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電路基本原理范文1
【關鍵詞】多分層試井儀的基本原理；井下電路；DSP技術
多分層試井儀是一種新型的電纜式地層測試儀，通過它我們可以取得、地層產物、油層靜壓、滲透率等許多的井下及其附近地區的動態資料；為堵水、增產、分注、分采以及三次采油提供較為可靠的依據。
多分層試井儀是集合試井技術、地層測試、測井技術于一體，能夠完成地層參數測試的儀器。在完井之后或鉆井過程中，多分層測試儀通過對井下油氣層進行測試，取得在動態環境下地層流體樣本的地層壓力、流速以及特性隨著時間變化的數值。再經過對這些資料的處理得到地層平均有效滲透率、油氣層大小、原始壓力、平頂半徑和油氣所藏流體物的性質，從而及時對油氣層進行準確的評估，得出其產能，并制定出合理的開發方案。地層測試儀經過不斷的代換更新，其技術也越趨完善。
1.多分層試井儀的儀器組成及其試井原理
1.1 多分層試井儀井下部分的儀器組成
多分層試井儀的井下部分是由：電纜頭、自然伽馬儀、電子短節、上封隔器、磁定位器、液壓裝置、下封隔器、加重短節、進液器和測試短節等組成。井下電路部分的核心是TMS320F2812處理器，儀器坐封于射孔套管之上，分層式的對測試層進行試井。信號的采集、控制、傳輸和處理都是由DSP來完成的。
1.2 多分層試井儀的試井原理
測試時，試井儀到達預定深度的射孔后，液壓裝置會使得套管坐封和上下封隔離形成一個測試段。與測試段中的液體相連通的為測試射孔段的地層流體，而測試段以外的液體無法影響測試段中的液體。測試時，液壓裝置將促使測試室的容積從零逐漸增大，使得由測試套管孔眼進入的地層流體和測試段的液體進入測試室，形成一個很小的油層產生環境；測試出在其過程中壓力的變化，并計算出地層滲透率和地層靜態壓力等動態參數。測試完之后，用液壓裝置推動活塞返回，使得測試室內的流體排空，然后用上面所述的方法，進行另外一層的測試。
2.TMS320F2812的特點
(1)支持JTAG邊界掃描接口；
(2)高性能的32位CPU：高效的代碼轉換功能；哈佛總線結構；統一尋址模式；
(3)片上存儲器：最多達128KB×16bit的ROM；最多達128KB×16bit的FLASH存儲器；
(4)時鐘和系統控制：看門狗定時模塊；支持動態改變鎖相環的倍頻系數；片上振蕩器；
(5)外設中斷擴展模塊(PIE)支持45個外設中斷；
(6)三個外部中斷；
(7)串口通信外設：多通道緩沖串口；兩個UART接1：2模塊(SCI)；同步串行外設接口(SPI)；
(8)12位模數轉換模塊：兩個采樣保持電路單／連續通道轉換；可以使用兩個事件管理器順序觸發8對模數轉換；2×8通道復用輸入接口；
(9)高達56個可配置通用目的I／O引腳。
3.多分層試井儀井下電路系統的結構
多分層試井儀井下電路系統主要是由：電源模塊、模數轉換和數據采集模塊、通信模塊和數據處理模塊組成的。
3.1 電源模塊
電源模塊式為井下個運行模塊提供電壓的模塊。其包括有：井下電磁閥的+50V電壓，樣品應變壓力計的±15V直流電壓，井下電機的+75V直流電壓，自然伽馬的+24V直流電壓以及泵壓傳感器和石英壓力傳感器的±12V直流電壓，電機控制板的±5V直流電壓等。
3.2 模數轉換和數據采集模塊
這一模塊是經過泵壓傳感器、石英壓力傳感器和樣品應變壓力計來完成的。主要是將傳感器采集的電流信號經過轉換，變成電壓信號。然后用DSP將其轉換結果在相應的單元中存儲。
3.3 數據處理與控制模塊
它主要是通過DSP來完成對模擬信號的數字化處理、電磁閥的控制以及井下各種信號的傳輸，井下電機的起、停和電機轉速的控制以及串行信號的處理和存儲等。
4.井下模擬信號處理和串行信號的仿真
4.1 模擬信號的DSP處理
彈性元件受到擠壓的作用力之后，會在一定范圍內產生形變。然后應變壓力計經過測量彈性元件受力的作用后，變形的多少取得壓力的數值。在測量彈性元件受力變形數值時，可以采用在彈性元件的表面貼附應變電阻金屬絲，在彈性元件受到作用力變形的時候，應變電阻金屬絲也將跟著一起變形。再通過應變電阻絲的形態的變化引起其電阻本身的變化，最后根據電阻的變化來計算出彈性元件所受壓力的大小。應變壓力計的特點是，擁有很高的固有頻率，因此，能夠非?？焖俚臏y量壓力的變化。所以，只需要彈性元件在受力之后產生微笑的形變，應變壓力計就能夠測量出其壓力的大小。
在多層試井儀的組件中，泵壓傳感器和樣品壓力傳感器就是采用上面這種壓力計。泵壓傳感器和樣品壓力傳感器分別測量的是油氣井中井中泵的壓力以及所采集的樣品的情況；所以，傳感器所得到的數據的精確程度，直接影響著多分層試井儀是否能在井中的真實情況。應變壓力變送器輸出的電流信號一般在：20mA—40mA之間，由模數轉換模塊把這個電流信號轉換成0V—3V的電壓信號，而該電壓信號為DSP的模數轉換所需要的輸入電壓，DSP由程序對該壓力信號進行采集處理。在溫度相同的條件之下，不同的壓力信號在DSP的模數轉換后得到的相對誤差和壓力值。同時對上述的壓力數據進行分析，如果經過DSP的A/D轉換之后的電壓數值的相對誤差少于1%，那么它就滿足了地層測試器的要求。
4.2 串口信號的仿真
石英壓力傳感器在多分層試井儀中最常采用的傳感器，晶體壓力計采用組裝式石英諧振壓力傳感器，具靈敏度高、有體積小、使用方便、穩定性好等優點。在測量井下壓力過程中，由于隨著溫度的變化溫度也將跟著變化，由石英晶體制成敏感元件組裝式石英諧振壓力傳感器在媒介壓力的測量時，壓力傳感器的輸出直接受到被測媒介溫度變化的影響。這種變化是由石英自身固有的溫度一頻率特性所致，與石英晶體自身的切角和切型有關。
本次試驗中選用了包括溫度傳感器和壓力傳感器的石英壓力傳感器，探測的過程中，它能夠根據石英壓力傳感器在井中溫度以及位置的不同，適時的調整石英壓力傳感器的輸出，促使在同溫的條件下壓力的變化范圍不會超過5‰。試驗中石英壓力傳感器的輸出信號格式為RS-232的串行信號。其中包括壓力頻率數據(P1、P2、P3)、數據頭(96)、溫度頻率數據(T1、T2、T3)，還包括校驗位(SS)和保留位(00)。根據所示的數據格式，分別可以得到溫度頻率值和壓力頻率，再根據石英壓力傳感器的標定數據查表可以得到實際的溫度值和壓力值。在同溫的條件下用DSP對壓力信號進行測量，所得到的壓力的相對誤差和得到的壓力值，在室溫條件下對壓力計施以變壓時所測的溫度的相對誤差和壓力值。
5.小結
本文對多分層試井儀進行了介紹。多分層試井儀的井下電路采用DSP技術進行數據的采集和處理，對泵壓傳感器輸出的模擬電壓信號和樣品壓力傳感器進行了A／D轉換的仿真，結果表明，仿真結果滿足實際要求，提高了多分層試井儀的系統精度。
參考文獻
[1]胡長嶺,張華,宋海濤,張鵬.多分層試井儀信息采集處理系統[J].計量與測試技術,2009年第02期.
[2]胡長嶺,梁丹,馬建國.DSP技術在多分層試井儀井下電路中的應用[J].石油儀器,2008年2期.
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[4]張濤,秦彥斌,馬建國,楊俊科.多分層試井儀零部件的室內試驗及測試The Essence of Multi-sublayer Well Tester Indoor Experiments[J].石油和化工設備PETRO & CHEMICAL EQUIPMENT,2011年第14卷第1期.
電路基本原理范文2
【關鍵詞】LED點陣；串行輸入；單片機；級聯
0 前言
LED電子顯示屏是20世紀80年代后期迅速發展起來的新型信息顯示媒體，以易于維護、色彩豐富、亮度高、使用壽命長、易于操作等優點，逐步成為現在信息的一個主流載體。
本文研究的是雙色LED點陣顯示系統，該系統是由單片機控制，以74HC154作為行驅動、74HC595作為列驅動16×32雙色點陣屏，通過軟件控制可以以各種方式顯示數字、漢字、圖片。采用串口下載，可以根據要求級聯成更大的屏、安裝簡單方便。
1 系統整體設計概述
本顯示屏由STC12C5A32S2 單片機為核心，PC機通過RS-232串口把程序下載到單片機，單片機讀到要顯示的字模，對驅動電路發出控制命令，控制LED點陣屏對應的行和列，在LED點陣屏上顯示相應的漢字。系統原理框圖如圖1所示。
2 系統硬件電路設計
系統硬件主要劃分為兩大部分：單片機控制部分、點陣屏接口。
2.1 單片機控制部分
單片機控制部分只需一個單片機最小系統，本設計選用的是STC12C5A32S2 單片機，它的執行速度比普通的單片機快很多，價格也相對便宜，大家也比較熟悉。
2.2 LED點陣屏接口電路
圖2為本實驗所用的雙色8×8點陣（共陰）LED顯示屏，LED顯示屏的行與列電極相互垂直，在交叉點形成發光單元LED，每個點有紅綠兩種燈珠，點陣的驅動一般采取逐行掃描方式，行電極輪流將低電位接通各行線，使連接到各該行的全部LED的陰極接通低電平，但具體哪一個LED導通，還要看它的陽極是否接通，由列來控制。顯示什么顏色取決于列選為紅色數據線還是綠色數據線。
本論文的雙色點陣屏是由8塊圖2所示的8×8點陣構成，有16行32列，為了有效的利用單片機資源，行驅動電路由1片74HC154組成，由單片機P1 口輸出4bit二進制信號，經1個4/16 移碼器74HC154，生成點陣16條行選通信號線，行選通低電平有效，每次從第一行掃描到第16行，每16行為一個掃描周期。行驅動電路如圖3所示，由于單片機的TTL 輸出口的驅動能力非常有限，所以增加了4953作為行驅動管來驅動LED 顯示屏的行信號。
列驅動采用74HC595， 內含三態輸出鎖存器和內含移位寄存器，可以把串行輸入的數據并行輸出。用8個74HC595分別鎖存紅色、綠色列線數據。
3 系統軟件設計
4 系統調試
編寫程序，使其在LED屏上顯示“點陣”兩個字，一個紅色、一個綠色。通電下載程序測試，字體顯示正確，顏色顯示正常。
5 結束語
本文設計的16×32雙色點陣屏顯示系統基本涵蓋了LED 顯示屏的電路基本原理和基本程序，不但可用于實驗教學，也可用于科研和實踐；把軟件的功能加以修改和擴充，可顯示更多樣的畫面。而且可以作為子模塊進行不斷級聯、設計出符合要求的、更大的顯示屏。應用面非常廣，具有極大的推廣價值。
【參考文獻】
[1]李建忠.單片機原理及應用[M].西安：西安電子科技大學出版社，2002.
[2]劉全忠.電子技術[M].北京：高等教育出版社，1999.
電路基本原理范文3
關鍵詞：單片機電阻在線測試
在線測量技術是一種新穎的電子測量技術，亦稱等電位隔離技術。在線電阻測量儀在無需焊開元器件的條件下，便可直接對電阻進行測量。該在線電阻測量電路的基本原理是由集成運放和電阻等簡單元氣件組成的電阻/電壓變換器，且采用的器件數目少，易于集成化。它采用以往模擬式的電阻測量儀，單片機的控制進行數據采集，自動轉換量程，數據處理和顯示等，實現測量過程的智能化。為使在線電阻測量電路在生產生活中具有較好的實用性和較高的性價比，我們對該系統的硬件電路做了精心的設計。該系統的硬件設計采用了模塊化的設計方法。按實現的功能來分，可分為：Rx/V轉換器，單片機系統，A/D轉化器，顯示部分，多路模擬開關部分。（如圖1-1）
被測電阻Rx經過Rx/V轉換器轉換成電壓U，此電壓經過雙限比較器（0-5V），得出一個高低電平給單片機（P2.1），P2.1為高電平時，讓單片機來控制量程轉換。當轉到適當的量程時，即P2.1為低電平時，此時被測電阻Rx轉換成電壓U1，單片機開啟A/D轉換，A/D轉換器把IN0口模擬信號U1轉換為數字信號，通過P0數據口傳輸給單片機。數字電壓信號經過軟件編程，換算成電阻數據，再通過P1數據口和P3控制口，進行LED動態顯示。
1.Rx/V轉換器
在線電阻測量儀的關鍵技術是Rx/V轉換器，Rx即在線電阻。無論電路多么復雜，總可以把與Rx相并聯的元件等效為兩只互相串聯的電阻R1和R2，由此構成三角形電阻網絡。此轉換器的作用就是對R1，R2進行“電隔離”，消除R1，R2對Rx的影響。把輸入的Rx轉換成U信號，把電壓信號輸入到A/D轉化器，并把模擬信號U轉換成數字信號。
具體方案如下：如圖1-3，R0為量程電阻，也就是我們要用的多路模擬開關所連接的參考電阻。只要使R1兩端呈同電位，此時UR1=0，則R1相當于斷路，又根據深度電壓負反饋時，其輸出電阻為0的特性，負載電阻R2對輸出電壓無影響。R1和R2就不起分流作用，這樣即可直接測量Rx的阻值。E為測試電壓，Is為測試電流。設流過Rx，R1的電流分別為Ix，I1。根據基爾霍夫定律可知：Is＝Ix＋I1
又根據“虛地”原理，Ucd=I1R1=0，故I1≈0，亦可忽略不計，由此得到：
Is＝Ix
再考慮到C點接地，D點虛地，因此
Is＝E／R0
進而推導出
Ux=Ix Rx=Is Rx=（E/ R0） Rx
顯然，只要用數字電壓表測出Rx兩端的壓降Ux，就能求出Rx值。這就是在線測量電阻的基本原理。
2.量程轉換電路
由于本設計要求量程自動轉換，所以選擇CD4051模擬開關作為選擇參考電阻R0。CD4051相當于一個單刀八擲開關，開關接通哪一通道，由輸入的3位地址碼ABC來決定?！癐NH”是禁止端，當“INH”=1時，各通道均不接通。此外，CD4051還設有另外一個電源端VEE，以作為電平位移時使用。本設計采用三路基準電阻1KΩ，100KΩ，1MΩ。根據Ux =（E/ R0） Rx，所以測量范圍為0-1000Ω，1KΩ-100KΩ，100KΩ-10MΩ。范圍覆蓋常用電阻。根據CD4051的真值表可得，當管腳9、10、11為0、0、0時，系統選通13腳，即R0為1K；當管腳9，10，11為001時，系統選通14腳，即R0為100K；當管腳9，10，11為010時，系統選通15腳，即R0為10M。這里的管腳10、11是由單片機的P2.2，P2.3控制的。
3.量程顯示電路
本設計的自動轉換量程是經過具體的實物來表示所測量的電阻是哪一量程，所以采用了74LS138來驅動發光二極管。采用3中不同顏色的發光二極管，分別接與74LS138的9腳，10腳，11腳。用黃，紅，綠分別表示，*1，*100，*10000三個量程。也就是說，當你讀一個電阻時，先讀出LED上顯示的讀數，再看發光二極管，乘以相應的數，這就是所測電阻的讀數。控制位與單片機P2.2，P2.3相連，由軟件判斷給出。
4.單片機處理
本設計要求采用單片機的控制進行數據采集，自動轉換量程，數據處理和顯示等，實現測量過程的智能化。此分系統分三部分：數據采集部分，數據處理部分，數據顯示部分。
選用ADC0809進行數據采集，選用ATMEL公司的AT8952單片機進行數據處理，選用LED數碼管顯示。
系統主要程序的設計。（程序清單略）
5.結束語
電路基本原理范文4
為了實現對學生全方位的考核與測試，我們將模擬電子技術課程基本理論、EDA軟件設計以及電路實驗操作進行綜合，形成一套模擬電子考試體系，該體系主要包括基礎理論考核、EDA仿真軟件設計以及電路實驗驗證環節。具體考核形式如下：本課程通過測試學生能否在規定的時間內完成本課程主要知識點的電路原理的驗證實驗。該課程總評成績的評定是結合綜合測試和平時成績兩部分綜合考核，各占成績的50%。其中平時成績給定方式為劃分5個等級，分別為優、良、中、及格以及不及格?？己说膬热莘謩e為：上課缺勤率、教學互動情況、課堂作業完成情況、實驗內容充實與完整性情況。其中綜合測試成績主要通過理論分析、仿真設計、現場調試操作以及數據測量與分析這幾部分構成，最后根據完成電子系統的整體性能給定成績。具體評分標準如下：1.每個學生需獨立完成三個實驗和仿真電路的搭建，每個電路原理圖5分，完成電路搭建的學生，監考老師會在其上機測試的試卷上進行電路設計打分。2.在理論計算完成之后，根據每個電路原理圖，完成相應要求的答題，仿真結果與實驗測試結果分別寫在測試卷上，其具體評分標準在上機實驗測試卷注明。由于本課程涉及知識點多，知識面較廣，故對學生在知識的融會貫通能力上要求較高，不但要掌握模擬電路基礎理論，還要熟悉EDA仿真軟件設計，最后還要熟悉實際電路操作，進行實驗驗證。
二、課程考試改革體系實際案例
以二級反饋電路設計考題為例，要求針對這一考試題目，學生掌握以下三點：1.掌握放大器基本原理；2.掌握基本放大器和負反饋放大器的放大倍數間的關系；3.掌握負反饋放大器能改善輸出波形的原理?？荚囶}目為：（1）當開關放在位置“1”時，請判斷此電路中引入的反饋網絡是哪些？反饋的信號是直流還是交流信號？是正反饋還是負反饋？哪種組態？對電路的哪些性能有影響？（2）首先，調節靜態工作點，設置Vc1=5.2～5.6V，Vc2=4.5～4.8V，當輸入電壓設置在1～3mV時，分別求出開關放在位置“1”與位置“2”時的交流信號輸出與輸入的電壓之比。（3）觀察輸入波形的失真并改善：輸入信號的頻率保持1KHz，逐步增大輸入信號Vi，使輸出波形出現失真，（Vi=10mV）（a）在無反饋的情況下（但有Rf的負載效應，即Rf與RL并聯），記錄此時的VO值，觀察波形。（b）在上述情況下，接入負反饋回路，觀察輸出波形。然后增大輸入信號使輸出也為VO值，觀察并比較兩波形。通過上述三個問題，學生首先要對電路進行理論分析，綜合所學基礎理論，對反饋形式進行判定。然后再運用EDA軟件，例如EWB軟件，對電路進行設計，并完成仿真，得到兩個開關位置下的交流信號電壓放大比例，同時在實驗平臺上構建實際電路進行驗證。最后，通過EDA仿真手段與實驗電路驗證組合的方法，結合EDA中模擬示波器與實際示波器輸出波形，完成輸入輸出波形記錄，理解反饋電路對于波形失真的改善原理與效果。綜合上述操作，進行考試打分。各個子模塊都有分值標定。經過三個模塊的考核，綜合測試學生的基礎理論水平、EDA仿真軟件設計能力以及實際電路搭建及操作能力。教師則針對新的考試體系出現的新情況、新現象進行總結，進一步提高學生的綜合素質與專業水平，使得學生真正能夠達到理論與實際結合，甚至能夠提出富有創新意義的課程學習思路。
三、結論
電路基本原理范文5
電力線通信技術目前發展非常迅速，現在已經進入初步應用階段。PLC系統充分利用電力系統的廣泛線路資源，通過OFDM等技術可以在同一電力線不同帶寬的信道上傳輸數據。但是由于電力線傳輸的無屏蔽性，電網的穩定性比傳統的通信網差得多，使得電力線通信線路的電磁環境極為復雜，這就給電力線通信系統提出了更高的電磁兼容要求，電磁兼容技術也成了實現電力線通信所需的關鍵技術之一。本文在深入分析了電力線通信系統產生電磁干擾的主要原因的基礎上，對EMI濾波電路進行了設計研究，并通過實驗驗證了該濾波網絡對于抑制電力線載波通信EMI的可行性。
l電力線載波通信電磁兼容問題分析
1．1電磁兼容分析模型
一個電子系統如果能與其他電子系統相兼容的工作，也就是不產生干擾又能忍受外界的干擾則稱為該電子系統與區環境電磁兼容。對于一般的電磁兼容問題的基本分析模型如圖1所示。
對于PLC系統來說，干擾源要整體考慮。不僅包括PLC設備，而且要考慮當信號加到電力線上時，由于電力線是一種非屏蔽的線路，有可能作為發射天線對無線通信和廣播產生不利影響。此外還要考慮多種PLC設備間的相互影響。PLC的耦合途徑是非常復雜的，是不同的途徑相互作用的結果?？傮w上分為兩種，一種是空間的輻射，對應的擾設備是無線通信和廣播信號；另一種是沿電力線的傳導騷擾，主要造成對電能質量的影響。因此PLC系統的電磁兼容問題涉及多個PLC系統的共存，以及與無線網絡的共存等。
1．2PLC系統電磁干擾產生機理
由于電力線的特性和結構是按照輸送電能的損失最小并保證安全可靠地傳輸低頻(50Hz)電流來設計的，不具備電信網的對稱性、均勻性，因而基本上不具備通信網所必須具備的通信線路電氣特性。而PLC系統所產生的電磁干擾問題正是由于電力線的這種對地不對稱性產生的。
電力線產生干擾的機理有兩種(如圖2)，一種是電力線中的信號電流Id(差模電流)回路產生的差模干擾，另一種是電力線上的共模電流Ic產生的共模干擾。差模電流大小相等方向相反，因此一般近似認為由其產生的電磁場相互抵消。而共模電流的方向是一致的，其產生的電磁場相互疊加，所以電力線的干擾主要來自共模干擾。
1．3改善PLC系統電磁兼容性的主要措施
(1)充分利用或改善PLC系統電力線的對稱性
PLC系統的輻射強度取決于PLC網絡或其電纜的對稱性。高度對稱線路的特征是異模電流與共模電流的比值很大，故輻射非常小?？梢赃x擇對稱性好的導線，例如4芯電纜，但此法不適用于室內網絡，而且成本較高。
(2)減小PLC系統中高頻信號的功率譜密度
減小PLC信號的功率譜密度(PSD)能降低輻射電平，但不影響總的發送功率。因此，PLC系統適宜采用寬帶調制技術，但其擴頻效率受電力線低通特性的限制。
(3)合理選擇調制技術
OFDM是一種高效的調制技術，其基本原理是將發送的數據流分散到許多個子載波上，使各子載波的信號速率大為降低，從而提高抗多徑和抗衰落能力。
(4)合理設計EMI濾波網絡
將濾波器安裝在緊鄰變壓器和緊鄰家庭用戶的連接點上，或者直接在電力線調制解調器內部引入濾波器。這樣既可以保持PLC信號的異模傳播，又可以阻止PLC信號進入輻射效率高的導線或其他附接設備。本文將主要對EMI濾波網絡進行研究設計。
2濾波電路設計
基于以上對于電力線通信電磁兼容性的分析，可以在電力線通信系統的收端接一個EMI濾波器，用以抑制系統所產生的共模干擾。由于兩根電力線不可能完全重合，也就是說差模電流所產生的電磁場不能完全抵消，所以在設計濾波電路時，也應考慮到差模干擾的抑制。
EMI濾波電路基本網絡結構如圖3所示。
圖3中，差模抑制電容為Cl和C2，共模抑制電容為C3和C4，共模電感為L，并將共模電感纏繞在鐵氧體磁芯圓環上，構成共模扼流圈。共模扼流圈對于共模信號呈現出大電感具有抑制作用，而對于差模信號呈現出很小的漏電感幾乎不起作用。由于干擾信號有差模和共模兩種，因此濾波器要對這兩種干擾都具有衰減作用。其基本原理為：
(1)利用電容通高頻隔低頻的特性，將電源正極，電源負極高頻干擾電流導入地線(共模)，或將電源正極高頻干擾電流導入電源負極(差模)。
(2)利用電感線圈的阻抗特性，將高頻干擾電流反射回干擾源。
3實驗結果
在圖3濾波電路中取差模電容C1，C2為7000pF，共模電容C3，C4為0．015μF，共模扼流圈磁芯采用錳一鋅鐵氧體，每路繞30匝，電感量為3．7mH。
3．1EMI濾波網絡濾波性能仿真
圖4為干擾噪聲隨頻率關系的模擬仿真，由此可見干擾信號的頻率越高，則干擾信號通過該濾波網絡后衰減越大。共模干擾的頻率一般在2MHz以上，所以說該濾波電路能對共模干擾起到良好的抑制作用。
3．2EMI濾波網絡輸出結果分析
當采用輸入為24V，輸出為12V，功率為25W的開關電源模擬輸入信號時，用帶寬為20MHz的示波器測得濾波前后信號紋波分別為50mV和5mV。由此可見該濾波網絡對干擾信號衰減了20dB，良好地抑制了電路中所產生的干擾噪聲。
電路基本原理范文6
[關鍵詞]超聲波探傷儀；數字化；故障現象；維修方法
引言
數字化超聲探傷儀以其智能化、自動化、圖像化、小巧輕便等優點將逐漸替代傳統的模擬超聲探傷儀廣闊的應用于無損檢測行業中，本文從CTS-9002型數字超聲探傷儀的設計原理出發，詳細的描述了數字超聲探傷儀普遍存在的故障現象和維修方法和技巧。
1 數字化超聲探傷儀的基本原理
數字化超聲探傷儀的電路基本構成如圖1所示：
超聲波的發射和接收主要由超聲波換能器、尖脈沖產生電路及阻尼電路、前置模擬信號處理電路（檢波、濾波及放大電路等）、增益控制電路、A/D轉換電路、數字信號處理器（DSP）、數據存儲電路、液晶顯示器及其接口電路、報警及其接口電路、通訊和打印等組成。
前置放大器接收到發射電路產生的尖脈沖信號后經過前置濾波降噪、放大以及檢波等處理后饋送到A/D轉換電路上。
增益控制電路是超聲波探傷儀的關鍵單元，包括放大器與衰減器兩大部分，CTS-9002型采用了一種低噪聲、高精度、低失真、寬帶寬、雙通道、線性dB可變增益放大器AD604，該器件具有增益的分貝數和增益控制電壓成正比的特性，特別適合于超聲儀器中的時間增益補償電路的應用。
A/D轉換電路由AD9012及其電路組成，該電路將放大器輸出的模擬信號經過采樣轉換為8位數字信號并行輸出到CPU中，CPU采用了DSP芯片TMS320C25，FPGA采用了XC2S50對采樣后的數據進行處理后送至隨機存儲器中進行緩存。
顯示器及其控制電路采用了高亮度的EL場致發光顯示器及SED1335。
2數字超聲探傷儀的維修思路
2.1先軟后硬
數字超聲探傷儀的的大多數功能是通過界面操作來完成的，所以儀器的正常使用與否與操作者對系統參數的正確設置有很大的關系，在實際的維修過程中，發現部分的送修原因主要是使用者對儀器使用熟悉程度不高，無法選擇恰當的參數設置，或者沒有正確操作造成，這種情況就是通常所說的軟故障，這種情況只要與使用者做好溝通，協助其選準合適的的參數和正確的操作方法就能解決好儀器的故障。
2.2先初步判斷后維修
當儀器送修時，先了解儀器的故障現象，初步判斷產生這種故障的主要原因，最好在不打開儀器的情況下用有電流顯示的直流穩壓電源檢查儀器的開機電流是否超出規定的指標范圍，因為在大電流的情況下對儀器通電會對儀器造成二次故障并因此燒壞其它的器件，當確定了故障可能發生的范圍和部位再進行維修，目前的大多數數字超聲探傷儀已經采用了表面貼焊的形式，因此在維修的過程中，盡量準確的判斷故障部位，力求做到無故障的部件不拆卸或少拆卸，避免故障擴大和二次故障的制造。
2.3先電源后負載
電源是儀器工作的動力系統，其輸出的正常和穩定關系到儀器的工作狀況，許多的故障往往就是由電源引起的，因此，在檢尋故障時，應先檢查電源電路，確認供電無異常后，再進行各功能電路的檢查，根據幾年來的維修統計，約60%儀器故障是由電源電路的故障引起。
2.4先主后次
隨著儀器的小型化和功能的不斷增強，以及多通道設備的產生，儀器在設計上更加緊湊、結構更加復雜，出現復雜故障的幾率也會增加，有時儀器可能會不止一個故障現象，當出現兩個或兩個以上的故障現象時應該分清主要和次要的故障。
3 CTS-9002型數字探傷儀電路組成和工作原理
3.1電路組成
9002電路原理框圖如圖2，儀器主要由CPU板、T/R板、鍵盤、顯示器、電池等構成。
3.2電源電路
K101：電池供電和穩壓電源供電的切換；N101，K102，V103：高壓自動斷電保護電路；K103，V104，V106，D101，D102：電源開機電路和低壓自動關機電路；N102，T101：電壓變換電路；D104，T102，V109，V110：產生+600V高壓。
3.3工作原理
CPU板通過對鍵盤和萬能旋鈕進行掃描，接受操作者的命令，執行監控程序控制各部分工作。發射電路在CPU控制觸發下形成高壓脈沖，激發換能器振動形成超聲波，并在工件中傳播，當聲波傳播至聲阻抗變化界面時，將產生反射，反射波重被換能器接收，轉換為電信號送至放大器輸入端，放大后的信號經A/D轉換并由CPU處理后送顯示器顯示。
4 CTS-9002型數字超聲探傷儀的主要故障現象和維修方法
4.1無法開機
①12V供電電池電壓低于10.5V，電池充電即可；②大部分的無法開機主要是薄膜面板的電源開關鍵失去作用引起的，只要更換薄膜面板故障就可以消除；③電流大造成，這主要是電源電路中的高壓電容C25、C29、C30擊穿，或者V109、V110振蕩管損壞短路引起；④開機電路中的繼電器無法吸合；⑤電解電容C132漏電，造成開機繼電器無法吸合；⑥硬關機電路中的HC123集成壞造成P.OFF始終處于低電平，儀器始終處于硬關機狀態；⑦4NIC-DC10模塊沒有沒有輸出；⑧集成CD4011或者開關三極管3904壞造成開機繼電器無法動作。
4.2 花屏/顯示亂碼
①數據的器件UPD431000虛焊或者壞引起；②CPU（TMS320C25）和EPROM（27C202）插座和集成塊接觸不良引起；
4.3開機無顯示
①FPGA（XCS50）虛焊或者壞；②液晶顯示屏壞造成；③電源模塊4N1C-DC10無輸出；④40MHz晶振不起振；⑤AC32虛焊；⑥顯示屏數據線接觸不良；⑦器件UPD431000或者27C202壞。
4.4 數據無法存儲或者數據丟失
①3V后備電池電壓低；②后備電池與電池座接觸不良；③MAX807集成壞；④集成DS1302或者晶振32.768KHz壞致后備電池無電，更換集成或者晶振和后備電池；⑤集成27C202與插座接觸不良。
4.5實時鐘無法調或者停止：主要是集成DS1302或者晶振32.768KHz壞。
4.6無反射回波/無始波
①探頭插線孔內部接線斷；②電源高壓電容0.1u/1000v擊穿，造成電流大；③電源變壓器T102無輸出；④電源模塊MAX1658壞；⑤FPGA （XCS50）虛焊，補焊。⑥ 發射管MPT4N85虛焊或者壞；⑦L105（1mH）斷，造成高壓電路無輸出600V；⑧震蕩管IRFL014壞。
4.7始波異常：主要是發射電路的阻抗匹配二極管1N4148擊穿。
4.8靈敏度低
①發射電路高壓電容1500P/1500V漏電。造成發射電壓不足600V；②發射管MTP4N85漏電，造成發射電壓不足600V；③接收電路限流電阻R11（909Ω）燒斷。
4.9有時死機
①40MHz晶振不起振；②EPROM（27C202）接觸不良；③FPGA虛焊或者壞。
4.10增益不可調
①編碼器內部線斷或者編碼器壞；②單穩態觸發器74HC123壞。
4.11自動開機：主要是電源開機電路中的開關三極管3904壞沒有導通。
4.12 檢波異常
①2路四選一模擬開關74HC4052壞；②T1變換器輸出不正常；③檢波三極管3904或3906其中的某個沒有導通。
4.13 萬能旋鈕失靈
①預置同步四位二進制向上/向下計數器AC191壞；②編碼器壞；③編碼器與CPU板連接線接觸不良；④D觸發器AC74輸出不正常。
4.14 負載能力低：主要是電源模塊4N1C-DC10性能差造成。
5 數字超聲探傷儀維修后的校準
儀器修理完畢，需對儀器的探傷靈敏度余量、水平線性誤差、垂直線性誤差、動態范圍等幾個主要性能指標進行檢查和校準，以確保儀器正常工作和檢測結果的準確性。
總結
我國數字化超聲波探傷儀的研制隨大規模集成電路的發展已形成規模生產，并得到推廣使用。其技術水平已趨于成熟和完善，大部分的線路、元器件和功能設計合理，因此設計完善合理的儀器故障率是比較低的。儀器維修工作只要結合電路基礎知識和實踐經驗，依照一定的維修思路，再靈活的運用各種方法、技巧，一般的儀器故障都會迎刃而解。
參考資料：
1 《CTS-9002型超聲探傷儀技術說明書》，作者：劉悟日；盧可金。
