单元电路论文精选(九篇)

第1篇：单元电路论文范文

关键词：主保护;单侧空充;开关分位;保护起动;差动动作。

引言：随着电网结构不断优化，投运线路的运行状态也随着电网方式不断调整而调整，特别是线路经常由运行状态转化为单侧空充状态或由单侧空充状态转化为运行状态，在运行状态下，目前微机保护都实现了线路区内故障全线速动跳闸，既纵联主保护动作[2]，但单侧空充情况下，由于线路故障时，对侧没有故障量，且开关位置又不确定（或检修合位或检修分位或热备用），所以我们对于保护是否在区内故障全线速动跳闸产生一定的疑虑，目前采取的措施是通过修改保护装置定值项“接地距离II段时间”和“相间距离II段时间”实现区内故障全线速动跳闸，避免空充线路区内（末端）故障跳闸时间过长引起越级跳闸。为此,本文作了详细的实际模拟试验和理论分析。

1、高压输电线路主保护介绍[3]

电流、电压、零序电流和距离保护都是反应输电线路一侧电气量变化的保护，这种反应一侧电气量变化的保护从原理上讲都区分不开本线路末端和相邻线路始端的短路。例如对于安装在图1 M侧的这类保护它区分不开本线路末端F1 点和相邻线路始端F2 点的短路。正因为这些原因凡是反应一侧电气量变化的保护都做成多段式的保护，它的缺陷是不能瞬时切除本线路全长范围内的短路。

反应M侧电气量变化的保护无法区别F1 和 F2点的短路，利用反应N侧电气量变化的保护确实很容易区分1这两点短路的，使用方向继电器，则 F1点位于正方向， F2点位于反方向。由此产生一种高压输电线路的纵联主保护，可以综合反应两侧电气量的变化，快速区分F1 和F2 点的短路，它的一个最大的优点就是可以瞬时切除本线路全长范围内的短路[2]。

纵联主保护既然反映线路两侧电气量变化，但由于高压输电线路运行方式调整，单侧空充时，一侧保护并没有故障电气量，本文对此时主保护的动作行为从试验和理论全面阐述。

2、理论分析

目前我局高压输电线路保护装置配置以南瑞继保公司RCS-900为主，其纵联主保护在线路单侧空充情况下防止拒动的解决方案大体是一致的（不同之处本文相应做出具体说明），所以对于线路单侧空充状态下纵联主保护动作行为存在的疑虑，本文仅以南瑞继保公司产品RCS-931BM为例分别从理论和试验全面阐述讨论。

为了方便表述，本文将一直运行侧开关称为本侧，运行方式不断调整的一侧称为对侧。高压输电线路运行主要包括两侧开关运行和单侧空充运行，而单侧空充运行包括三种情形：①、对侧保护无压，开关分位；②、对侧保护无压，开关合位；③、对侧保护有压，开关分位。

2.1、对侧保护有压、开关分位

即一般线路空充情况，即本侧开关运行，对侧开关热备用，此时对侧保护装置有正常母线电压，开关分位。

参考装置的工作原理说明书，如下图2，对侧开关在跳闸位置且无流的情况下，M1元件动作；当本侧故障电流由通道传输到对侧保护装置时，对侧保护计算得出差流，从而引起对侧差动元件（M7、M8或M9）动作，此时综合M1元件动作，M2元件随着动作，M2元件的动作直接导致M3元件动作，即会向本侧发送差动动作允许信号，当本侧收到对侧差动动作允许信号后会立即选择跳闸（M15、M16或M17动作）。

对侧由于不具备起动条件，仅是差动元件动作（M7、M8或M9），不足使跳闸出口元件M15、M16或M17动作。

图2、RCS-931电流差动动作方框图[2]

Figure 2. RCS-931 Current Differential action block diagram [2]

以上讨论的是以纵联差动保护为主保护的RCS-931装置，对于以纵联方向保护为主保护的RCS-901/902或RCS-941B装置来说，同样参考装置工作原理说明，当对侧开关在跳闸位置且无流的情况下，对侧始终向本侧发信，允许本侧跳闸。所以只要本侧判断线路正方向故障，本侧开关纵联主保护立即动作跳闸[2] [5]，这与RCS-931保护装置动作结果是一致的。

2.2、对侧保护无压、开关合位

即当本侧开关运行，对侧开关在检修位置，但在合位，类似情况经常存在，例如线路单侧空充运行，对侧由于开关缺陷，开关在检修，检修人员操作开关至合位。

此类情形如同对侧为弱电侧保护动作行为，其原理如下详述：

第2篇：单元电路论文范文

关键词：电子大赛；理论培养；焊接工艺

中图分类号：G642.423 文献标志码：B 文章编号：1674-9324（2016）03-0094-02

一、导论

全国大学生电子设计竞赛是教育部倡导的大学生学科竞赛之一，是主要面向全国电子类学科大学生赛事，目的在于推动教学改革、培养实用型人才，同时也有助于培养大学生的实践创新意识与基本能力、团队协作、提高学生电子设计制作的能力，为选拔人才也创造了条件。比赛自从开办以来，一直备受全国高等院校和学生的重视，被认为国内“含金量”最高的比赛之一，比赛成绩在某种程度上已经成为标志着学校教学水平的高低。而参加比赛获奖的学生在求职过程中，也经常受到用人单位的青睐。全国大学生电子大赛是一种半开放的比赛，比赛时间为4天3夜。比赛期间[1]，同一个队伍的队员之间可以商讨设计思想，确定设计方案，进行分工协作，以队为基本单位独立完成比赛任务。指导教师不允许对参赛学生进行指导，参赛队员也不可以与其他人员探讨任何问题，队员可以查询相关资料设计电路并完成作品。比赛内容涉及范围比较广，包含高频、低频电子线路设计、单片机等控制电路，几乎包含了电子类专业所有的专业课程，没有深厚的理论基础和对电子元器件扎实的认识，很难在短短的4天中完成比赛，赛前培训则成为完成比赛内容提高比赛成绩的关键。如何进行赛前培训、提高比赛成绩，已经成为指导教师及参赛学生讨论的重点问题。本文根据电子大赛和教学内容，对学生的培训可以从几个方面进行考虑，主要包括是理论培养、电路设计训练、电子元器件认识、焊接工艺练习等。

二、理论培养

良好的比赛成绩与对电路理论知识的掌握情况是分不开[2，3]。首先需要熟练掌握基础知识。电子设计大赛的电路设计与参加考试不同，对知识的认知不能停留在仅仅会做习题的层面上，需要深刻理解教材中每一个电路设计的原理，如三极管、电阻、电容、电感等元器件在电路中发挥的作用，其数值变化对电路的影响等。例如，三极管的三个工作状态饱和、截止、放大，如何设计参数，使其工作在不同的工作状态，实现所需要的功能，这些都需要学生对电路知识有深刻的认识才能够设计出相关的电路。然而，电子大赛比赛时间一般为9月初，大四的学生已经学习了电路与电工基础、模拟电子线路、单片机、高频电子线路等课程等相关的电子技术专业课，从所学习的课程上可以看出，完全具有独立完成电子大赛题目的电路设计的能力。但是由于时间的关系，大四的学生对以前所掌握的部分知识存在遗忘的现象，这些都需要学生利用业余或者假期时间重新复习以前学习过的相关知识，以便在比赛的时候能灵活运用理论去设计电路。由于电子大赛与电子线路等课程相关的内容比较多，单靠学生自己很难在业余时间复习学会相关的知识，并且，学生习惯于考试的方法学习，对于电路的设计，几乎没有任何经验，很难把握住理论学习的重点。为了提高学生的理论水平，学校应该组织在电路设计上有经验的教师，对参赛学生进行辅导，以加深对理论知识的认识与理解。

三、电路设计训练

普通高等学校课程体系建设上[4]，受到高等学校师资、投入等各方面的影响，电子类的教学还是以理论授课为主，同时开放对应的实验、课程设计等实践教学环节，学生对电路的认识还停留在实验上，很少能够形成电路设计的概念。面对一个电路设计，不知道如何从何处入，这就需要从简单的电路设计入手，培养学生设计电路的能力。如何贯穿所学电路知识设计电路，是参赛的关键。电子大赛的电路设计是绝对不是靠一门课程可以设计出理想的电路完成比赛任务的，它是需要依靠多门课程知识内容的集中体现。电子大赛的电路设计通常需要由多个小单元电路组成。如遇到显示温度、采集信号等内容则需要使用单片机等器件来实现、如果采集的信号幅度过小则需要对其进行放大达到下一级电路的输入要求。因此将电路知识融合贯穿起来才能完成整个电路的设计。总所周知，无论多么复杂的电路，都是由简单的单元电路组合起来，实现复杂的电路功能，因此，根据学生所掌握的本科知识，先给出若干单元电路题目进行设计，如加法器、振荡器、乘法器等电路设计，让学生自行设计。随着软件技术的发展，已经存在一些电路仿真软件，如EWB、Proteus等，学生可以依据这些软件将自己设计的电路进行仿真实现，验证自己的设想是否正确。采用这些软件实现电路仿真，不仅可以使学生的设计电路时候的一些想法得到实现，也可以降低成本，同时学生也可以很容易修改参数，观察每个单个电子元件在电路中发挥的作用，这在实物电路中是很难实现的。

四、电子元器件的认识与焊接工艺

电路设计采用仿真软件实现，可以对学生起到一个锻炼作用，但是这些仿真电路毕竟与实际电路的设计毕竟存在一定的距离，我们必须把仿真电路转换成实物电路，才能提高学生对真正电路的认识。对于很少接触实际应用的本科生来说，首先培养学生对电子元器件的认识，如电阻、电容、电感等型号、阻值、电容数值等的认识，如何分清三极管、二极管的管脚；认识常用的运放芯片，比如OP07等，对于比较不熟悉的芯片，学会如何查找芯片的参数，芯片输入的电压范围等，以便用于在设计电路的时候可以依据参数，选择性能比较合适的芯片用于电路中。其次，电路焊接问题一直是困扰学生电路成功参赛的主要原因，经过了2～3天的电路设计及仿真实现，学生基本上完成电路设计，在实现作品的时候，学生焊接完的电路板，经常会出现电路不能正常工作、或者输出信号与设计初衷不一样的情况，甚至无任何信号输出，电路的焊接往往是出现问题的主要原因，虚焊、焊点过大、电子元器件被烧坏等问题都严重影响电路正常工作，即使比赛结束前可以正常工作的电路，到了比赛现场测试的时候，也经常会出现电路无法正常工作，或者是电子元器件被烧的情况。当然电路无法正常工作的原因有很多，焊接技术不过关是常见的原因，由此，需要加强对学生平时对焊接工艺的训练，提高作品成功由于焊接问题导致的比赛失败。另外，熟练的掌握示波器、万用表、直流稳压电源、信号源等基本仪器也是需要对学生进行培训的重要环节。比赛赛场通常不是在本校进行，而常用的仪器种类有分为很多种，国内的仪器面板也几乎都是专业英文标识，在紧张的比赛环境中，顺利操作这些仪器仪表进行测量也不是很容易的事情，因此需要训练学生熟练掌握常用仪器的使用方法，掌握仪器面板每一个按钮的英文含义，熟练掌握仪器的操作和按钮含义以后，即使遇到不熟悉的仪器，也可以很快学会使用方法。

五、赛前模拟练习

实战模拟训练是赛前不可缺少的一个重要环节。由于电子大赛需要面向电子、通信、自动化等专业学生参赛，因此，每年电子大赛的题目大致包括几个方面：电源、放大器相关的内容、通信、控制等几个大方面的设计。指导教师可以依据自己所带学生的专业方向设计一些相关题目进行模拟训练。经过理论、电路设计等方面系统的培训，参赛学生已经基本掌握了电路设计的相关知识。在这种情况下，参赛学生也需要参与几次模拟训练以达到组员之间相互配合的目的。每组参赛队员为3人，比赛中也通常涉及基础电路设计、单片机设计、电路焊接、最后完成比赛报告。合理的分工合作能够数顺利完成电路设计，如果在比赛配合出现问题，则有可能导致在规定时间内无法完成比赛，指导教师可依据学生掌握知识的情况，对学生进行分工。如将基础知识掌握比较全面的学生作为组长，负责电路整体设计、单片机编程比较好学生的负责单片机控制、文笔比较好的同学负责论文报告的写作。这种赛前实战模拟训练还有一个重要的目的，学会排查问题电路。在电路的设计和焊接过程中，会出现各种问题，一般来说，即使是指导教师在短时间内发现问题也是很困难的事情，这些问题出现在赛场上，只能依靠学生自己解决问题，对于对电路的初学者来说，这种问题也是经常发生，焊接的电路也很难一次成功，学会排查电路故障时参赛学生必须掌握的基本内容。针对存在问题的电路，当某一部分电路出现问题的时候，首先需要要做的是需要是检查电路设计的是否正确，确信电路设计正确后，再依照电路图检查电路连线问题，如果都没有问题，则需要依照电路从前往后每一个焊点都需要采用万用表或者示波器测量电压或者波形。这也需要对电路的原理极为熟悉，清楚了解电路中每一处的电压的大小、每一处电压波形形状等相关参数，以判断电路出现的问题所在。

六、结论

本文仅仅是从以上几个方面来讨论如何在赛前对学生进行培训，以提高学生参加比赛的成绩。但是，毕竟比赛各种意外都会发生，在短时间内完成电路的设计、购买元器件、完成电路作品，即使参加培训的学生也会由于经验不足，参数设计等问题等会有很多意外发生，影响比赛成绩。加强平时对学生的训练、增加电路设计经验是靠平时一点一滴积累起来的，只有打下深厚扎实的基础，才能在比赛中取得良好的成绩。

参考文献：

[1]汤勇明，堵国牛贺晋，等.大学生竞赛组织和创新能力培养的探索[J].电气电子教学学报，2009，31（4）：76-77.

[2]龚仁喜，孟小碧，秦钢年.创新型人才培养与实验教学改革的探索与实践[J].实验技术与管理，2006.

第3篇：单元电路论文范文

关键词电压互感器；炸裂；CRH1型动车组；实施监控

中图分类号U266 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）111-0077-02

0 引言

随着铁路的不断发展，电气化铁路所占比例逐渐上升，尤其是动车组，从2008年铁路第六次大提速起，动车组逐渐成了人们出行的重要交通工具。由于动车组完全采用电力驱动，众多电力电子技术在动车组上得到了广泛的应用。其中电压互感器是动车组高压电力传输控制中的重要部件，随着车组运营里程的增加，电压互感器爆炸案例也有发生，本文通过分析电压互感器爆炸原理，通过列车管理系统（TCMS）实时监控电压互感器电压电流，提前探测到电压传感器内部缺陷，预防车顶高压互感器炸裂。

1 事故现象

上海铁路局上海动车段2013年5月29日，D3206次列车（CRH1079B）在运行至台州附近时12车发生电压互感器炸裂事故，造成该列车严重晚点，后续组织换乘。经查，该动车组电压互感器在运行途中炸裂并引发其他此生灾害导致列车无法正常运行。

2 原因分析

电压互感器爆炸的理论分析和实际操作的经验表明，电压互感器爆炸燃烧事故的直接原因是因为造成内部电流引起的加热所导致。在目前可能的因素有两种：一是由于共振或其他原因，电压互感器承受过电压和过电流虽然幅度较小，但时间较长，电能的数量在电压互感器和转换为热能，使长期发烧。当热量积累到一定程度，电压互感器大量绝缘纸，绝缘介质加热蒸发，体积迅速膨胀，并且电压互感器内部空间有限，当压力增大到一定程度后便导致爆炸。二是一个高电压瞬态过电压过电流造成的。振幅达到一定程度的过电压会导致匝间短路引起的过电流。目前一般的大振幅，可使电压互感器介质蒸发快，因此由高振幅电压由爆炸引起更激烈。

3 采取措施

经过分析得出，无论上述哪类原因，电压互感器炸裂存在一个热量累积过程，通过现场分析得出，从电压互感器输出异常至炸裂持续时间约30s，在此期间，电压互感器二次侧的输出电压的相位角较正常值会发生偏移（具体见图1、图2）。

图1 正常情况下的电压/电流示意图

图2 电压相位角突变情况下的电压/电流示意图

基于此原理，动车组通过电压/电流互感器实施监控瞬时电压U、瞬时电流I，计算得出瞬时功率P=U*I，通过对比相同工况下列车平均瞬态有功功率（备注：CRH1B动车组由16节车厢，6个单元并联组成），是否超过允许范围时，来判断该单元电压互感器是否工作正常。

当牵引系统检测到电压互感器故障后，立即将故障信号传送给TCMS，TCMS根据故障所在的位置对相应的主断路器和受电弓进行封锁，避免高压电再次接入故障的电压互感器。TCMS同时会报出“电压互感器故障（故障代码：3631）”，故障等级为B类报警。

图31/6单元组电压互感器发生故障隔离示意图

图4 3/4单元组电压互感器发生故障隔离示意图

基于上述监控计算原理，TCMS将在检测“电压互感器故障”后，向相关单元组发生电压互感器故障后的隔离指令，根据动车组高压线分布特点，主要隔离方案如下：

1）当第1/6单元电压互感器发生故障时，同时切断本单元的受电弓A，并封锁本单元通向其他单元的线断路器B，具体如图3；

2）当第3/4单元电压互感器发生故障时，同时切断通向故障单元的两个线断路器B、D，禁止将高压电引入该单元，具体如图4；

3）第2/5单元电压互感器发生故障时，切除本单元受电弓B，并切除通向本单元的线断路器D，具体如图5。

图52/5单元组电压互感器发生故障隔离示意图

5 结论

本文通过分析动车组电压互感器炸裂原因，根据电压互感器在发生故障时二次侧电压相角输出失真，从而提出实施监控电压、电流互感器状态，在发生异常时通过列车TCMS控制主断路器等高压设备，对故障电压互感器进行及时切除，避免因电压互感器内部故障炸裂。

参考文献

[1]周泽村.高电压技术.北京：中国电力出版社，1988.

第4篇：单元电路论文范文

关键词：低功耗；无线供能；电荷泵整流器；低压差线性稳压器；带隙基准电压源；电源抑制

中图分类号：TM44；TN722；TP393 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2016）12-00-04

0 引 言

近几年，受益于集成电路工艺技术与片上系统（System on Chip，SOC）的不断发展，射频识别、微传感网络以及环境感知等智能技术得到了飞速发展。其中，对于无线供能植入式芯片的能量管理、功耗等问题受到了持续关注与研究。当能量采集完成后，如何管理该能量是下一代被动与半被动植入式医疗设备的要点之一。

在低功耗植入式芯片中，如低噪声放大器、模数转换器等对工作电压及其纹波都有一定的要求，因此须通过无线能量管理单元（Wireless Power Management Unit，WPMU）将其电源性能优化。在被动式芯片中，电荷泵整流器（Charge Pump Rectifier，CPR）、带隙基准源（Bandgap Reference，BGR）、低压差线性稳压器（Low Dropout Regulator，LDO）是WPMU的重要组成单元[1]。芯片工作时，人体各种低频信号（EEG、ECG）会通过相应的耦合方式传输到电源通路上，从而产生低频噪声，因此必须采用相关技术获得高电源抑制比电源。论文首先通过电荷守恒定理对传统Dickson电路进行动态分析及能量转换效率的改进；然后采用电源抑制增强（Power Supply Rejection Boosting，PSRB）与前馈消除（Feed-forword Cancellation，FWC）等技术分别提高BGR、LDO在运放工作带宽内的电源抑制力（Power Supply Rejection，PSR），并在输出节点并联电容以滤除超高频纹波；最后为保证LDO在负载变化时的稳定性，利用零极点追踪补偿来满足相位裕度的要求。

论文对高性能无线能量管理单元预设指标为：

（1）CPR在输入500 mV交流小信号时能输出2 V电压并驱动200 A的电流。

（2）BGR输出电源抑制比在LDO的工作范围内尽可能大于60 dB，以减小对LDO的影响。

（3）LDO输出电源抑制比在生物信号频率处（01 kHz）及CPR输入信号处大于60 dB，从而提供负载电路高性能的工作电压。

（4）在满足以上性能的情况下，尽可能减小电路工作时的静态电流。

1 无线能量管理单元的基本原理

图1所示为论文采用的无线供能能量管理单元拓扑结构。由图1可知，WPMU主要包含CPR、BGR、LDO及保护电路（PRO）等模块。芯片通过片外天线采集到由基站发射的高频无线能量信号，CPR将信号整流后进行升压，产生纹波较大的电压，并将该能量储存到Cs中。由BGR与LDO所组成的环路通过负反馈输出纹波较小的VDD来驱动负载电路。其中BGR为LDO提供一个精准稳定的参考电压，因此BGR的性能影响着LDO输出电压的性能。芯片中的保护电路包括过温保护电路、过压保护电路、限流电路，其主要目的在于意外情况下对电路关断，实现对电路的保护。

设计能量管理单元时，在无线供能的环境下要注意相关性能的优化，而这又伴随着其它性能的牺牲，下面将详细分析论文采用的CPR、BGR、LDO设计原理及电路结构。

3 版图及后仿真结果

采用SMIC 0.18 m CMOS工艺，在Cadence下对电路进行仿真验证，无线能量管理单元的版图如图7所示，其中包含了CPR、BGR、LDO及PRO等模块，芯片的尺寸大小为277 m×656 m。

电路在工作时要避免反馈环路发生震荡，必须保证LDO环路的相位裕度，论文在tt、ff、ss三个工艺角下对其进行不同负载电流（0200 A）的仿真，仿真结果如表1所列。该结果表明在负载电流0200 A内，由于零极点追踪补偿的作用，相位裕度均大于60度，根据奈奎斯特稳定判据，LDO环路能在负载变化的范围内稳定工作。

图8所示为BGR、LDO的PSR仿真波形，从图中可以看出，BGR采用PSRB技术后，PSR在低频降低了近25 dB。当LDO采用FWC技术时，电源抑制在低频段得到了显著提升，电路空载时，在100 Hz内提升了近20 dB，满载时提升了近40 dB。

图912给出了WPMU中CPR与LDO的相关瞬态仿真结果，当输入频率为500 MHz、幅度为0.5 V的正弦波时，电路建立时间约为13 s，CPR的纹波约为5 mV，而LDO的输出电压纹波减小至2.3 V，即高频处PSR约为-66 dB。因此论文采用的LDO在生物信号频率处（DC-10 kHz）与输入信号频率处（100 MHz以上）具有较好的PSR。表2对相关文献与本文设计进行性能比较，可以看出，该电源管理单元能输出性能更好的工作电压。

4 结 语

论文针对CPR、LDO、BGR进行研究，设计了一种应用于低功耗无线供能植入式医疗芯片的能量管理单元。采用SMIC 0.18 m CMOS工艺提供的本征MOS管使CPR的效率得到提升。利用PSRB将BGR的PSR在低频处从-75 dB降低到-95 dB，这是优化LDO电源抑制能力的基本前提。通过FWC、零极点追踪补偿改善LDO的PSR与稳定度，在驱动0.2 mA的负载电流时，PSR为-85 dB@DC，而相位裕度在负载范围内均大于60度，该性能可适用于对电源性能要求较高的模块。

参考文献

[1]郭文雄.应用于植入式经皮能量传输的集成电路研究与设计[D].广州：华南理工大学，2013.

[2]Pierre Favrat， Philippe Deval， Michel J.Declercq. A High-Efficiency CMOS Voltage Doubler[J]. IEEE Journal of Solid-State Circuits， 1998， 33（3） ： 410-416.

[3]To shiyuki Umeda， Hiroshi Yoshida， Shuichi Sekine， et al. A 950-MHz Rectifier Circuit for Sensor Network Tags With 10-m Distance[J]. IEEE Journal of Solid-State Circuits， 2006， 41（1）： 35-41.

[4]Keith Sanborn， Dongsheng Ma， Vadim Ivanor. A Sub-1-V Low-Noise Bandgap Voltage Referen-ce[J]. IEEE Journal of Solid-State Circuits， 2007， 42（11） ： 2466-2481.

[5]Mohamed El-Nozahi， Ahmed Amer， Joselyn Torres， et al. High PSR LOW Drop-Out Regulator With Feed-Forward Ripple Cancellation Techniq-ue[J]. IEEE Journal of Solid-State Circuits， 2010， 45（3） ： 565-577.

[6]王忆.高性能低压差线性稳压器研究与设计[D].杭州：浙江大学，2010.

第5篇：单元电路论文范文

关键词： EWB仿真软件 电工电子教学模拟电路 应用

电工电子是一门非电类专业的技术基础课程，具有综合性高、实践性强的特点，其主要目的是为学生学习专业知识和从事工程技术工作打下良好的电工电子技术的理论基础，并使他们受到必要的基础技能训练。作为现代教育，理论教学、实践教学和岗位教学三元一体是其基本办学理念，实验教学是学校培养学生的重要途径。基于电工电子这门课程的自身特征，仅仅靠教师在课堂上讲授理论知识无法让学生感受到电路的实际应用，而且理论分析中一些繁琐的公式推导出的特性曲线缺乏直观性，导致学生听课时难以较好地理解理论，以至于产生难学、厌学的情绪。另外，由于现有实验室的条件限制，不可能做到每个学生都有充分的时间去通过实验来理解课堂中所教学的内容，实验内容和理论内容难以同步，导致理论教学效果受到严重影响。因此，在教学过程中引入电子仿真软件EWB，可以使得每个学生能亲自动手连接设计电路、设置参数及分析电路，理解理论难点，可消除理论的抽象感，激发学生对该课程的学习兴趣，实现了以教师为主导，学生为主体的教学模式，使得教学互动的效果更加完善。［1］

1.EWB软件介绍

EWB软件是加拿大Interactive Image Technologies公司推出的专用于电子线路仿真的软件工具，能满足中小规模模拟、数字逻辑及混合电路的仿真分析需要。该软件具有以下几个特点。

（1）界面友好。EWB软件在Windows平台上使用，其界面与其他Windows应用软件相似，因此学生学习非常容易上手。另外，该软件采用直观的图形界面创建电路，在计算机屏幕上模拟仿真实验室的工作台，简单直观。

（2）元器件库强大，功能丰富。EWB软件绘制电路图需要的元器件，电路仿真需要的测试仪器均可从软件屏幕直接获得。而且仪器的操作开关、按键与实际仪器仪表极为相似，可以实时显示测量结果。

（3）测试仪器齐全。EWB软件提供了示波器、信号发生器、扫描仪、逻辑分析仪、数字信号发生器、逻辑转换器、万用表等仪器、仪表。

（4）分析手段齐全、实用。EWB软件不仅可以完成电路的瞬态分析和稳态分析、时域和频域分析，器件的线性和非线性分析、电路的噪音分析和失真分析等常规电路分析，而且提供了离散傅里叶分析、电路零极点分析、交直流灵敏度分析和电路容差分析等14种电路分析方法，以帮助设计人员分析电路的性能。

2.电路的设计、调试步骤

（1）元器件的调用与布局。打开相应电子元器件库，将所需要的元器件拖拽到电路工作区即可完成元器件的调用。通过移动和旋转元器件进行布局调整。

（2）线路连接。元器件布局结束以后就可以进行线路连接。注意在必要的位置放置连接点。

（3）设置元器件标识和数值。双击所需设置参数的元器件，在对话框中设置好标识和数值。

（4）连接仪器、电路存盘。电路图设计完毕就可将仪器接入，以供实验使用。为了便于仪器的波形识别与读数，通常将仪器的输入连接和输出连线设置为不同的颜色。选择好路径，输入电路图的文件名并存盘。

（5）运行EWB仿真。打开文件，用鼠标左键单击主窗口右上角的开关按钮，系统自动开始运行EWB仿真软件，系统将自动把分析结果显示在各个仪器仪表和分析图（DisplayGraphs）上。如果要暂停仿真操作，就用鼠标单节主窗口右上角的暂停按钮，实现暂停/恢复操作。如果电路中有错误，屏幕将出现错误提示信息。

3. EWB软件在模拟电路中的应用

4.结语

利用EWB软件进行电子电工教学，有助于理解电路理论知识和分析复杂的电路模型，将抽象的理论形象化、复杂电路实际化，与传统理论实验教学相比有明显优势。但是，仿真软件不可能代替实际的理论实验教学，它在培养学生动手能力和积累实际操作设备的经验方面，远不如硬件设备的效果好。由于它的仿真分析精确度及准确性，一般只要连接正确就能够得到结果。而实际试验中往往需要调试，而且试验结果也会受到现实中人为或者客观条件的影响。因此，只有将EWB仿真教学与传统教学有机结合起来，才会达到理想的教学效果，提高学生的整体素质。

第6篇：单元电路论文范文

关键词：教学目标；项目教学；教学项目设计；学习评价与考核；教学总结

中图分类号：G71文献标识码：B文章编号：1672-1578（2015）01-0213-01

1.本课程项目教学的教学目标： 根据岗位群目标的要求和我校的教学条件及学生的实际情况，制定了以下教学目标

1.1知识目标： ⑴要知道相关电路的基本概念、基本原理及分析方法；⑵会计算相关电路的主要参数；放大电路分析计算 ；⑶能画出相关电路波形图、电路模型；⑷会判断相关器件类型、电路工作状态；（模电研究三极管的放大状态，数电研究开关状态）

1.2能力目标：⑴培养学生正确使用常用仪表的能力；⑵培养学生正确选择元器件的能力；⑶培养学生检索与阅读各种电子手册及资料的能力；⑷培养学生识读与分析电路图的能力；⑸培养学生安装和焊接电路的能力；⑹培养学生对电路的测试能力和对测试数据的分析能力；⑺培养学生排除电路故障的能力；

1.3情感目标：⑶通过项目设计训练和考核来激发学生的兴趣和培养学生思考问题、解决问题的能力及养成学生的竞争意识；⑷通过项目设计训练和兴趣小组活动来培养学生互助、协作的团队精神；

2.本课程项目教学内容设计

该课程采用项目教学的方法，将整个课程分为6个教学项目：（1）单管音频放大电路的制作与调试；（2）多级负反馈放大电路的制作与调试；（3）集成运算放大电路的制作与调试；（4）低频功率放大电路的制作与调试；（5）LC正弦波振荡器的制作与调试；（6）串联型稳压直流电源的制作与调试；

3.教学实现过程（举例）

第一步：布置学习任务――单管音频放大电路的制作；（引发学生学习兴趣）

第二步：分析放大电路

1.放大电路概念；

2.三极管；

3.三极管放大电路（共射、共集、共基）；

4.三极管放大电路的分析方法；

第三步：制作单管音频放大电路

1.分析电路；

2.装配电路；

3.调试电路；

第四步：对学生完成情况进行评价

4.学习评价与考核设计

考核方式：教学项目工作过程的考核（80%）+理论笔试（20%），再转化成学分。

为全面考核学生的学习情况，本课程主要以过程考核为主，考核涵盖项目任务全过程，主要从五方面进行考核。考核方式和标准如下表。（以项目1为例说明）

项目编号考核点及分值比考核方式评价标准优良及格每个项目成绩比例15%

项目一1.根据任务识别元件、分析电路、了解电路参数指标（20%）教师评价+互评能正确识别、筛选元器件，能分析计算单管放大电路参数指标，能利用理论解决实际问题能正确识别元器件，能分析单管放大电路原理，解释参数指标能正确识别元器件，能分析部分电路参数指标

2.制作步骤与方案（20%）教师评价+互评列出详细元件、工具、耗材、仪表清单，制定详细的安装流程与测试步骤列出元件、工具、耗材、仪表清单，制定安装流程列出元件、工具、耗材、仪表清单，在教师指导下制定安装流程

3.操作实施（30%）教师评价+自评焊接质量可靠，焊点规范，布局合理，正确使用仪表观察输入、输出波形，能分析、测试放大倍数等数据，能查找简单故障焊接质量可靠，焊点较规范，布局合理，正确使用仪表观察输入、输出波形，能分析、测试放大倍数等数据焊接质量可靠，焊点较规范，布局较合理，能使用仪表观察波形，测试数据

4.任务总结报告（10%）教师评价格式符合标准、内容完整，有详细过程记录和分析，并能提出一些新的建议格式符合标准、内容完整，有一定过程记录和分析格式符合标准、内容较完整

5职业素养考核点（20%）教师评价+互评学习态度、团队合作、交流表达、组织协调、清洁清理

5.教学总结

用示波器显示波形的教学方法能将抽象的理论直观化，建立信号的概念。

学生自评和小组互评的模式能充分调动学生的学习热情。

组织电子理论、焊接、电子仪表使用兴趣小组，一方面可以为对口高考、技能竞赛、技能抽考提供对象，二方面可以更好地实施因材施教，在实践中收到了较好的成效。

采取项目教学的模式促进了每个学生的参与，培养了学生的成就感和竞争意识，将枯燥的理论教学转化成学生喜闻乐见的形式，"润物细无声"地提高了教学育人效果。

第7篇：单元电路论文范文

关键词：单片机，遥控系统抗干扰分析，实现

 

前言

单片机控制系统在实验室反复实验都可以得到很好的预期效果,然而把系统放到实际现场运行时却不能工作。论文大全，遥控系统抗干扰分析。原因是工作现场比实验室环境恶劣,系统受到了各种各样的干扰,加之构成系统的元器件本身方面存在的可靠性，以及系统本身各部分之间的相互耦合因素等原因，系统必须增加一些有效的抗干扰措施才能正常运行。论文大全，遥控系统抗干扰分析。据工作经验之谈，有时存在后期的抗干扰工作往往会比前期的设计工作还要艰巨,花费的时间也需要得更多,所以说抗干扰技术是非常重要,关于在抗干扰措施是否能够运用得恰当方面，其直接关系到系统的稳定性和可靠性。

一、单片机遥控系统系统工作原理

单片机以其体积小、价格廉、面向控制等方面的独特优点，使得单片机在各种工业控制、仪器仪表、产品的自动化、智能化方面获得了广泛的应用。单片机的遥控系统以单片机系统为基本控制单元,能够构成无线传输系统、速度调节系统等等,而且其优点是，能够在三公里外控制运动目标的启动、速度快慢、停止、往返。而且最特别的是在运动目标的运行过程中，可根据需要随机调节速度快慢,调速一般是在7~25km/h范围。单片机实现控制了所有这些状态,开始通过键盘输入控制参数,然后经过单片机运算和处理行为,并且通过无线数传模块完成对参数的无线传输、运行状态以及调速设备的控制方式,达到遥控运行的目的要求。

二、单片机遥控系统系统受干扰原因及危害

在电磁干扰较弱时，其可靠性和稳定性往往是容易达到应用要求，这方面尤其是在室内体现出来，然而对在室外，会遇到各种各样的环境条件，尤其是那种在工作环境较恶劣的情况下，就会导致仪器仪表工作不正常或失灵。而单片机的遥控系统一般都安装在工业现场，而在工业现成环境中的干扰大多是以窄脉冲的形式出现，而这样的形式其最终造成微机系统故障的多数现象都是“死机”现象。究其原因是计算机中的CPU在执行某条指令时，受周围环境干扰的冲击，影响到它的操作码或地址码发生改变，最终致使该条指令出现错误。这时，CPU就会执行随机拼写的指令，并将其操作数作为操作码执行，从而导致有关程序“跑飞”或进入“死循环”。对于在工业现场中由于诸多大型用电设备的投入或者是撤出电网运行，经常都会造成系统的电源电压不稳，如果当电源电压降低或掉电时，这样就会造成重要的数据丢失的可能性，以至于系统不能正常运行，而且干扰也会导致单片机内部程序指针错乱现象，从而使得中断程序运行超出定时时间。关于RAM中计时数据被冲乱，导致程序计算出错误的结果。论文大全，遥控系统抗干扰分析。假设设法在电源电压降到一定的限量值之前，单片机进行快速地保存重要数据，将会最大限度地减少损失，对于干扰源的影响会使系统的可靠性和稳定性大大降低，严重的情况还会导致系统的运行紊乱，造成生产事故。

三 如何实现单片机的遥控系统的抗干扰

关于高频干扰噪声和有用信号的频带是不同的,其解决方法是在导线上增加滤波器的方法来切断高频干扰噪声的传播,或者也可加隔离光耦来解决这个问题。关于电源噪声的危害最大。需要把电源做得好,其整个电路的抗干扰能力就解决了一大半问题。对于在单片机系统中还可借助于一定的外部附加电路来监测电源电压，当在电源发生故障时能够及时通知单片机快速保存重要数据，同时断开单片机设备用电电源，从而使整个应用系统的功耗降到最低点。目前市场上许多单片机对电源噪声都是十分敏感的,那么就要给单片机电源加滤波电路或稳压器,达到减小电源噪声对单片机的干扰。比如,可以利用磁珠和电容组成π形滤波电路,当然条件要求不高时也可用100Ω电阻代替磁珠。当电源恢复正常时，取消掉电工作方式，通过复位单片机，使系统重新正常工作。

单片机系统设备的抗干扰与系统的接地方式也存在很大的影响，接地技术有能够抑制噪音的效果。所以说一个良好的接地能在很大程度上抑制系统内部噪音耦合的现象，而且还能够防止外部干扰的侵入，能够真正提高系统的抗干扰能力。在这里需要注意的是，如果要求设备的金属外壳等需要安全接地，其屏蔽用的导体的必须能够很好的接地，这样才能为单片机系统提供良好的地线，并且对提高系统的抗干扰能力极为有效果。论文大全，遥控系统抗干扰分析。尤其是对于有防雷击要求的系统，其良好的接地是至关重要的。假设系统不能接地，或者是虽有地线现象，但是接地电阻过大，就会抗干扰元件就不能正常发挥其应有的作用了。

关于单片机供电的电源的地俗称逻辑地，并且和大地的地的关系具有相通性、浮空性、或接电阻性。但是不能把地线随便接在暖气管子上。坚决不能把接地线与动力线的火线、零线中的零线相混淆。因为单片机系统通常存在模拟电路和数字电路两种，并且关于数字地与模拟地是要分开，只是在一点相连，假设两者不分，就会存在互相干扰现象，那么可以把控制条件中的关于一次采样和处理控制输出更改为循环采样和处理控制输出，这样能够对惯性较大的控制系统具有良好的抗偶然因素干扰作用效果。

设置输出状态寄存单元来抗干扰。其程序是根据单片机系统对数据处理后的输出结果为依据，设置出相应的输出状态寄存单元形式，假设其中干扰侵入输出通道将输出状态破坏时，系统就会在定时查询寄存单元的输出状态信息时，并发现错误，及时纠正输出状态。论文大全，遥控系统抗干扰分析。

设置自检程序来抗干扰。论文大全，遥控系统抗干扰分析。通常是在计算机内的特定位置或某些内存单元中来设置状态标志，并且在开机后或有自检中断请求要求时，计算机系统首先将运行自检测试程序，如对整个系统或关键环节进行模拟方面的测试，对测试结果再通过某种方式显示出来，目的是保证系统中信息存储、传输、运算的高可靠性。设计单片机的遥控系统过程中，要求电路的元器件或线路布局合理以消除元器件之间的电磁耦合相互干扰，如去耦电路或者是平衡电路等。还有种方法是采用冗余结构，也称容错技术或故障掩盖技术，该方法是通过增加完成同一功能的并联或备用单元数目来提高系统可靠性的一种设计方法。当某些元器件发生故障时也不影响整个系统的运行。对于消减外部电磁干扰，可采用电磁兼容设计，目的是提高单片机系统在电磁环境中的适应性，即能保持完成规定功能的能力。

参考文献：

[1]麦山.基于单片机的协议红外遥控系统.电子技术.1998

[2]孟庆建张恭孝.单片机系统的电磁兼容问题[J].自动化仪表,2004

[3]周慧.单片机控制系统杭干扰技术研究[J].石油矿场机械，2007

第8篇：单元电路论文范文

论文关键词：基于,理论,阻抗,单元,压电

 

华中科技大学土木工程与力学学院武汉430074

阻抗是一种便于测量且能反映系统动力特性的物理量。历史上，阻抗法在机械振动、结构振动、电子电路、声场、与结构耦合、机电系统等问题中已经取得广泛的应用；现代阻抗分析和测试技术得到越来越广泛的应用。如，声阻抗用于结构声场的设计，电阻抗用于电力和电子线路设计；机械阻抗或压电阻抗应用于裂纹检测和智能材料结构的健康监测等。

目前，从理论、实验和数值计算方面研究压电智能结构的阻抗仍然是研究的热点。智能结构可看作同相对独立的压电单元和宿主系统两部分组成。压电单元和宿主结构两个子系统，各自具有不同的质量、刚度、固有频率等系统特性。为了让两个子系统协同工作以发挥最大的效能，压电单元和宿主结构在连接处的阻抗必然达到某种合理的匹配。

此前，对三维压电板的研究主要是集中在理论分析和实验测量方面。例如，Brissaud分析了多向承受载荷的三维压电阻抗，提出一个7×7阶的阻抗矩阵来计算三维压电板的机械阻抗，并通过实验数据验证了结论。一般而言，具有规则几何形状和结构对称性的压电单元，便于取得简明的解析或半解析解。而有限元方法并不局限于这些条件，有限元计算阻抗具有明显的优势和良好的发展前景。本文，先对压电单元进行有限元动力分析，得出压电单元的机电阻抗，例如图1中压电板单独计算；再用有限元分析弹性结构的机械阻抗，如图1的弹性薄板；再将压电单元与薄板之间的作用力和位移连续条件，转化为阻抗匹配方程件。最后，通过求解阻抗矩阵方程组得到压电智能板的动力模拟结果。

第9篇：单元电路论文范文

短路故障的开断与关合是高压断路器开断与关合中最为困难也是最为苛刻的工况之一[1,2]，短路开断能力是考核断路器设计与制造水平的一个重要标志，也是产品设计的重点和难点[3-6]。断路器在短路开断过程中所产生的电弧，微观上看是一簇动态变化的粒子团，且伴随有大量电离和消电离的物理化学变化。燃弧与熄弧过程是大量的游离和消游离、扩散和复合的过程。SF6断路器的电弧变化过程涉及电弧的组成以及物性参数的变化，属于可压缩流体流动，同时也受到电、磁、热、机等多物理参数场空间的影响，电弧能量输运物理过程复杂，是多理场共同作用和影响的结果[7]。为描述SF6断路器开断电弧这一复杂的物理、化学动态演变过程，基于前期研究所提出的等效单元体动态电弧物理数学模型[8]，以及流路中吹弧气流质量守恒、动量守恒与能量守恒方程，进一步研究电弧与热气流之间的相互作用和相互影响的研究十分必要[9-11]。由于在高压断路器大电流开断过程中存在着各种物理化学变化，各气流参数动态变化非线性特性明显。前期已运用混沌理论分析了真空断路器100%短路电流开断下合成回路试验线路中电气参数外特性混沌行为分析[12],对高压SF6断路器的控制方程组进行洛伦兹变换得到混沌方程[13]。在上述研究基础上，为实现SF6断路器短路开断进程中吹弧气流的混沌特性分析，本文采用混沌理论中的相空间重构以及时间序列[14,15]，以找到电弧发生、发展以及熄弧的影响因素，分析燃弧的动态演化历史以及熄弧过程中内在的混沌特性。

2二维动态电弧模型及多物理场模型

2.1二维动态电弧模型根据SF6断路器电弧动态变化特点，采用等效单元体动态电弧物理数学模型[8]，将电弧能量逸散与吹弧气流参数紧密联系。将弧隙区域分割为一定数量的网格单元，其开断电流流经分布取决于断口区域中各单元电导值的变化。任一单元电导取决于各单元本身的属性参数及其电导率。而各单元电导率又由其当前时刻温度与压力值决定。即，电弧能量与各等效单元体中电导变化密切相关，且随温度、压力的变化而动态变化。电弧模型基于如下假设：（1）满足质量守恒、动量守恒和能量守恒方程。（2）电弧等离子体处于局部热力学平衡状态（LTE）。（3）不考虑重力和电磁力影响。列总电导值；Si,j为所在单元的面积；Li,j为单元长度；Ei,j为对应单元的电场强度；Qrad为单位体积单位时间内净辐射损耗；i(t)为开断电流瞬时值；u(t)电流过零后瞬态恢复电压。辐射项用净辐射系数法来表示

2.2湍动气流吹弧模型SF6断路器灭弧室内气流场是一可压缩、有粘、有源、跨音速、变流路变边界湍动气流场问题，并且流动过程中伴有激波与湍流的存在。在满足LTE条件下，采用N-S方程组和标准k?ε方程湍流模型描述气流参数变化。中，S为源项；ρ为密度；u和v分别表示气流轴向速度和径向速度；e为单位质量总内能。粘性应力张量各分量如下:标准k?ε模型是目前广泛使用的湍流模型，能较好模拟断路器气流湍动特性，基于此本文采用标准k?ε模型反映灭弧室中湍流的作用。湍动能k和湍流耗散率ε满足如下形式。为反映短路电流开断过程中灭弧室内吹弧气流运动所存在的混沌现象，在灭弧室计算区域内设置19个观测点，如图1所示。对各观测点的气流参数变化进行分析，以描述灭弧室内气流流动的混沌行为。

3湍动气流场数值模拟结果与分析

以550kV单断口超高压SF6断路器为研究对象，采用有限体积法进行数值求解。计算条件：灭弧室内充气压力0.6Mpa；行程为260mm，超程为70mm。假定开断短路电流为63kA，起弧相角为30°，起弧电流31.5kA。边界条件：（1）入口边界：将气缸活塞设为压力入口边界，其值由断路器压力行程曲线得到。（2）出口边界：将喷口下游设为压力出口边界，其值为灭弧室内基压0.6MPa。（3）固壁边界：固体壁面处速度为零，忽略气体与固体壁面之间的热交换，按绝热边界处理。数值仿真得到开断短路电流条件下开断进程中灭弧室内气流参数变化。研究成果表明断口区域的压力变化是决定介质恢复的主要因素，所得典型开距下的压力变化如图2所示。由于电弧的存在，在小开距时，气流受到电弧的热作用形成喷口热气流堵塞，回流气流与压气缸流出气流在喷口上游相遇，导致喷口上游区域压力增大。热气流堵塞使压气室内能量瞬时积聚，喷口上下游压力差增大，使吹弧能力更强，有利于熄弧。随着开距的增大，气缸压力大于回流气流压力，回流气流与气缸气流共同作用实现气吹。在整个开断过程中，气流与电弧相互作用且相互影响，而且各气流参数存在强烈的非线性变化，在电弧的作用下尤为明显。为描述开断过程中气流与电弧的动态变化，采用混沌算法对吹弧过程中各气流参数的演变进行分析。

4吹弧气流混沌研究

本文采用最大Lyapunov（LEmax）指数法对短路开断下灭弧室内吹弧气流压力时间序列进行混沌特征识别。基于湍动气流场的数值仿真，对各观测点的压力数据进行提取，得到各观测点压力随行程变化曲线，如图3所示（图中横轴零点为触头刚分点）。在断路器开断过程中，当动静触头刚分时，吹弧气流呈压力上升的变化趋势，但由于喷口流路的气流控制作用以及电弧堵塞的存在，压力虽呈上升趋势，但却维持在较低的压力值范围内。随着动静触头的进一步分离，气流经过喷口上游、喉部以及下游区域，压力开始进一步上升；当静触头远离喷口下游时，喷口对气流控制的作用减小，各压力观测点的压力快速上升。此外，在整个开断过程中在不同开断时刻，由于开断电流的不同，断口内可能会出现电弧堵塞以及气流返流，且吹弧气流与电弧始终相互作用。各位置的压力变化存在非线性变化，尤其是喷口下游存在明显的非线性压力变化，为此本文基于混沌理论采用CC方法求得各观测点处压力时间序列延迟时间和嵌入维数，采用小数据量法求解各LEmax指数。基于LEmax指数表征混沌特性，当LEmax大于零时，则可判定系统中存在混沌特性。以压气缸附近及喷口上游，喉部及下游等典型观测点p1，p9，p11，p12，p18，p19为例，如图4所示，拟合直分析表可知：各观测点处压力时间序列LEmax均大于零，说明SF6断路器在短路开断情况下，灭弧室内各观测点处的吹弧气流的压力时间序列存在混沌特征。从LEmax的变化可知：在压气室内LEmax较大，气流运动由源头处产生混沌效应，且混沌作用遍历整个气流流路，并且由于电弧的存在以及电弧堵塞使得在喷口处的LEmax达到最大，说明由于电弧的存在及其显著作用，加强了混沌效应，并且在开断过程中湍动气流运动存在混沌特征。