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2008/09/18 14:20:30瀏覽11948|回應2|推薦0 | |
硬體大哈啦:何謂工作點(直流工作點、靜態工作點) 這個名詞也是許多人都搞不清楚的,課本也講不清楚,其實只要通了電,一定會有工作點,究竟什麼是工作點呢?下圖為例 這是一個很典型的交流耦合電路(AC couple),許多電路都需要使用這樣的結構,當然其中的電容電阻值我是亂掰的,假設他們都是理想元件,而這個電路通電後,就這樣放一個小時,他們會穩定在 A=2.5V, B=1.65V 注意一個重點,A點有5/2k=2.5mA, B點有3.3/2k=1.65mA的電流【維持】住這樣的局面。 A,B兩點因為分壓穩定在這樣的數值,而中間的電容呢?因為這樣的分壓值,儲存電荷在其中,而這些電荷呈現 2.5 - 1.65 = 0.85V 此時,因為沒有其他外在訊號干擾,是一個封閉環境,這樣的狀態,叫做【靜態】,我上面的那些計算,叫做【靜態(穩態)分析】,上面算出的所有點的電壓,所有路徑的電流,叫做【靜態工作點】。 問題來了,算這個有什麼用?用處可大了,假設A點有外在電壓出現,提升了0.5V,所以A點 A=2.5 + 0.5 = 3V 因為電容有有0.85V的電壓差,這個0.85V是由於電容裏存的電荷,那些電荷只有帶那麼多能量,所以是0.85V,要改變0.85的數值,除非有電荷流動,或是兩邊的穩態電壓改變(例如5V->10V),因為那【一瞬間】電荷還來不及改變,為什麼會來不及呢?回頭看看B點的維持電流,所以B點瞬間會被提升0.5V 1.65 + 0.5 = 2.15V 這個提升是因為維持不住【靜態工作點:1.65V】所造成的,所以不要一看到【提升】,就以為被充電了,此時B點會有電荷流動,注意此時R3,R4就不再是1.65mA的電流量, R3電流=(3.3-2.15)/1k = 1.15mA R4電流=(2.15-0)/1k = 2.15mA 慢慢的重新開始平衡,B點就會由2.15V回到1.65V的數值,R3,R4電流=1.65mA的數值,此時電容裡面的【電壓差】就變成 3 - 1.65 = 1.35V 能量變大了,這個多儲存的能量,是這次新的靜態與前一次靜態的差值,先不要管這個差值是由哪邊提供的,它完全是看當時的溫度、材料等因素所影響,而靜態分析的功能,是【確認電路的趨勢】,是重要的分析。 如果A點不斷的以0.5V的等級上下跳動,從上面分析的結果,可以知道B點也會以0.5V的等級上下跳動,就是 * A=3V -> B=2.15V * A=2V -> B=1.15V * A點假設,比2.5V 高叫做邏輯1,低叫做邏輯0 * B點假設,比1.65V高叫做邏輯1,低叫做邏輯0 此時就可以把不同電源系統的邏輯值,利用電容,做AC Couple,互相傳遞了。 進一步來說,要有一個發現,就是.... 1. 不同的電容充放電速度(隱含材質特性在內) 2. 不同的維持電流, 3. 不同的訊號速度, 上述會影響B點得到的訊號品質好壞與穩定性,這些條件構成了一個東西:【頻率響應(frequency response)】,【頻率響應】是一個很爛的名詞翻譯,我的翻譯是【反應能力的好壞】,這個【好壞】的依據是什麼?就是反應的速度,與失真的程度。 所以以後看見什麼npo、x7r、x5r、電解電容、ESR、幾MHz會衰減多少的參數等,不要再當做沒看到了,其實還滿重要的! 所以各種電路的靜態分析,大致上也是如此,有機會就自己試著解釋一下吧。 |
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( 心情隨筆|心情日記 ) |