用你腦海的眼睛進行測量

作者 : John Dunn,EDN專欄作者

你是否曾經羨慕能夠使用許多精美且昂貴的測試設備的工程師?是否曾經遇到「在可能的情況下」測量一些參數,此參數會影響放置在你前面長凳上的物品,且在某種程度上造成哪些物理訪問問題變得不可能?面對現實吧,在某些情況下,你唯一可用的實際測量工具就是自己腦海中的眼睛…

你是否曾經羨慕能夠使用許多精美且昂貴的測試設備的工程師?是否曾經遇到「在可能的情況下」測量一些參數,此參數會影響放置在你前面長凳上的物品,且在某種程度上造成哪些物理訪問問題變得不可能?

面對現實吧,在某些情況下,你唯一可用的實際測量工具就是自己腦海中的眼睛。請好好思考這一點(雙關語),並請考慮以下兩個例子。

範例一

前一段時間,我寫了一篇關於減少麻煩的開關電源中脈衝抖動的文章「Rt Ct Snubber」。我利用串聯的RC分流了電源PWM晶片的Ct定時電容。

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圖1 增加RC對到Rt Ct。

這個方式能起作用的原因是,串聯RC對的電阻損耗降低了由Ct電容本身構成的LC電路的Q值,而與連接到其上的電感無關。這些電感是電容本身的電感加上佈線的電感,即使在物理上與該佈線恰好一樣短。

即使我無法透過可用的示波器和示波器探棒獲得可靠的樣貌,但我知道該怎麼辦。我知道必須響應Ct進行高速振鈴,以響應功率MOSFET開關產生的脈衝。利用在Ct上添加一個RC對,我引入了阻尼(damping),以消除我無法實際看到的麻煩振鈴。

我在LinkedIn和一個LinkedIn群組中發佈了Living Analog相關的連結,得到了以下頗具諷刺意味的評論:「這是一個嘗試一下方法的例子,我在1960年代設計電路時使用的一種方法。」

這不是來自「魔術電容」工程學院的東西。而是我已經了解Ct的狀況,並在此基礎上找到了解決方法,顯示我對正在發生的事情有一個可視化(visualization)的印象。

範例二

幾十年前,我設計了一個AGC控制的正弦波振盪器。這是一個Wein橋電路,其設定為在+ 15V的單軌電壓下運作。圖2是其示意圖,它以1V峰峰值提供輸出。

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圖2 該正弦波振盪器是一個Wein橋電路,設定為在+ 15V的單軌電壓下運作。

U2a為AGC迴路的一部分作為精密整流器。在D1的陰極處,對輸出正弦波進行半波整流,但是透過包括20k歐姆電阻R6,最終傳送到U1b誤差放大器連接點的電流等於全波整流。
基本概念僅是如圖3所示:

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圖3 將正弦波添加到半波整流波形中即可實現全波。

那時有位同事告訴我,我錯了。他的態度是,半波整流器就是一個半波整流器,並且20k歐姆電阻沒有任何用處,應將其刪除。

當時我沒有可用的SPICE版本,也沒有辦法將電流探棒實際纏繞在任何電路走線上。結果,我無法論證我的全波實現方式,因此,我無法使有錯誤想法的同事相信實際發生的事。

但是今天,透過使用SPICE,我們可以看到曾經無法做到的事情實現——亦即在誤差放大器的連接點(圖4所示SPICE模型中的R11和R13)採用2:1縮放比例,當正弦波本身被添加到半波整流波形中時,可得到全波…

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