1、馮志華馮志華中國科學技術大學精細機械系中國科學技術大學精細機械系課程講稿課程講稿1rdRaR dt21121rRRaR tt溫度系數通常用溫度系數通常用6ppm/表示。表示。 時間時間溫度溫度通電通電斷電斷電 假設運放理想，計算下面電路中的放大誤差，思索來自于電阻假設運放理想，計算下面電路中的放大誤差，思索來自于電阻的溫度漂移。的溫度漂移。8m1 1、兩個電阻的溫度系數均是、兩個電阻的溫度系數均是 100 ppm/oC(i.e., 0.01%/ 100 ppm/oC(i.e., 0.01%/C). C). 那么那么思索溫度變化的電阻值為：思索溫度變化的電阻值為：R = R0(1+ TC T)R

2、 = R0(1+ TC T)。那么溫升對放大。那么溫升對放大倍數無影響：倍數無影響：2 2、假設、假設R1=100ppm/oC;Rf=75ppm/oC,R1=100ppm/oC;Rf=75ppm/oC,那么那么1010度的溫度變化會帶來：度的溫度變化會帶來：11FRKR 1+(1.00075 RF)/(1.001 RI) =1+ 0.99975 RF/RI01110.00025/FFRKKRRR 相當于相當于0.00025*99/1000.025%3、自熱的影響。假設是用、自熱的影響。假設是用1/4W的電阻，典型熱阻值為的電阻，典型熱阻值為125oC/W,滿量滿量程時能夠帶來的漂移為：程時能夠

3、帶來的漂移為：0.012%種類種類優點優點缺點缺點 厚膜厚膜低造價低造價高功率高功率可激光修正可激光修正一般匹配一般匹配溫度系數大溫度系數大(100pm/(100pm/o oC)C)溫度系數的一致性差溫度系數的一致性差(10ppm/(10ppm/o oC)C) 薄膜薄膜一直性好一直性好 0.01%0.01%溫度系數小溫度系數小 100ppm100ppm溫度系數的一致性好溫度系數的一致性好2ppm2ppm價格適中價格適中可激光修正、低電容可激光修正、低電容小功率小功率形狀復雜形狀復雜精細精細結論：運用薄膜電路經過激光修正可以做出性能優良的放大電路。結論：運用薄膜電路經過激光修正可以做出性能優良的

4、放大電路。厚膜、薄膜是集成電路的制造工藝厚膜、薄膜是集成電路的制造工藝“ 是自造的是自造的“優于符號表示優于符號表示Temperature coefficient: Temperature coefficient: 溫度系數溫度系數Long-term stability : Long-term stability : 長時間穩定性長時間穩定性Operating temperature range: Operating temperature range: 任務溫度范圍任務溫度范圍R.H. R.H. 相對濕度相對濕度 hr: hour, hr: hour,小時小時24TeKTR fK-玻爾茲曼常

5、數；玻爾茲曼常數；T-熱力學溫度，單位為熱力學溫度，單位為K R-阻值，單位為阻值，單位為 f -頻寬，單位為Hz 波爾茲曼常數：波爾茲曼常數：1.3806505(24) 1023 J/K 10m電感和電容沒有類似的噪聲。電感和電容沒有類似的噪聲。閃爍噪聲也稱為閃爍噪聲也稱為1f噪聲，或接觸噪聲。它存噪聲，或接觸噪聲。它存在于一切的有源器件和某些無源器件中。根據在于一切的有源器件和某些無源器件中。根據器件類型的不同，產生噪聲的緣由是多方面的。器件類型的不同，產生噪聲的緣由是多方面的。在有源器件中，主要緣由是圈套。當電流流過在有源器件中，主要緣由是圈套。當電流流過時，它會隨機地捕獲和釋放電荷載流

6、子，因此時，它會隨機地捕獲和釋放電荷載流子，因此會引起電流本身隨機地動搖。在會引起電流本身隨機地動搖。在BJT中，這些中，這些圈套與基射極結里的雜質和晶體缺陷有關。在圈套與基射極結里的雜質和晶體缺陷有關。在MOSFET中，它們與硅和二氧化硅邊境上的中，它們與硅和二氧化硅邊境上的額外電子能態有關。在有源器件中，額外電子能態有關。在有源器件中，MOSFET中所含的這種噪聲最多。這也是在中所含的這種噪聲最多。這也是在低噪聲低噪聲MOS運用中最關注的一點。線繞電阻運用中最關注的一點。線繞電阻器中的器中的1f噪聲最小，而對于炭質電阻來說，噪聲最小，而對于炭質電阻來說，根據任務條件的不同，這種噪聲能夠會大

7、上一根據任務條件的不同，這種噪聲能夠會大上一個幅度數量級。個幅度數量級。 閃爍噪聲閃爍噪聲 粉紅噪聲粉紅噪聲 白噪聲白噪聲 高斯噪聲高斯噪聲Flicker noise; pink noise;White noise; gaussian noiseFlicker noise; pink noise;White noise; gaussian noise由于電阻體是由分散性導體所組成，內部存在接觸電阻，因此出現由于電阻體是由分散性導體所組成，內部存在接觸電阻，因此出現非線性，即電流與電壓不是嚴厲成正比，阻值隨著電壓升高而下降。非線性，即電流與電壓不是嚴厲成正比，阻值隨著電壓升高而下降。對于用塊狀金

8、屬資料制成的電阻器，例如線繞電阻器或塊金屬膜電對于用塊狀金屬資料制成的電阻器，例如線繞電阻器或塊金屬膜電阻器，其線性非常好，普通測不出非線性。阻器，其線性非常好，普通測不出非線性。這個非線性不是指由于電阻中電流的作用而引起的發熱帶來的溫漂。這個非線性不是指由于電阻中電流的作用而引起的發熱帶來的溫漂。 1m精細電阻在運用的運用需求思索引線長度帶來的影響，普通可以遵精細電阻在運用的運用需求思索引線長度帶來的影響，普通可以遵照照“4 4線制方案。采樣電壓的獲取要在電阻引線的標志出引出。有線制方案。采樣電壓的獲取要在電阻引線的標志出引出。有些精細電阻本身提供四線輸出，可以直接運用，但是要分清楚電流些精

9、細電阻本身提供四線輸出，可以直接運用，但是要分清楚電流回路和丈量回路。丈量回路不提供太大的電流輸出。回路和丈量回路。丈量回路不提供太大的電流輸出。導線電阻導線電阻去高阻抗去高阻抗丈量儀表丈量儀表鼓勵端鼓勵端丈量端丈量端RL1RL2RL3RL4RIEX +V0 -5m丈量丈量電流鼓勵電流鼓勵E245% 1.0 ,1.1 ,1.2 ,1.3,1.5 ,1.6 ,1.8 ,2.0 ,2.2 ,2.4 ,2.7 3.0 ,3.3 ,3.6 ,3.9,4.3,4.7 ,5.1 ,5.6 ,6.2 ,6.8 ,7.5 8.2 ,9.1E12 10% 1.0 ,1.2 ,1.5 ,1.8 ,2.2 ,2.7

10、 ,3.3 ,3.9,4.7 ,5.6 ,6.8 ,8.2E6 20% 1.0 ,1.5 ,2.2 ,3.3 ,4.7 ,6.8，8.2根本上是等比數列，稍有調整根本上是等比數列，稍有調整 E48(2%) E96 (1%) E192 0.5% 0.25% 0.1% 和以上和以上The four most common effects are leakage (parallel resistance)equivalent series resistance (ESR) equivalent series inductance(ESL) dielectric absorption (memory)

11、3m1cdCCdt （1/)211211cCCCtt （1/)1滌綸；滌綸； 2聚苯乙烯；聚苯乙烯； 3聚碳酸酯；聚碳酸酯；4 . 丙烯；丙烯；5聚乙烯；聚乙烯； 6聚四氟乙烯；聚四氟乙烯； 7聚砜聚砜在電容器的質量目的中，絕緣性能是一個重要方面。當一個電容器在電容器的質量目的中，絕緣性能是一個重要方面。當一個電容器加上直流電壓時，可以察看到充電電流的變化，開場較大，以后隨加上直流電壓時，可以察看到充電電流的變化，開場較大，以后隨時間下降。理想電容的充電電流很快降到零，但實踐上任何電容器時間下降。理想電容的充電電流很快降到零，但實踐上任何電容器其電流下降遠較理想電容器慢而且不能到達零值。這個不

12、為零的電其電流下降遠較理想電容器慢而且不能到達零值。這個不為零的電流即為漏導電流。它是由于電容的絕緣電阻不為無窮大呵斥的。流即為漏導電流。它是由于電容的絕緣電阻不為無窮大呵斥的。漏電流的危害漏電流的危害在充電在充電-放電放電-開路后，原理上來講電容器兩端的電壓應該為零，開路后，原理上來講電容器兩端的電壓應該為零，實踐上不是。這對電壓采樣有艱苦影響。最好的是聚苯乙烯資料，實踐上不是。這對電壓采樣有艱苦影響。最好的是聚苯乙烯資料，0.001%。瓷片電容可達。瓷片電容可達0.3%，電解電容更大。，電解電容更大。吸收系數的計算方法：開路后的最大電壓吸收系數的計算方法：開路后的最大電壓/施加電壓的百分數

13、施加電壓的百分數2m電容器的標稱容量與電阻的取值一樣，也是在一定的系列內。普通來講電容器的標稱容量與電阻的取值一樣，也是在一定的系列內。普通來講電容器的誤差較大，精度較低。電容器的誤差較大，精度較低。作為電源濾波運用的電解電容器的精度很低，標稱容量的誤差可達作為電源濾波運用的電解電容器的精度很低，標稱容量的誤差可達50%。無論如何，無論如何，1%精度的電容曾經很好了，溫度系數很難優于精度的電容曾經很好了，溫度系數很難優于100ppm/0C電解電容器有極性，運用時必需將陽極接電源正極，否那么會呵斥電解電容器有極性，運用時必需將陽極接電源正極，否那么會呵斥漏電流大直至損壞，嚴重時會發生爆炸危及平安

14、。漏電流大直至損壞，嚴重時會發生爆炸危及平安。由于用電解質作為陰極，故損耗大，且溫度頻率特性差。液體電解由于用電解質作為陰極，故損耗大，且溫度頻率特性差。液體電解質易漏液、干涸、甚至爆炸，影響電解電容器可靠性和壽命的提高。質易漏液、干涸、甚至爆炸，影響電解電容器可靠性和壽命的提高。固體鉭電容器是現有電解電容器中性能最穩定、最可靠、壽命最長的固體鉭電容器是現有電解電容器中性能最穩定、最可靠、壽命最長的電容器。其局限性是漏電流稍大，電壓范圍較小。電容器。其局限性是漏電流稍大，電壓范圍較小。即使在直流電壓中含有相當數量的交流成份，但只需不產生極性的即使在直流電壓中含有相當數量的交流成份，但只需不產生

15、極性的轉換，也可以運用極性電解電容器。但對電壓極性產生轉換的運用場轉換，也可以運用極性電解電容器。但對電壓極性產生轉換的運用場所，原那么上不能采用極性電容器。所，原那么上不能采用極性電容器。簡介：簡介：Capacitance: 10000uFLower Cap Tolerance: 20%Upper Cap Tolerance: 20%Working Voltage: 63VESR 1.5mOhms MAX 100 Hz, 20CIMPEDANCE 10mOhms MAX 10 kHz, 20CDC LEAKAGE 0.1uA max Test VoltsTest Voltage 63.0V

16、DCSurge Test Voltage: 72.5Rated ripple current 5.15 A rms at 100 Hz and 85 C Temperature range 85 C to -40 C : :普通用來表示普通用來表示“在什么條件下。在什么條件下。恒流充放電曲線恒流充放電曲線2mPNPN結電容器是一類獨特的電容器，它的電結電容器是一類獨特的電容器，它的電容大小具有壓控特性，可以經過反向電壓容大小具有壓控特性，可以經過反向電壓進展控制。普通具有反向電壓愈高電容愈進展控制。普通具有反向電壓愈高電容愈小的特點，在現代儀器中運用甚廣。關于小的特點，在現代儀器中運用甚廣。關

17、于它的運用我們將在壓控振蕩器、鎖相環的它的運用我們將在壓控振蕩器、鎖相環的有關章節中細述。有關章節中細述。交流耦合交流耦合 去耦去耦 濾波濾波 采樣采樣- -堅持堅持3m2m000tLLLL tt電感線圈的溫度系數很大，特別是具有磁芯的電感。電感線圈的溫度系數很大，特別是具有磁芯的電感。1cdLLdt （1/)1、用作儲能元件、用作儲能元件作用：提高了效率；起到了平滑作用；減輕了開關管的負擔作用：提高了效率；起到了平滑作用；減輕了開關管的負擔5mFlyback diode;泄流二極管泄流二極管VMOS 管管 場效應管場效應管 運用范圍很廣運用范圍很廣消除共地回路的干擾消除共地回路的干擾對電源回

18、路沒有影響對電源回路沒有影響2、用作濾波器、用作濾波器 線濾波器線濾波器15對電源電流磁環線圈的引入不對電源電流磁環線圈的引入不回呵斥任何影響回呵斥任何影響對地回路干擾將起到電感的作對地回路干擾將起到電感的作用用VnVp負載負載+構成構成LC振蕩回路振蕩回路退耦退耦1、試述繞線電阻的主要優缺陷；、試述繞線電阻的主要優缺陷；2、如下圖，假設電阻的溫度系數均為、如下圖，假設電阻的溫度系數均為+100ppm/oC,兩個電阻的熱耗兩個電阻的熱耗散系數均為散系數均為100oC/W，試計算當輸入電壓為，試計算當輸入電壓為3V的時候，輸出電壓偏的時候，輸出電壓偏離實際值多少？離實際值多少？3、白噪聲和、白噪聲和1/f噪聲的主要特點是什么？噪聲的主要特點是什么？4、他以為、他以為RC濾波器的特性參數受哪個元件的影響大些？普通情況濾波器的特性參數受哪個元件的影響大些？普通情況下可期望的精度大致在什么數量級？下可期望的精度大致在什么數量級？5、解釋、解釋“電容怕短路、電感怕開路。電容怕短路、電感怕開路。1、想象觸電維護器的任務原理、想象觸電維護器的任務原理(提示：參考線濾波器提示：參考線濾波器)。2、有些筆記本電源線上裝有圖示的磁環，試闡明其作用和任務