集成電路及應用范文

導語：如何才能寫好一篇集成電路及應用，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

1 SF5520的引腳功能

SF5520采用14腳雙列塑封，其管腳排列如圖1所示。各引腳的功能如下：

1腳：輔助運放輸出；

2腳：輔助運放同相輸入；

3腳：輔助運放反相輸入；

4腳：內部相敏整流器輸入；

5腳：內部相敏整流器輸出；

6腳：內部相敏流器參考信號輸入；

7腳：接地；

8腳：二分之一基準電壓；

9腳：信號發生器輸出；

10腳：信號發生器輸出（與9腳反相）；

11腳：內部運放反相輸入端；

12腳：基準電源；

13腳：信號發生器外接電容；

14腳：電源。

2 SF5520的結構原理

圖2是SF5520的內部等效電路框圖，它由濾形發生器、相敏整流器、偏置電路及輔助運放組成。圖中，芯片內部的電阻除R7、R8為5kΩ以外，其余均為10kΩ。

SF5520內部有一個諧波含量小于5%且具有一定負載能力的正弦波信號發生器，其輸出可用于對差動變壓器初級繞組提供驅動。它由三角波信號發生器B1、波形轉換電路B2及信號輸出級A1、A2等組成。三角波信號發生器的振蕩頻率與外接電容C1有關，通過改變該電容值可使輸出信號頻率在1~20kHz之間調節。振蕩頻率f與外接電容C1之間存在下列關系：

f=110/C1

式中：f的單位是Hz，C1的單位是μF。

    SF5520內部的相敏整流電路由運放A3、A4及可控電子開關B4組成。其中由運放A3組成電壓跟隨器，以提高相敏整流電路的輸入阻抗；A4及電阻R1~R4組成換向放大器，其工作狀態由電子開關B4控制；可控電子開關由輸入信號控制，輸入信號的不同極性可導致電子開關的導通與截止。

偏置電路（B3）可為SF5520內部各單元電路提供穩定的工作電壓，以保證電路能穩定可靠地工作，同時還確保輸出信號的動態工作范圍。

此外，SF5520內部還設置一個獨立的運算放大器（A5），該放大器可為實際應用提供極大方便。

3 SF5520的技術參數

SF5520的主要技術參數如下：

振蕩頻率：1~20kHz，由外接電容確定。

輸出信號失真：小于5%，典型值4%。

輸出電流：典型值15mA，最小值8mA。

外接負載阻抗：小于1kΩ。

輸入電壓：最小值4.5V，最大值5.5V。

輸入電流：典型值300μA，最小值100μA，最大值1mA.

線性誤差：典型值0.05%，最大值0.1%。

單電源：5~20V；雙電源：±2.5~±10V。

電源電流：典型值15mA，最大值20 mA。

基準電壓：最小值5V，最大值與電源電壓相同。

增益：典型值為100000倍。

輸入失調電壓：最小值-10 mA，最大值+ 10mA。

輸出電壓擺幅：最小值1.5V，最大值為電源電壓-1.5V。

輸出短路電流：典型值50 mA。

典型功耗：小于220 mW，極限耗散功率為840 mW。

環境溫度：0~70℃。

存儲溫度：-65~125℃。

4 SF5520的應用電路

差動變壓器式傳感器屬于互感式傳感器。它本身是一個變壓器，其原邊是一個繞組接入激勵信號，副邊有兩個相同的繞組反向串接以獲得輸出信號。鐵芯的一端與被測物體連接，當被測物體移動時，就會因鐵芯的移動使逼邊兩繞組與原邊繞組的互感不同而引起輸出信號變化。將SF5520與差動變壓器配合使用可組成電動執行器中的位置發送器，其電路十分簡單，且調試方便，性能優良。圖3是一種可接浮地負載的位置發送器電路，圖中，R3、C2組成移相電路，其作用是使相敏整流器的參考信號（差變的激勵信號）與輸入信號（差變的輸出信號）相位一致，從而改善電路的性能，R3的參考值為20k℃,C2的參考值為0.02μF。R2、C1組成無源濾波電路，用于對相敏整流器輸出信號加以濾波。輔助運放A5可與調恒流管CRD等可組成V/I轉換電路，可對相敏整流器的輸出信號進行轉換，以輸出0~10mA的直流電流作為位置發送器的輸出信號。由圖可知：

（IL+IH）（R0+RWL）=V5

IL=[V5/（R0+RWL）]-IH

式中，V5為相敏整流器輸出端5腳的電壓，IH為可調恒流管CRD的輸出電流。由上式可知，改變IH可使電路的輸出電流為零，因此，調節RWO可調節電路的輸出零位，而改變電閏器RWL可調節電路輸出電流的量程。圖3電路能輸出0~10mA的電流信號，可作為II型儀表中電動執行器的位置發送器。

    在圖3電路中，由于位置發送器的輸出端負載不能接地，這給某些應用帶來不便。一種能對地輸出0~20mA電流信號的位置發送器電路如圖4所示，該電路既可用于II型儀表，也可用于III型儀表。圖中，由SF5520內部輔助運放及電阻、電容等元件組成的二階有源濾波器，可對相敏整流器的輸出信號進行更有效的濾波，從而改善電路性能。由雙運放LM358（A6、A7）組成的V/I轉換電路，可將相敏整流器的輸出電壓轉換電路信號，輸出的直流電流信號可接地負載。電位器RW用來調節輸出電流的零位，改變電阻R0可調節輸出電流的量程。

在上述應用電路中，差動變壓器的激勵信號的采用電壓信號，這種方法的主要缺點是在環境溫度發生變化時會產生測量誤差。

篇2

關鍵詞：數字集成電路；應用；前景

中圖分類號：TN702 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）19-4476-02

集成電路從60年代開始發展至今，其規模大致上遵照摩爾定律發展[1]，即芯片上的晶體管數目每隔18個月就翻一番或每三年翻兩番。目前單個的芯片上已能夠制作上百萬個晶體管的一個完整數字系統或數/模混合的電子系統。集成電路的特征尺寸已發展至納米水平。伴隨著數字集成電路技術的越來越成熟，它于人們的生產以及生活中的應用也越來越廣泛，對數字集成電路在生活應用中的進一步探究也就越來越有必要。該文將從數字集成電路的基本結構和分類這些方面對其原理進行比較詳細的介紹，然后重點討論和探究它的實際應用，最后將結合數字集成電路在生活當中的實際應用設計出一個利用數字集成電路原理制成的流水燈。

1 數字集成電路的基本原理

數字集成電路是將元器件和連線集成于同一半導體芯片上而制成的數字邏輯電路或系統[2]。

數字集成電路基本電路符號如圖1所示，它有輸入、輸出、電源和接地四個端口。數字集成電路具有靜態特性以及開關特性，表示靜態特性的參數有輸入電壓、輸出電壓、輸入電流和輸出電流等。

圖1 數字集成電路基本電路符號

集成電路正常工作的時候，輸入電壓有高電平輸入電壓和低電平輸入電壓，使用最小值表示，表示能判斷高電平的最低輸入電壓，因此，在高電平給定時，需高于的電壓，用最大值表示，表示能判斷低電平時的最大輸入電壓，因此，在低電平輸入電壓給定時，需低于的電壓。

輸入電流有高電平輸入電流和低電平輸入電流，都是表示集成電路輸入端加上電壓時，流經輸入端的電流。其中表示輸入端加上最大輸入電壓時的電流，表示輸入端加上規定高電平輸入電壓時的電流，表示輸入端加上規定低電平輸入電壓時的電流。CMOS輸入電流幾乎等于0，因此，只用表示。集成電路的輸入電流隨類型不同而不同。

2 數字集成電路應用

2.1 多路自動巡檢控制器

在一些電子儀表較密集的工業控制和自動檢測系統中，經常會使用多臺同種檢測控制儀表，對不同的處所和位置進行檢測和控制。為了達到對這些儀表的集中監測的目的，通常會采用一臺多路自動巡檢控制器。它能對被控通道自動巡檢，并將被控通道用數字顯示器顯示出來。它既可以作為自動巡檢，又可以轉換為手動巡檢，使用起來相當的方便。

電路組成，它主要由脈沖發生器、計數器、通道轉換器和通道顯示器等組成。

2.2 繞線機電子計數器

普通的繞線機一般采用機械傳動的指針式計算器來進行計數，由于存在傳動齒輪的磨損和固有機械間隙，有時很難做得到準確計數。接下來要介紹的電子計數式繞線機，則采用了接觸式的光電傳感器來觸發電子計數器進行計數，所以準確度比較高。此外，由于使用了具有加減功能的電子計數器，所以在繞線過程中出現糾錯重繞的時侯，計數器仍然能夠對實際繞組數進行加減，它的計數精確度高，使用方便。

在繞線軸加裝的圓盤上有一個長孔，該孔與光電傳感器對應，當繞線機旋轉時，每轉一周，光電傳感器就被觸發一次。先被觸發的傳感器進行加減識別功能，后被觸發的傳感器則輸出計數脈沖。

2.3 數字集成電路在軍事方面的應用

自從20世紀60年代第一塊集成電路問世以來，以集成電路為核心的微電子技術發展迅速，并促進了通信技術、計算機技術和其他電子信息技術的快速發展，對人類社會的經濟繁榮、社會進步、國防建設及日常生活都產生巨大影響[3]。

戰術通信指在作戰地域內指揮一個戰役或戰斗所使用的通信，主要是無線通信。目前，新軍革以信息化為核心的，作為各作戰分隊的連接紐帶，戰術通信的關鍵性作用日漸彰顯。和其他的電子設備相同，微電子器件也大量應用在戰術通信裝備中，微電子技術在戰術通信的發展過程中發揮著至關重要的推動作用[4]。在戰術通信裝備里，嵌入式微處理器、數字信號處理器和可編程邏輯器件是一種重要的數字集成電路。嵌入式微處理器用來完成整機的主控和運行各種應用軟件，數字信號處理器用來完成運算流程復雜的基帶數字信號處理，可編程邏輯器件用來完成對運算能力要求較高的中頻數字信號處理。

2.4 基于數字集成電路的交通燈

隨著經濟社會的到來，各國的車輛數量也不斷上漲，這就勢必帶給城市交通不少難題，例如：交通堵塞日益嚴重，交通事故不斷增加，交警任務更加繁重等等。為了解決這些的困難，我國以及國外都加快了在交通事業方面的研究步伐，尤其是在控制交通信號燈方面。下面將介紹的就是數字集成電路在交通燈中的使用。

數字集成電路在交通信號燈控制器中的使用原理：

交通燈控制器主要包括顯示器、上控制器、計數器、信號發生器、譯碼電路和置數器，首先上控制器接收特殊狀態命令或者接收清零命令，一方面顯示在顯示器上，一方面發出信號至信號燈譯碼驅動電路，即南北大道信號或者東西大道信號，一方面發出信號至置數器，接著計數器綜合考慮置數器的信號和時鐘信號發生器發出的信號，把信號傳送給譯碼器，最后顯示在顯示器上。

一般十字路口的交通情況和主控制器的設計關系為：

1）當東西大道通行時，綠燈亮，南北大道禁行，紅燈亮，時間延遲為40秒：

2）當東西南北大道都禁行時，東西大道黃燈亮，時間延遲為5秒；

3）當東西大道禁行時，紅燈亮，南北大道通行，綠燈亮，時間延遲為30秒：

4）當東西南北大道都禁行時，南北大道黃燈亮，時間延遲為5秒。

然后就是回到第一種情況開始循環執行。我們可以把這四種狀態分別設為：S=000，S=001，S=010，S=011，另若有特殊情況，如遇到交通事故，警車或者救護車通過，其對應狀態設為S=l00，根據以上的狀態分析，我們可以用兩片74LSl92來實現這樣的功能。

3 總結

本文首先對數字集成電路意義和原理進行了介紹，接著重點闡述了許多在我們的工、農業以及生活上基于數字集成電路的一些應用，例如繞線機電子計數器、交通燈等。隨著社會的不斷進步，科技的不斷騰飛，越來越多的先進設備將會運用到我們的生活當中，未來我們將會見到更多數字集成電路產品在我們生活當中的應用，便利我們的生活。數字集成電路雖然只是一個元件，但是將他創造性地應用于產品制作時，它將變成又一件便利我們生活的新產品。因此，想為我們的生活設計一些新穎舒適的產品，那么我們也必須首先懂得它的內在含義和廣泛應用。

參考文獻：

[1] Moore G E.Cramming more components onto integrated circuits[J]. Electronics，1965，38（8）：114-117.

[2] 王紅.集成電路技術發展動態[J].微電子學，2007，37（4）：515-522.

篇3

摘要集成電路產業的發展，促使人才需求量增加。本文通過對我國市場調查，得出應用型集成電路設計人才是該行業目前大量需求的人才，并從幾個方面進行分析。

關鍵詞應用型人才IC設計需求分析

隨著我國IC產業的迅速發展，相應人才的需求量也日益增加。根據上海半導體和IC研討會公布的數據，08年中國IC產業對設計工程師的需求將達到25萬人，但目前國內人才數量短缺這個數字不止幾十倍。例如我們熟知的威盛雖然號稱IC設計人才大戶，但相對于其在內地業務發展的需要還是捉襟見肘，其關聯企業每年至少需要吸納數百名IC設計人才，而目前培養規模無法滿足。而在人才的需求中，應用型IC設計人才更加受到歡迎。

一、IC設計人才短缺

2008年，全國集成電路（IC）人才需求將達到25萬人，按照目前IC人才的培養速度，今后10年，IC人才仍然還有20多萬人的缺口。這是08年4月21日在沈陽師范大學軟件學院舉行的國家信息技術緊缺人才培養工程——CSIP-AMD集成電路專項培訓開班儀式上了解到的。同樣有數據表明，近日，從清華大學、電子科技大學、北京航空航天大學了解到，目前全國高校設有微電子專業總共只有10余個，每年從IC卡設計和微電子專業畢業的碩士生也只有二三百人。在國內大約僅有不足4000名設計師，而2008年，IC產業對IC設計工程師的需求量達到25萬－30萬人。有專家預測，到2008年底僅北京市IC及微電子產業就將超過2000億元人民幣，而到了2010年我國可能需要30萬名IC卡設計師[1]。未來我國IC卡設計人才需求巨大。目前中國每年從IC設計和微電子專業畢業的高學歷的碩士生只有數百人。中國現有400多所高校設置了計算機系，新近又特批了51所商業化運做的軟件學院。但這些軟件學院和計算機系培養的是程序員。中國目前只有十來所大學能夠培養IC設計專業的學生。因此IC設計專業人才處于極其供不應求的狀態。可以這樣說，這是因為我國很大程度上是沒有足夠的IC設計人才。

專家指出，我國IC設計人員不足的一個重要的原因是IC設計是新興學科，國內在此之前很少有大專院校開設IC設計專業，現在從事IC設計專業的人才，大部分是微電子、半導體或計算機、自動控制等相鄰領域的理工專業畢業生，但是和實際的IC工作比起來，還是有差距，學校并不了解企業需要的是什么樣的人才。所以，許多IC設計企業只能經常從應屆畢業生中直接招聘人才再進行培訓。此外，IC設計的實驗環境要求，恐怕所有的高校都沒有能力搭建。據了解，建一個供30人使用的IC實驗室，光是購買硬件設備就需要15萬美元。

最新研究指出：到2010年中國半導體市場將占世界總需求量的6％，位居全球第四。未來幾年內中國芯片生產有望每年以42％的速度遞增，這大大高于全球10％的平均增長速度。僅就IC卡一項來看，我國IC卡設計前景廣闊。身份證IC卡的正式應用，將是十億計的數量，百億計的銷售額，此外讀卡機及其系統將有成倍的產值。半導體理事長俞忠鈺說，2002年全國的IC設計單位已達到了240家，根據北京市發展微電子產業的建設規劃，到2010年，北京市要逐步建成20條左右大規模高水平的芯片生產線，200家高水平的IC卡專業設計公司。據預測，北京市IC產業將超過2000億元。巨大的商機也同時帶來了市場對IC卡設計人才的巨大需求。

二、應用型IC設計技術人才需求日切

IC產業飛速發展，現在的焦點已經移到了IT產業的核心技術IC設計上。據北京半導體協會負責人董秀琴表示，IC卡設計工程師在軟件行業是現在公認的高收入階層。目前我國IC卡人才缺口巨大，在我國的高等教育里，這一塊發展十分緩慢。按照中國現在的市場行情，一個剛畢業、沒有任何工作經驗的IC設計工程師的年薪最少也要在8萬元左右。為什么會出現這樣的情況呢？董秀琴講，這是因為一方面是現有IC設計人才的嚴重缺乏；另一方面是國內外市場對IC卡設計人才尤其是合格的IC設計師的大量需求。

由此我們可以看出，對于應用型的設計人員來講，是備受集成電路行業歡迎的。例如常見的EDA公司、IC設計服務公司、IC設計公司和IDM或Fundry4種類型的公司需要那些IC設計人才呢？他們需要的是熟悉IC設計的技術支持工程師,涵蓋IC設計的所有方面,通常包括:系統設計、算法設計、數字IC前端邏輯設計與驗證、FPGA設計、版圖設計、數字IC后端物理設計、數字后端驗證、庫開發，甚至還有EDA軟件的開發與測試,嵌入式軟件開發等，其中對IC物理設計工程師的需求量會多一些[2]。

目前，需求量最大、人才缺口最大的主要有模擬設計工程師、數字設計工程師和版圖設計工程師三類。另外，設計環節還需要工藝接口工程師、應用工程師、驗證工程師等。IC版圖設計師的主要職責是通過EDA設計工具，進行集成電路后端的版圖設計和驗證，最終產生送交供集成電路制造用的GDSII數據。版圖設計師通常需要與數字設計工程師和模擬設計工程師隨時溝通和合作才能完成工作。一個優秀的版圖設計師，即要有電路的設計和理解能力，也要具備過硬的工藝知識。模擬設計工程師作為設計環節的關鍵人物，模擬設計工程師的工作是完成芯片的電路設計。由于各個設計企業所采用的設計平臺有所不同，不同材料、產品對電路設計的要求也千差萬別，模擬設計工程師最核心的技能是必須具備企業所需的電路設計知識和經驗，并有豐富的模擬電路理論知識。同時還需指導版圖設計工程師實現模擬電路的版圖設計。

由此我們可以看出，在IC人才的需求中，應用型IC設計人才的需求更大，而且他們也是推動集成電路產業迅速發展的生力軍。

三、以社會需求為導向，培養應用型IC設計人才

國家對IC卡設計人才培養也很重視。據北京半導體協會卓洪俊部長說，到2010年，全國IC產量要達到500億塊，銷售額達到2000億元左右，將近占世界市場份額的5％，滿足國內市場50％的需求。同時，國務院頒布《鼓勵軟件產業和集成電路產業發展的若干政策》的18號文件，支持和鼓勵軟件和IC產業加速發展，加快IC設計人才培養。

IC人才需求問題的解決首先還是從高校開始，2001年，清華大學微電子研究所開設了“集成電路設計與制造技術專業”第二學士學位班，2001年的IC專業二學位班已經有64名學員在讀。清華大學還分別與宏力半導體、有研硅、首鋼合作培養IC人才。2002年，成都電子科大也開始招收“微電子技術專業”的二學位學員，同時擴招微電子專業的本科生。為了更好地實施學校加速IC人才培養的戰略，電子科大還成立了微電子與固體電子學院，并建立了面積為1500平米的IC設計中心。同濟大學開始實施IC人才培養規劃，提出了“研究生、本科生、高職生”的多層次培養體系。

作為人才培養的搖籃，高校在這一方面應進一步加快改革，制定可行的、新的人才培養計劃，以社會需求為導向，加強教學、實驗和實訓投入，多渠道、多方式地進行應用型IC設計人才的培養。

參考文獻

篇4

關鍵詞：相控陣收發組件；射頻微波；集成電路設計；GaN工藝；高技術裝備 文獻標識碼：A

中圖分類號：TP391 文章編號：1009-2374（2016）35-0009-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.35.005

當前，微波單片集成電路已經在各類高技術裝備中得到了廣泛的應用，例如電子戰系統、戰術導彈、通信系統等。電路系統作為相控陣雷達的基礎，電路組件的各個指標均會對雷達技術的發展造成影響，性能指標也影響著雷達的技術標準，體積和重量對雷達的成本、穩定性和小型化以及應用前景也有比較大的影響。而基于微波集成電路的設計可以有效降低雷達的重量、縮小雷達的體積、提高雷達的穩定性。

1 相控陣收發組件中應用射頻微波集成電路的意義

1.1 射頻損耗比較低，接收或者是發射的效率比較高

原來就有收發組件的可以直接連接天線，也可以直接做到天線上，從而使接收或者是發射信號的頻率損耗得到有效控制。一般情況下，射頻損耗要比無源相控小6～10dB，也就是靈敏度被提升了6～10dB，因此，在同樣的發射功率下，雷達的最大探測距離會被提升70%左右。

1.2 提升了雷達分辨率

一般情況下，有源相控陣的信號帶寬能夠達到載波信號的1/5，而無源相控陣信號帶寬的最大值僅為1/10左右，這就可以發現，有源相控陣雷達比無源相控陣雷達的頻率高出很多。信號帶寬增加以后，會給敵方跟蹤造成嚴重的干擾，從而使雷達的抗干擾能力得到不斷的提升。

1.3 實現了小型化和輕質化

單片微波集成電路被采用后，使雷達的體積得到了有效的縮減，使雷達的重量得到降低，從而使雷達成本得到了有效控制。

1.4 提高了可靠性

許多T/R組件分布在有源陣里，T/R組件出現問題的數目在10%左右的時候，雷達距離變化不明顯；問題數目在5%之內的時候，副瓣電平變差不明顯，所以有源相控陣雷達系統要比無源相控陣雷達系統的可靠性高出一個數量級。

1.5 多功能性

多個接收波束的自適應控制以及數字波束的構成都可以得到較好的實現，還可以將多功能進行較好的實現。

2 氮化鎵工藝在射頻微波集成電路設計中的應用

2.1 設計優點

在國民經濟中，射頻微波單片集成電路發揮的作用至關重要，尤其是在軍事領域和通信領域中所發揮的作用特別重要。在民用通信行業中，硅基CMOS的RFIC占據著核心位置，尤其是在無線局域網中應用最為普遍，如今在軍事領域中占據主導位置的則是化合物半導體。化合物半導體器件中磷化銦（In P）和砷化鎵（Ga As）的特征頻率基本可以實現280GHz，然而兩種材質的輸出功率比較有限，磷化銦（In P）的最佳值為1.5W/mm@30GHz，砷化鎵（Ga As）的最佳輸出功率值可以達到1.4W/mm@8GHz，這些材料的最佳輸出值已經與極限值比較接近了。在高頻無線通信領域里，尤其是雷達系統中，過去的窄禁帶半導體已經接近被淘汰的邊緣。

此外，在使用SiC材質的時候，其加工難度要比其他半導體材質高出很多，過去的離子束注入和刻蝕已經無法滿足需要了，所以在使用微波功率的時候，Ga N材質越來越受到人們的歡迎。Ga N材質不但在微波功率領域中得到廣泛的使用，還在微波低噪聲領域得到了不斷的使用，以往的收發系統里，在接收機的前端會安裝限幅器，以此來確保接收機的安全可靠，同時給低噪音放大器提供保護，使其不會受到超大射頻信號的干擾。Ga N基收發系統擊穿電壓值比較大、工作電壓比較高，能夠接收較大的功率容量，所以能夠在Ga N基收發系統中取消限幅器，從而使系統更加的簡便，使其性能得到不斷提升。

2.2 電路設計

數字電路控制信號主要包括SPI轉換和TTL電平兩種輸出形式，一般情況下，TTL電平控制著高速控制裝置。對于將耗盡型晶體管當作開關的有些化合物半導體器件來說，主要使用Ga N和Ga As來進行實現，需要使用關斷電壓、晶體管導通以及TTL控制信號進行良性轉換。要想使TTL電壓轉換成可控制耗盡型就需要轉換TTL電平電路，主要的輸出電壓為Ga N基HEMT射頻開關的啟動和關閉兩種互補型電路。經常使用的兩組TTL電壓值分別為3.3V和5V，日常使用到的TTL電平基本都是3.3V的，耗盡型Ga N晶體管的夾斷閾值基本都是-2.5V，晶體管要想實現全部導通，其電壓值一定要在-1V以上，實現全部開斷的最佳電壓值要在-3V以內，所以輸出電壓值的最佳范圍為-4～0V之間。

在數字電路使用的過程中，耗盡型器件已經基本滿足需要，要想使電路功能得以實現，需要使用增強型（E模）來完成，比如n型增強型器件等，關鍵性的結構有F等離子體處理增強型器件、pn結構、刻蝕槽柵結構以及薄勢壘結構等。薄勢壘結構器件的閾值電壓都不高，受勢壘層比較薄的影響，使得溝道載流子濃度都不高，進而使器件的飽和電流值都非常小；受刻蝕槽柵結構的精準度的影響，使得刻蝕深度技術很難實現，該技術的重復性不是很好，柵漏電比較突出，刻蝕損傷比較嚴重；pn結構器件擊穿電壓比較強，柵金屬和溝道比較遠，因此器件飽和電流和跨導不大，使得F離子體注入式增強型器件結構得到了普遍使用，該技術是由香港科技大學陳敬和蔡勇發明的，該技術重復性比較高，技術比較簡單，對F等離子體的注入條件進行改變可以實現對調控器件閾值電壓的控制。詳見圖1所示：

增強/耗盡型器件技術的不斷發展與Ga N基增強型器件的發展有著直接的關系，西安電子科技大學在國防重點實驗室使用寬帶隙半導體技術對Ga N E/D模技術進行了不斷的研究，從而得到了本文的主要研究內容，即TTL電平轉換電路。Curtice2模型是主要的電路仿真模型原型，器件主要有肖特基二極管和增強/耗盡型HEMT兩個組成部分，電源電壓值為+5V或者-5V，電平轉換電路的種類為反相器結構和差分轉換結構。實驗室Ga N技術需要不斷改進，差分結構性能與E/D模技術有著直接關聯，所以使用反相器邏輯更加合理。電平轉換電路拓撲結構如圖2所示：

輸入端VIN的電壓低于0.4V時，即為低電壓，使得T2增強型晶體管的導通閾值電壓得不到滿足，T2晶體管就會自動斷開，促使溝道電阻不斷變大。二極管連接的是T1耗盡型晶體管，使其一直處于絕對導通狀態，T2晶體管消耗了絕大多數的壓降，T3的柵極電壓與VDD比較接近，使得T3被完全導通。此時通過四個肖特基二極管將電壓降低，使得VOUT1輸出電壓的電壓值為0V。當VOUT1的電壓值是0V的時候，T6晶體管被完全導通，為了使T5晶體管比T6晶體管的溝道電阻大，就需要將T5的輸出電壓設計成為0V，這時T8晶體管比T7晶體管的溝道電阻小，通過二極管將T7輸出電壓降低，輸出VOUT2的低電壓值與-4V比較接近。輸入端VIN電壓比2.7V大時，即為高電平，此時T2增強型晶體管被完全導通，溝道電阻非常低。T3關閉的時候，其柵極電壓值與0V比較接近，四個肖特基二極管與T4實現并聯，從而將電壓值降低，T4的尺寸一定要科學，確保VOUT1的輸出電壓值達到-4V，此時T6晶體管完全關閉，T5輸出的電壓值為高電平值，T8被完全關閉，T7實現導通，通過二極管將電源電壓VDD進行降壓處理，使其達到0V，這就使得電平轉換全部完成，詳見圖3所示。為了使耗盡型微波器件得到有效控制，電路就要將TTL電平轉換成一組差分輸出電壓信號，其高、低電平分別為0V和-4V。

3 結語

綜上所述，該電平轉換電路將肖特基二極管和反相器串聯到一起，然后使用器件的柵層金屬作為互聯結構，將肖特基二極管連接起來，省去了多層金屬互聯，工藝流程簡化，布線也得到了進一步簡化。

參考文獻

[1] 李明.雷達射頻集成電路的發展及應用[J].現代雷達，2012，（9）.

[2] 李士鵬，黃善國，張杰.智能光網絡的分布式和動態網絡管理[J].光通信技術，2010，（7）.

篇5

【關鍵詞】 電機電路PLC應用程序設計

前言

PLC是Programmable logic controller的簡稱,即可編程控制器。PLC是專門為應用于工業環境中而設計的一種數字運算操作的控制裝置。PLC以微處理器為核心,采用可編程存儲器,結合通信技術、自動控制技術和計算機技術,具有邏輯控制、算術運算、計數、順序控制的功能,利用模擬量和開關量的輸出和輸入實現生產過程中的控制。

近些年,PLC在工業控制中得到了廣泛的應用,并得到了快速的發展,特別是在我國交通、化工、鋼鐵等應用中,相比于傳統控制系統,PLC具有很多的優點,能保證系統的安全穩定運行。

電機在工業中發揮著至關重要的作用,特別是大型電機。電機的安全穩定運行是安全生產的保證。電機的安全運行需要可靠地控制系統作支持。傳統的電機控制系統中包含許多獨立元件,觸點和布線較多,控制線路復雜,因此傳統的控制系統可靠性差,發生故障后難以維修。PLC作為新型的電機控制系統,取代了大量的由繼電器控制的邏輯電路,大大減少了繼電器控制系統中的布線,而且改進了輸入和輸出電路,提高了控制系統的可靠性。

1.1 PLC的組成及部件功能

PLC的硬件系統主要由微處理器、存儲器、輸入和輸出部件、電源部件和編程器等組成

1.1.1 存儲器

PLC的存儲器包括系統存儲器和用戶存儲器。其中系統存儲器用來存儲系統程序,用戶存儲器用來存儲用戶編寫的程序。系統存儲器為只讀存儲器如EPROM、EEPROM,EEPROM只需要編程器就能直接修改所存儲的內容,寫入的內容在斷電的情況下不會改變。

1.1.2 微處理器

微處理器是PLC的核心部件PLC所有的工作都是在微處理器的指揮下進行的,它的功能主要有:接收設備的狀態信號,存入數據區;檢測PLC內部電路工作狀態;判斷用戶編寫程序的錯誤,然后運行程序,實現數據運算,通信和存儲功能。

1.1.3 編程器

編程器是PLC必不可少的設備,它的主要作用是寫入用戶程序,并檢查、調試寫入的用戶程序,同時監測PLC的工作狀態,通過接口與微處理器通信。目前配置軟件包和相關硬件的微型計算機可以用包括梯形圖的多種編程語言進行編程。

1.1.4 輸入和輸出部件

因為實際生產過程中產生的輸入信號、信號電平各式各樣,然而PLC只能處理標準電平,因此需要通過輸入部件將這些輸入信號轉變成微處理器能夠處理的標準電平信號。相應的,外部部件如接觸器等需要不同電平的控制信號,因此利用輸出模塊將微處理器的標準電平轉變成這些部件需要的控制信號。輸入和輸出部件時微處理器和輸入輸出設備中間的橋梁。

1.2 PLC控制器的優點

相比于傳統控制系統,PLC控制系統有著很多的優點。傳統的控制系統里包含大量電子部件，體積十分龐大，而且傳統控制系統中有大量的觸點和布線，線路設計十分復雜,故障難以維修,可靠性差。PLC作為新型的控制系統,取代了復雜的傳統繼電器控制系統,減少了布線和觸點。而且PCL用固態輸入和輸出電流代替了限位開關。電機啟動器等電子部件,這樣既減小了控制系統的體積,而且增強了電機運行的可靠性。PLC能夠對電機運行進行監測,及時檢測出故障,提高了電機的抗干擾能力,減小了故障維修量,降低了經濟損失。

1.3 PLC的控制應用

1.3.1 過程控制

過程控制即閉環控制流量、壓力、溫度等模擬量。PLC控制器利用計算機技術,通過編寫控制算法程序實現閉環控制。過程控制在熱處理、化工、鍋爐控制等領域得得了廣泛的應用。

1.3.2 模擬量控制

工業生產過程中存在著很多模擬量,如琉璃、壓力、溫度和速度等。PLC裝置配置了模擬量和數字量轉換模塊,實現模擬量和數字量的轉換,使PLC具有模擬量控制的功能。

1.3.3 開關量控制

開關量的邏輯控制是PLC最廣泛的應用領域,它具有邏輯控制、順序控制開關量的功能,用于單臺或多集群流水線,如包裝生產線、印刷機、組合機床等。

1.3.4 運動控制

運動控制即直線運動或圓周運動的控制。目前一般使用專門的運動控制模塊,PLC的運動控制廣泛應用于機床、機械等領域。

(1)用于控制啟動三相異步電動機。

三相交流異步電動機在正常運行時電動機額定電壓和電源線電壓相等,其定子繞組是三角形連接方式,三相異步電動機可采用星形-三角形降壓啟動,即把電動機的定子繞組連接成星形,等到電動機的轉速上升到某一閾值時,定子繞組換成三角形連接。圖1.1 為PLC控制器控制三相異步電機啟動的原理圖。通過這種方式,電動機啟動時電流是三角形直接啟動的三分之一,每組繞組的工作電壓是正常繞組電壓的0.58倍。

(2)用于雙速電機的兩地控制。

實際的生產中要求機械設備輸出多種速度,通常的做法是單速電動機配上機械變速系統,如果受到結構尺寸的限制或者要求速度連續可調時,采用多速交流電動機。圖1.2所示用于控制較大功率的電動機,其中閉合KM1主觸點,使電動機低速啟動,當時間延長到某一時刻時,閉合KM2和KM3,使得電動機高速運行,從而實現了電動機從低速到高速的雙速自動控制。

2 PLC程序設計

2.1 PLC常用程序設計語言

PLC常用的程序設計語言包括梯形圖、布爾助記符、功能模塊圖、結構化語句描述程序設計語言。其中梯形圖程序和原有的繼電器控制技術一致且與電氣操作原理圖相對應,是最常用的程序設計語言;布爾助記符與匯編語言相似,易于記憶和掌握;功能模塊圖程序語言以模塊為單位用不同的模塊表示不同的功能,適于控制較大規模且難度較大的操作系統。結構化描述語言通過高級語言編程,能夠實現相對復雜的控制程序。

2.2 PLC控制三相電機正反轉的程序設計

(圖3)所示PLC控制三相交流電機正反轉的外部接線。(圖4)所示PLC控制程序,程序段SEGMENT2為正轉控制,程序段SEGMENT3為反轉控制。首先在接觸器控制邏輯中與反/正轉按鈕對應的觸點。如果需要接觸器的觸點作為PLC觸點,應選擇NC觸點。把NC觸點的輸入作為邏輯條件。在控制邏輯段后,SEGMENT4保證在程序出錯時禁止輸出。另外考慮啟動和停止比較有優先權設計SEGMENT1。

3 結語

在現代的工業生產中,PLC憑借其可靠性高等優點在許多領域得到了廣泛的應用。PLC的控制功能得到了快速的發展。PLC控制功能包括運動控制、過程控制、開關量控制和邏輯量控制,保證電機的正常安全穩定運行。PLC程序實現需選擇合適的設計語言和設計方法。

參考文獻：

[1]高強.西門子PLC應用程序設計[M].北京:電子工業出版社.2010.8.

篇6

關鍵詞：三端集成穩壓器；基本應用；擴展應用

隨著半導體集成電路技術的迅速發展，采用串聯型穩壓電路基本原理，集成了過壓、過流、過熱等保護電路，具有較大功率輸出，穩定性能好的三端集成穩壓器應運而生。它具有體積小，可靠性高，使用靈活，價格低廉等優點，因此具有廣泛的應用。

1 三端集成穩壓器基本應用電路方案

所謂三端是指電壓輸入端、電壓輸出端和公共接地端。輸出有正負兩種電壓，W78XX系列為三端固定正電壓輸出的集成穩壓器，如W7805、W7812等。W79XX系列為三端固定負電壓輸出的集成穩壓器，如W7905、W7912等。另外還有三端可調集成穩壓器，如LM317等。

W78XX和W79XX系列構成的基本穩壓電路，輸入端的電容Ci是在輸入線較長時用于旁路高頻干擾脈沖，減少輸入波紋電壓，接線不長時可省略。輸出端的電容CO用來改善暫態響應，使瞬時增減負載電流時不致引起輸出電壓有較大的波動，削弱電路的高頻噪聲。Ci、CO一般在0.1μF～1μF之間。

2 三端集成穩壓器擴展應用電路方案

2.1 擴壓電路

①固定抬高輸出電壓，電路如圖1所示。如果需要輸出電壓UO高于手邊現有的三端集成穩壓器的輸出電壓時，可用一只穩壓二極管VZ將三端集成穩壓器的公共端電位抬高到穩壓管的擊穿電壓UZ，此時，實際輸出電壓UO等于穩壓器原輸出電壓與UZ之和。將普通二極管正向運用來代替VZ，同樣可起到抬高輸出電壓的作用，若將二極管換成發光二極管LED，不但能提高輸出電壓，而且LED發光還起到電源指示作用。

②輸出電壓可調電路。利用78XX系列固定輸出穩壓電路，也可以組成電壓可調電路，如圖2。輸出電壓UO≈UXX（1+R2/R1），其中UXX為三端集成穩壓器標稱輸出電壓。顯然，若將R1、R2數值固定，該電路就可以用于固定抬高輸出電壓。如將R1或R2換成光敏電阻，便可以構成光控輸出電壓關斷電路。圖3中用運放作為電壓跟隨器，克服了三端集成穩壓器靜態電流IQ的影響，輸出電壓UO=UXX（1+R2/R1），其中R1為電位器中心抽頭與A點之間的電阻值，R2為電位器中心抽頭與B點之間的電阻值。電路中運放也可用741運放，輸出電壓從7V～30V連續可調。

2.2 擴流電路

78XX（79XX）系列和LM317系列最大輸出電流為1.5A，如果所用電子裝置需要穩壓電源提供更大的電流，就需要采用擴流措施。

①外接功率管擴流。電路如圖4所示，R1是過流保護取樣電阻，當輸出電流增大超過一定值時，R1上壓降增大，使BG的Ube值減小，促使BG向截止方向轉化。因為三端集成穩壓器本身有過熱保護電路，如果我們將BG和集成穩壓器安裝在同一個散熱器板上，則BG也同樣受到過熱保護。圖4電路可輸出最大7A的電流。

②多塊穩壓器并聯擴流，電路如圖5所示。這是一種線路簡單、無需調整、有較高實用性的電路，其最大輸出電流為1.5A×N（N為并聯的三端集成穩壓器的塊數）。實際應用中，穩壓器最好使用同一廠家、同一型號產品，以保證其參數一致性。另外，最好在輸出電流上留有10%～20%的余量，以避免個別穩壓器失效造成三端集成穩壓器連鎖燒毀。

2.3 恒流源電路

如圖6所示，輸出電流IO=UXX/R+IQ。一般在選擇R時應使IO>>IQ，以避免IQ變化時影響恒流特性。這個電路可給各種可充電電池充電，實際使用時，可以將不同的R分檔接入，并用開關進行轉換，以調整不同的充電電流。

2.4 慢啟動穩壓電源

慢啟動穩壓電源在一些燈絲供電電路、音響設備電源中得到廣泛應用，這種電路的功能是減小沖擊電流以延長燈絲壽命或消除開機時喇叭的“噗”聲。圖7是用LM317T組成的慢啟動正12V穩壓電源電路。電路加電時，由于CO上電壓不能突變，故BG導通，將R2短路，輸出電壓UO約為1.5V。隨著CO的充電，BG逐漸退出飽和區，R2上的電壓逐漸增大，輸出電壓UO慢慢升高。一直到CO充電完畢，BG截止，輸出電壓UO才達到額定值12V。穩壓電源的啟動速度由時間常數R3CO確定。其中二極管VD是為了幫助三端集成穩壓器正常啟動而設置的。

對于三端集成穩壓器來說，其具體應用電路可以說是不勝枚舉。只要掌握了其基本工作原理，就可以演變出各種實用的電路。本文介紹的幾個應用電路，使用實踐證明效果良好，具有較高的實際使用價值。

參考文獻

[1]康華光.電子技術基礎 模擬部分（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2008.

篇7

高速公路機電工程包括收費系統、監控系統、通信系統、供配電照明系統、通信管道以隧道機電工程等。而綜合業務傳輸系統屬于通信系統的一部分，本文主要介紹綜合業務傳輸系統作為通信系統乃至整個高速公路機電工程的重要部分在高速公路中技術應用。

【關鍵詞】

高速公路；機電工程；綜合業務傳輸；傳輸網管；時鐘同步；公務電話；光功率

1總述

綜合業務傳輸系統是高速公路機電工程通信系統的重要組成部分，它不僅為高速公路全線運營管理及監控、收費系統的數據傳輸及視頻傳輸提供不間斷的無縫通信高速公路管理運營部門以及收費、監控等系統提供可靠的數據及視頻的接入和傳輸提供不間斷的無縫語音、圖像、數據通信服務，同時也是保障高速公路安全、暢通、高效運營及現代化管理不可缺少的手段。

1.1系統目標

1、為高速公路全線運營管理及監控、收費系統的數據傳輸及視頻傳輸提供不間斷的無縫通信；2、實現傳輸的安全性和可靠性；3、保障高速公路安全、暢通、高效運營及現代化管理；4、確保與周邊已建成的高速公路通信系統聯網，綜合考慮線路接口及容量預留。

1.2工程范圍及內容綜合業務傳輸系統采用干線傳輸系統和綜合業務接入網系統兩層結構。干線傳輸系統一般配置STM-16等級速率光鏈路，與管理中心干線設備相連。各通信站設置綜合業務接入網傳輸設備，與接入設備構成光網絡單元（ONU），各ONU輸設備隔站相連組成STM-16自俞環網，接入通信中心的OLT設備，構成綜合業務接入環網。

2系統技術

2.1傳輸網管系統在高速公路通信中心配置傳輸系統網管iManagerU2000，對高速公路路段綜合業務接入網及通信電源統一維護管理，從而實現轄區內傳輸設備的集中管理。

2.2相關系統接口1、接入設備：綜合業務傳輸系統各ADM設備下接接入設備，采用多個2M相連。2、收費系統：各收費站以10M/100M接口連接至收費分中心的收費交換機，收費分中心至收費總中心業務傳送通道由傳輸設備提供。3、圖像傳輸系統：監控外場圖像通過光端機或數字視頻設備傳至通信站，通信站至通信分中心的圖像傳送使用傳輸系統提供的以太網業務通道。4、辦公自動化網絡：根據機電系統規劃及辦公業務需求，在通信站設置辦公自動化網絡。高速公路各站辦公自動化網絡通過通信系統提供的10Mb/s數據鏈路實現與管理處辦公自動化網絡的互聯。

2.3設備配置依照高速公路項目設計要求，在各無人通信站各設置STM-16速率等級的智能型接入層光傳輸設備，配置STM-16光接口板。ONU站點的接入層傳輸設備采用隔站跳接方式與通信中心OLT傳輸設備相連構成一處STM-16速率等級的接入層傳輸環網，采用二纖自愈環保護方式提高網絡可靠性。

2.4時鐘同步系統路段通信分中心的同步系統采用主從同步方式，以上層干線網絡下傳的同步時鐘信號為基準，路段通信分中心干線光傳輸系統設備從STM-16或STM-4線路板提取上級同步時鐘信號，并順序傳給本地通信設備和其它站點網元，以取得全網的同步。OptiX系列設備具有多個2048kHz或2048kbit/s標準G.703時鐘輸入、輸出接口，所有接口均能滿足75Ω或120Ω應用。為了配合同步網建設，OptiX同步輸出接口可以將任意線路定時直接導出，為網絡節點時鐘提供上游定時信息。OptiX系列設備定時功能單元具有跟蹤、保持、自由振蕩等三種工作模式，同步信號源有外部的、光路的、支路的提取方式。

2.5公務電話系統傳輸系統公務電話采用普通的音頻二線用戶接口，符合ITU-T建議64Kb/sG.703同向型接口規范，在傳輸系統中占用RSOH的E1字節傳送。公務電話系統具有選址呼叫方式和群址呼叫方式（廣播呼叫方式）。公務電話系統具有跨數字段通話的能力，即進行數字段之間的公務聯絡。公務聯絡系統具有多方向互通功能，互通方向不少于4個。

2.6光功率預算對于衰減受限系統，實際可達再生段距離可用下式估。根據系統設計要求，光纜富余度Mc取值4dB；光纜平均衰耗系數根據工作波長不同分別取值0.36dB/km（1310nm工作波長）和0.22dB/km（1550nm工作波長）；光纖熔接接頭平均衰減系數為0.05dB/km；光通道代價為1dB；再生段內所有連接器衰減為1dB。

2.7系統保護OptiX系列傳輸設備支持1+1和1：N的保護方式。在線形復用段保護方式下，其倒換時間均優于ITU-TG.841建議要求的50ms。OptiX系列傳輸設備支持二纖/四線復用段保護環的組網應用，符合ITU-TG.841建議要求，保護倒換時間優于50ms。對設計采用的二纖雙向復用段保護環，其最大優點是提高了環路容量的利用率。二纖雙向復用段保護環工作通道和保護通道的安排如下圖所示：每一條光纖的前半時隙是主用信道，后半時隙用作備用信道，備用信道上可加載額外業務，兩根光纖上業務流向相反；保護倒換發生時，主用信號在故障兩端點處環回至另一條光纜的備用信道上。備用信道上加載的額外業務在保護倒換發生時丟失。

3結束語

篇8

【關鍵詞】輸配電線路;節能降耗

電力系統的耗能量很大，而且大部分的電能是在輸配電線路中消耗，實現輸配電線路的節能降耗對提高社會經濟發展有著舉足輕重的作用。由于電能消耗過快且電力系統的投資不及時，因此輸配電線路在節能降耗方面仍存在著巨大的發展空間。實現輸配電線路中電力的節能降耗不僅能夠減少居民的用電支出，增大電力公司的經濟效益，而且極大有利于國家能源的有效利用、環保以及資源的優化配置。

1.加強輸配電系統中的節能技術

首先要降低線路的損耗，降低線路的消耗主要通過下面幾種方式：一是減少導線的長度。在設計和實際施工中，輸配電線路盡可能走直線，不走或少走回頭路或彎路，實現線路的優化。如果導線較長，會引起電能消耗量的增加和費用的增大。此外，高層建筑中的配電室應盡可能接近電氣豎井使主干線的長度減小。二是提高功率因數。在供配電系統中，如變阻器、電動機、燈具的鎮流器以及很多家用電器等用電設備均為電感性負荷，這些設備會造成大量的無功電流，這種電流需流經高低壓線路到達用電設備末端，因此在一定程度上大大又增加了線路的能源消耗。為此，相關人員將電容補償柜安裝在供配電系統中，達到了減少系統整體的滯后無功電流，提高功率因數的目的。當功率因數由0.6提高到0.8時，線路損耗可減少約35%。三是抑制諧波電流。諧波電流會引起供配電系統中電能損耗量的增加，對整體系統的線路以及相關的電力設備都會引起極大的危害。為了減小諧波的產生幾率，本文建議在供電系統或電力設備中安置濾波器或采用節電裝置。

2.電力輸配系統中降損節能技術措施

2.1 電網規劃優化

電網規劃優化是指在規劃電網的過程中，采用不斷的調整規劃方案的方式，從而達到線路中電力節能降耗的目的。電網規劃除了對現有的電力系統進行自動化設計之外，還現場監測線路的損耗程度。由此可以看出，選擇適當的電網規劃方案，能夠有效的降低輸配電電路的電力消耗。

2.2 電力變壓器節能

電力變壓器節能是指在線路運行當中，合理使用變壓器，達到節約電能的目的。由于在電網整體系統工作當中，變壓器將消耗絕大部分的電能，如果可以對變壓器進行合理的控制，降低其耗能程度，將會大大減少的線損量。根據當前國內降低變壓器損耗的方式來說，主要包括使用新型的節能變壓器、科學設計變壓器的容量等。

2.3 選擇適當的配電電壓

在電網工作的過程中，增強管理配電電壓的力度并合理控制配電電壓，稱為選擇合適的配電電壓。眾所周知，電壓的高低強弱對于線路中電能的損耗來說具有決定性的作用，因此選擇適當的配電電壓，能夠有效地降低由于高壓而引發的線路損耗，進一步實現了減少供配電網能源消耗的目的。

2.4 使用低損耗的新型變壓器

在上述介紹中可以看出變壓器消耗了整個電網系統中絕大部分的電能，因此，如果變壓器自身的功率過低，將會對電網整體系統的工作效率產生嚴重影響，所以應對變壓器的更換與維護產生高度重視。根據國內現狀而言，一種非晶合金鐵芯的新型變壓器受到了廣泛的關注。該變壓器噪聲小、耗能低，正逐步取代傳統變壓器在變電站中的使用。

3.對配電線路的選擇

3.1 擴大導線的載流水平

根據原則，在滿足要求的情況下，導線截面應選取為最小值;但從現實經濟的角度考慮，采用最小截面的導線并不適合。如果將導線的最小截面增大，不僅可以從下降的線路損耗中節省出一筆費用，還可以利用這筆費用來彌補增加的投資。導線的使用期一般在十年以上，因此增大截面所帶來的節能降耗將會創造出較為顯著的經濟效益。

3.2 選用架空絕緣導線

目前，國內外對輸配電線路的節能降耗技術正在深入研究，架空絕緣導線在實際應用中也會取得進一步推廣。架空絕緣導線優點諸多：

①線路供電的可靠性強。采用此架空絕緣導線的線路可以降低工作時的停電次數，提高線路的有效利用率;②線路桿塔結構簡單。既節省了材料，又起到了美化環境的效果;③線路電能損失小，僅為普通裸導線線路的2/5;④導線腐蝕程度低，線路使用壽命長。

4.結束語

綜上所述，本文分析了輸配電線路中電力能源消耗的主要問題，并由此提出了解決這些問題以及實現電力節能降耗的方法與措施。隨著當前社會經濟的迅猛發展，百姓生活水平的不斷提高，電能已成為居民正常生活中不可缺少的重要能源。然后電力的供應又出現了緊張的趨勢，因此，節能降耗便成為當前局勢下的首要任務。針對各地各部門的實際情況，采取適當的節能方案，才能更為有效的實現節能降耗。

參考文獻

[1]楊敏，蔣桂強，楊志偉.淺談電力輸配電線路中的節能降耗技術[J].電力與能源，2011（13）.

篇9

隨著社會經濟的不斷發展，人民生活水平得到了顯著提高，在人民正常出行中應用最多地交通工具就是鐵路了，不僅全國各地都有鐵路線路，而且鐵路快捷、方便，在人民正常生活中起到了重要作用。我國的鐵路建設最早要追溯到清朝時期，由于受到西方發達國家的影響，清政府開始投入資金建設了我國最早的鐵道線路。與此同時清政府也派遣了大量人才去國外學習鐵路技術，無論從鐵路自主研發設計還是運行都離不開10kv電力遠動技術，這也是鐵路建設中最為關鍵的技術，接下來在本文中就詳細介紹下我國鐵路建設中對于10kv電力遠動技術的應用現狀，針對鐵路建設中存在的問題應采取哪些解決措施，從而確保10kv電力遠動技術的成熟應用。

【關鍵詞】鐵路工程 10kv電力 遠動技術 工程應用

隨著科技的快速發展，傳統的蒸汽機時代已經被取締。現代的告訴電力列車不僅提高了列車的速度同時也加快了科學的快速發展。電力的廣泛應用也直接推動了鐵路列車改革步伐，電力列車的應用給人們的生活帶來了更大的方便。10KV電力遠動技術在鐵路上應用最為廣泛，其中的自動閉塞信號、調度集中、通信系統等設備的運用直接給鐵路安全系統提供了更加有效的安全保證。從這些特點可以看出鐵路遠動技術對電力列車的重要性。

1 鐵路電力遠動系統的概述

這些年來，隨著鐵路電力遠動系統在我國的快速發展應運用給鐵路的電源運行、列車供電提供了有效的安全保障。鐵路電力遠動系統一般的由控制主站、遠動終端、通信通道這三部分組成。其中的車站監控系統和配電所監控系統是遠動通道的主要構成部分。

1.1 車站監控系統的構成以及工作原理

車站監控系統一般的可以分為高壓監控系統和低壓監控系統。所謂的高壓監控系統是在監控車站10KV變壓器的高壓側進行輸入電壓和電流。為了更好地檢測到安全運行情況一般的對輸入端的電壓值、輸入電流、斷路器進行數據監測。低壓監控系統是在監控車站10KV變壓器的低壓一端輸入相應的低壓電流和低壓電壓。其監控的數據是低壓電流、電壓值和相應的低壓斷路器。

1.2 配電所監控系統監控對象

配電所監控系統一般的是對配電所的高壓設備以及直流電源系統進行監測。通常的鐵路監控系統檢測方式可以分為兩種方法；第一，對高壓設備的保護裝置進行分和的時候采用微機保護的方法進行間接監測。第二，在高壓設備的二次保護中安裝繼電器進行保護，但是為了增加保護的安全及時性也相應的增加微機檢測裝置，這樣更大程度上增加了系統的安全性。

1.3 通訊通道的運行

在如今的鐵路實際運行過程中，大多的鐵路在使用通訊通道的時候采用公共通訊。這匯總通訊通道都是先把收集到的信息傳送到調度中心然后再通過調制解調器進行信息通訊。這種通訊辦法的運用在很大程度上降低了運營過程中的成本。

2 鐵路電力運行的工作機理

2.1 變配電所的運行

大多數的鐵路電源都是在地方的供電局的變電站進行采取，其中的供電方式一般是相應的專盤采用相應的專線。變電站的電壓等級可以分為110KV、35KV、10KV、220KV。但是對于220KV的的使用卻很少。隨著科技的不斷進步35KV正在逐漸的被10KV取代。同時為了進一步增強供電過程中的安全性，在進行電源供取的過程中使用雙電源同時運行和母線母聯分段式兩種供電形式。

2.2 電力自動化系統的構成

為了進一步加強鐵路列車的安全運行，自動化系統通過對變配電所、貫通線路、信號電源等進行數據監測從而可以及時的發現列車在運行過程中的動態問題很大程度上提高了安全系數。鐵路電力自動化系統的運行不是單一的一個系統而是由調度自動化主站、變配電所綜合自動化、信號檢測等幾部分的獨立系統構成一個完善的電力自動化系統。這種通過各個分支的協調工作更加有效的保證了運行的安全性。

2.3 系統簡介

2.3.1 變電所綜合自動化運行方式

變電站最基本的單元是鐵路安全運行中的變電所綜合自動化系統，雖然看似簡單但是卻完成了變配電站中基本上所有的自動化功能。其中在運行過正中對數據的監測、設備的監控、保護都有直接的聯系。就一般的功能來說，可以分為以下幾種情況。第一，管理變配電所綜合自動化管理，其中監控對象有常規保護、就地自動化監控等。第二，和車站監控開關聯合使用實現線路自動化功能。當有故障的時候可以及時的監測同時把故障隔離，當故障出現以后還可以啟動備用裝置進行快速電源恢復。第三，及時的把附近的車站自動化裝置的數據傳輸到段調度中心同時對主站傳達的遙控、遙調命令進行及時的結束終止。

2.3.2 對信號電源進行及時監控

信號電源是鐵路系統中最后總要的部分由于數據量大相應的負荷也就增加。為此在進行信號電源選取的過程中都是采用雙線電源供電。信號信息量的增加要求信號電源在供電過程中具有相對的穩定。只是單一的電源穩定也是不能滿足信號的穩定傳輸，在管理方面也是相對的復雜所以在高壓方面應該找相應的專業人士來管理，以此類推低壓信號側也是一樣。信號電源監控裝置對收集到的信號進行監控從而完成運行過程中的日常監視、失壓報警、開光狀態關閉等任務。

2.3.3 車站開關監控裝置的運行

鐵路監控器在運行過程中對其進行控制的時候是由很多開關進行分段操作。其中最小的單元是貫通線路自動化。在運行過程中監控器通過和調度站主配同時工作來實現對故障進行定位以及故障的隔離和快速恢復供電。調度主站和監控的合理配合更加增加了電力列車的安全運行。通常調度主站都是安裝在車站的信號樓內，在通過跟通訊機械室的連接以后直接可以和上級主站獲得數據聯絡。但是監控器一般都是安裝在室外的天線上在真正的運行過程中往往把監控器和調度主站當成一個整體來考慮。拿洛站鐵路來說，監控器和工業連接中使用光纖連接，調度主站和工業連接采用雙絞線和太網連接。這樣用太網和通訊機械室之間獲得了完美連接。

3 鐵路電力線路故障定位以及檢測方法

一般情況下線路出現的故障可以分為以下幾種情況：相間短路、小電流接地、斷相故障。對于線路上故障的準確定位和及時的檢測是自動化功能的一種體現。

（1）相與相之間的短路情況。當發生兩相電源之間短路時瞬間的電流會突然增大，這種故障一般比較明顯所以很容易查出。裝置的故障檢測一般是通過的電流和設定的保護電流進行對比，當電流瞬間高于設定值時監測設備會自動報警斷開。監測設備工作原理是當在同一個故障中，監測器可以通過在相鄰的兩個車站之間感受到的故障次數的不同從而判斷出故障的位置所在。

（2）單相電源接地問題。通常的鐵路電力線路在進行單相接地故障檢測時使用中性不接地形式。如果發生單向接地時由于接地時電流變化不同所以在很大程度上增加了對于接地漏電的檢查難度。這中單相接地保護裝置根據不接地過程中電網中零序電流比沒有故障時電流小的原理進行設計。但是還是存在著相應的缺點，當某一條線路過長是接地點的電阻比較大對于通過的電流大小變化不易檢測所以很容易造成設備的判斷不及時。所以在諧振接地電網中一般很少采用單相接地報警裝置。

4 增加鐵路遠動系統的抗干擾辦法。

4.1 根據需要安裝電磁密封襯墊

鐵路電力系統在實際應用過程中都存在一定的縫隙，可以通過添加一些彈性到點的電磁密封襯墊，這樣不僅起到了密封效果還增加了到點效果。縫隙之間接觸點面積的增加也在很大程度上減少了電磁波傳播過程中的損失。為了進一步減少接觸面之間的阻抗值可以通過表面鍍錫處理來減少阻抗。

4.2 采取相應的隔離辦法

電力列車在實際運行過程中往往受到多方面因素的影響。為此，為了進一步增加系統的安全性必須對這些干擾因素進行處理。例如，在給列車進行供電的過程中使用的交流電源功率比較大為此電源對于系統必然存在著一些干擾因素，所以為了排除電源對系統的干擾可以通過安裝隔壁變壓器。變壓器在進行安裝過程中在初級和次級之間安裝屏蔽層這樣降低了分布電容的同時還在很大程度上增加了抗干擾能力。

5 結束語

一個國家經濟快速發展離不開鐵路運輸的快速按發展。隨著科學技術的不斷發展10KV電力遠動技術在鐵路上的使用越來越廣泛。系統的安全運行離不開電力設備方面的穩定運行，如果局部的電力設備出問題必然會對鐵路安全系統帶來安全隱患。所以，鐵路10KV電力遠動技術工程的發展對于鐵路的安全運行起到了關鍵作用。

參考文獻

[1]錢清泉著，電氣化鐵道遠動監控技術[M].北京：中國鐵道出版社，2010.

[2]李焱.從德國鐵路電力看我國鐵路電力的發展[J].鐵道標準設計，2012（02）：93-95.

[3]王小虎.電力系統自動化設備的電磁兼容技術[J].廣西水利水電，2009（03）：33.

篇10

論文摘要：電子線路CAD技術在高職的電子信息工程技術專業中是非常重要的一門課程，在電子設計以及畢業設計中都講用到該技術。電子線路CAD技術主要是用來繪制電路圖，并在計算機上利用該繪圖軟件對電路進行排列，從而讓設計出的電路更加的美觀。本文主要是針對電子線路CAD技術在高職電子設計中的應用進行研究。

對于高職學生而言，要學習的不僅僅是專業知識，動手能力是在學好專業知識的基礎上更高的一個層次，也是他們必須擁有的一種能力。在高職院校中，電子信息工程技術專業的學生經常會遇到電子設計等問題，因此，在進行電子設計的時候需要用到的很多專業知識他們是必須掌握的。而電子線路CAD技術在電路板的制作方面的應用就必不可少了。下面我們將對電子線路CAD技術在電子設計中的應用進行研究與探索，說明電子線路CAD技術與電子設計的關系以及在電子設計中發揮的作用。

1、電子線路CAD技術與電子設計的關系

隨著電子技術的廣泛發展以及新型元器件和集成電路的廣泛應用，電路在設計方面也越來越復雜與集成化，因此，對電路的要求也越來越精密。而為了達到電路在復雜與集成化方面的要求，在制作電路的時候單靠手工的操作已經不能完成設計的目的了。所以，就產生了現在我們所用到的電子線路CAD技術。我們在電子設計過程中利用它就能達到電路所要求的精密度。

2、電子線路CAD技術在電子設計中的應用

電子線路CAD技術是使用當前被廣泛應用的計算機輔助繪圖和設計軟件，然后結合學過的專業知識進行設計，以加快設計進程、縮短設計周期、提高設計質量等。電子線路CAD技術在電子設計中的應用主要是一下幾個方面：

2.1 繪制電路圖

在進行電子設計的過程中，要實現電路的功能最重要的就是編程，但是只有編程并不能完善整個設計，還需要有一個完善的電路來承載這個程序，讓它實現它本該實現的功能。在電子設計中，我們一般運用的軟件是PROTEL，繪制電路原理圖的時候就會用到PROTEL的原理圖輸入功能。該繪圖軟件在電路原理圖輸入方面有著非常豐富的電子器件庫，能夠為我們電子設計的繪圖提供所需的各種電子器件。利用該軟件進行電子設計確保了電路原理圖的精密度，并且繪制過程也更為方便。比如：我們在畫好一個元器件后，覺得它應該放在其他的位置，則只要將它拖動到我們想要放置的位置即可。

2.2 計算機仿真

電子線路CAD技術在電子設計的應用過程中還具備運用其仿真的功能，檢查電路的功能是否達到了我們所預期的功能，并且能夠對一些數據進行仿真，可進一步對電路進行分析。對于PROTEL軟件而言，在它的MULTISIM中有很多種仿真功能，這些仿真功能可以進行直流工作電的分析、瞬態分析、溫度掃描分析、參數掃描分析、靈敏度分析、零極點分析、傅里葉變換分析、噪聲和失真度分析、最壞情況分析以及蒙特卡羅分析等。在進行仿真的時候，我們首先要進行一個功能仿真，大致了解一下該電路的功能是否達到了預期的功能，然后進行數據仿真，對該電路進行具體的分析，并改正錯誤的地方。在進行仿真過后，分析結果一般都是以數值或波形的方式顯示出來。

2.3 PCB板的設計

PCB板是PROTEL軟件將電路原理圖進行布線后的一種電路板。在進行PCB板的設計之前，首先要將電路原理圖導入，而導入的電路原理圖必須是通過仿真的，而且電路原理圖中各元器件的電器特性必須與PCB板相同元器件的電器特性相同。最后，設計者就可以利用PCB板自動布線以及手動布線的功能對其進行布線。采用該軟件對電路圖進行布線，設計者可以先采用自動布線功能對電路進行大致的布線，然后用手動布線功能對其進行美化。這樣的過程能夠讓電路的布線更加美觀。

2.4 三維視圖

在將PCB板設計好之后，在這樣的繪圖軟件上都有三維視圖的菜單，只要點擊三維視圖的菜單就可以觀看設計電路板的三維視圖。

3、讓學生更好地掌握電子線路CAD技術

如上所述，掌握了電子線路CAD技術對于學生而言，可以更好地進行電子線路方面的設計工作。但在學習這一項技術的過程中，我們往往會發現學生心有余而力不足。部分教材多以PROTEL軟件為藍本，介紹軟件的功能、菜單等，輔以一些應用的例子。學生學習后多呈現一種臨時性的記憶，即在課程中會用，考核結束后在不長的時間后就不再掌握的現象。

解決這一問題的方法以，通過實踐我們認為采用類似德國職業教育所推行的以行動為導向的項目教學法為好。其基本的思路是：

(1)先整體后具體：在學習CAD技術時，先期進行總體介紹，讓學生有全局的認識，打消畏難的情緒；而后開始進入各項目的的學習實踐。

(2)先低頻后高頻：總體而言學生進入學習后應從簡而繁，低頻的一些電子產品其電路較之高頻的簡單，學習應從其中入手。

(3)先規范后異型：突出異型電路板的設計制做，其目的是讓學生今后在實際工作中具有變通的能力，在CAD技術中也手工調整電路布局的精華所在。

(4)先單層后多層，先分立后貼片。此處不再綴言。

最后一點是，對于各個CAD制作的電路，不應僅停留于電腦的設計，在教學的過程中應讓學生的設計成為成品。這樣可使學習更為直觀，并更有成就感，隨之的效果是學生對學習到的技術彌久常新。當然，這種做法也會使教學的成本大幅上揚，但從人才培養的角度看，這樣的投入是值得的。

4、結語

在電子設計中運用電子線路CAD技術，不僅解決了電子設計中電路原理圖繪制以及功能分析和布線方面的苦難。同時，讓學生通過在自主地進行一些電子設計，并在的過程中運用該技術，適于鍛煉他們使用電子線路CAD技術的實際能力并有助于其真正了解和掌握這一技術。

參考文獻

[1]朱潔.電子線路CAD技術在高職電子信息工程專業畢業設計中的應用[J].中國現代教育裝備，2010，(15):55～57.