入二極管以確保電路的狀態(tài)不會(huì)影響輸入端的驅(qū)動(dòng)電路。圖4.16 (a)所示電路稱為雙穩(wěn)態(tài)(或鎖存)電路，它可以作為電子存儲(chǔ)器。例如當(dāng)你按下計(jì)算器的按鍵時(shí)，信號(hào)

56、被鎖存在計(jì)算器中以在你釋放按鍵后保留按鍵信息，然后保留的信息在所有數(shù)字信息輸入后被提供給計(jì)算器進(jìn)行處理。1)R-S觸發(fā)器。我們可以用標(biāo)準(zhǔn)邏輯門實(shí)現(xiàn)鎖存功能，圖4.17給出了用兩個(gè)或非門構(gòu)成的鎖存電路。每個(gè)或非門的輸出作為另一個(gè)或非門的輸入，輸入端被標(biāo)注為S (用于置位)R (用于復(fù)位)，輸出端被標(biāo)注為Q和Q',因?yàn)榇甏甓嗦诽峁┓聪噍敵?，這種電路稱為 R-S觸發(fā)器，與她在圖4.16 (b)雙穩(wěn)態(tài)電路中的運(yùn)算類似。.讓我們考慮R和S都為零但是Q'為1的情況，這時(shí)輸入NOR1為1,因此其輸出(Q) 為零，而這與Q'為1的假設(shè)一致這意味著兩個(gè)輸入都為零。由對(duì)稱性，鎖存電路在Q=1和Q' =0時(shí)也是穩(wěn)定的。2）門控和鐘控觸發(fā)器。R-S觸發(fā)器需要進(jìn)行一些改進(jìn)來(lái)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器和數(shù)字信 號(hào)處理的完全的功能。 一個(gè)問(wèn)題是所有時(shí)間里，R-S觸發(fā)器立即響應(yīng)R和S輸入的 信號(hào)，當(dāng)邏輯信號(hào)應(yīng)當(dāng)同時(shí)到達(dá)而事實(shí)上由于不同的延時(shí)而到達(dá)時(shí)間有輕微的不同 時(shí)，就會(huì)發(fā)生定時(shí)問(wèn)題（競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)），這種定時(shí)問(wèn)題可能產(chǎn)生短暫的無(wú)用的脈沖，被 稱為“干擾”。門控觸發(fā)器見(jiàn)圖4.19 （a）,它只在門控信號(hào)抵達(dá) G （門控端）時(shí)才響應(yīng) R和S 端的輸入。注意我們這里用與非門構(gòu)造觸發(fā)器