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在任意占空比和电压导数条件下计算E类波形及阻抗要求

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简介:
本文探讨了在不同占空比与输入电压变化率情况下,E类转换器的工作特性及其匹配阻抗需求的计算方法。 国内关于E类分析的文章通常假设占空比为50%,并且严格满足零电压导数条件(ZVDS)。然而,在实际设计过程中,我们可能需要针对不同占空比的E类功放进行优化以提高效率性能,或者在不完全符合ZVDS条件下工作来提升带宽。 早在60年前,就有学者提出了计算高自由状态下E类波形的方法,并给出了相应的公式。但由于这些公式的复杂性以及涉及多种方程求解问题,在此我对其进行了分析并编写了Matlab代码进行实现。

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    本文探讨了在不同占空比与输入电压变化率情况下,E类转换器的工作特性及其匹配阻抗需求的计算方法。 国内关于E类分析的文章通常假设占空比为50%,并且严格满足零电压导数条件(ZVDS)。然而,在实际设计过程中,我们可能需要针对不同占空比的E类功放进行优化以提高效率性能,或者在不完全符合ZVDS条件下工作来提升带宽。 早在60年前,就有学者提出了计算高自由状态下E类波形的方法,并给出了相应的公式。但由于这些公式的复杂性以及涉及多种方程求解问题,在此我对其进行了分析并编写了Matlab代码进行实现。
  • 50%分频
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    50%占空比的任意小数分频技术探讨了一种新颖的方法,能够实现精准控制信号频率分割,保持输出信号50%的理想占空比,适用于高性能时钟生成和无线通信领域。 在双模前置法的基础上,通过两天的设计工作采用了波形拼接的方式,设计出了一种50%占空比的小数分频器,能够实现任意小数分频(且保持50%的占空比)。资源包括源文件和仿真文件。
  • 可调幅值、频率的矩发生器
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    本发明提供一种可调电压幅值、占空比和频率的矩形波发生器,适用于多种电子测试场景。用户可根据需求灵活调整参数以获得不同特性的矩形波信号。 矩形波发生器可以调节电压幅值、占空比和频率。有一个相关的Multisim文件。
  • 基于Verilog的分频实现~
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    本项目通过Verilog语言设计了一种可调频率与占空比的数字电路模块,适用于各种需要灵活调整时钟信号的应用场景。 Verilog实现任意分频与任意占空比的功能可以通过简洁的例子来展示。这样的例子不仅易于理解,而且代码精炼,非常适合初学者学习参考。
  • 创建20%
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    本教程详细介绍了如何使用示波器或信号发生器等工具创建一个具有20%占空比的方波信号的过程和方法。 使用51单片机通过定时器0以方式1产生周期为1.5秒、占空比为20%的连续脉冲,并由P1.2引脚输出,采用中断方式进行实现。
  • 50%分频器VHDL实现
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    本项目通过VHDL语言设计并实现了50%占空比的任意整数分频器,适用于多种频率信号处理场景。 这段代码是在学习期间编写完成的,并参考了书中的例程。它实现了1到255之间的整数分频功能,无论数字是奇数还是偶数都能实现50%的占空比。
  • 基于Verilog描述的50%倍分频
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    本项目设计并实现了基于Verilog语言的50%占空比任意倍分频器电路。通过可配置参数实现对输入时钟信号进行灵活倍率分频,确保输出信号具有精确的50%占空比特性。 使用Verilog描述的任意倍分频电路且占空比为50%,并附加测试电路。
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    《波的阻抗计算》是一篇探讨电磁波或声波在不同介质界面间传输时,介质对波动阻碍作用的量化分析文章。聚焦于阻抗概念的理解及其计算方法的应用,对于研究物理工程领域内的信号传播和反射等问题具有重要参考价值。 波阻抗是电磁波在传输过程中遇到的一种物理量,它结合了电阻和电感的概念,并且是衡量电磁波在传输线中传播特性的关键参数。特别是在高压电力系统中的长距离输电线设计与分析中,计算波阻抗至关重要。“波阻抗计算小程序”是为了帮助工程师和学者快速、准确地进行这一复杂计算而开发的工具。 根据定义,波阻抗(Z)表示为电压(V)除以电流(I),单位是欧姆。在理想无损传输线情况下,这个值是一个常数,并不随频率变化。但在实际应用中,由于介质损耗和导体损耗等因素的影响,波阻抗可能会随着频率的改变而发生变化。 对于空气或真空而言,磁导率μ为4π×10^-7亨利每米(H/m),介电常数ε为8.854×10^-12法拉每米(F/m),相应的波阻抗约为376.73欧姆(Ω)。在高压电力系统中,计算波阻抗需要考虑多种因素,包括导线的几何形状、材料属性、绝缘层特性以及周围环境等。 例如,在双导线线路设计时,波阻抗会受到导线间距和半径的影响;而对于同轴电缆,则由内导体直径、外导体直径及介电常数决定。此外,在进行波阻抗计算的同时还需要考虑反射系数与匹配问题:当传输线两端的阻抗不相等时会发生反射,导致电压电流振荡现象,可能导致过压、损耗增加甚至设备损坏。 因此,“波阻抗计算小程序”提供了一个便捷的方式让用户输入相关参数(如导体尺寸和介质属性)后自动得到相应的结果。这种方式不仅简化了繁琐的手动计算过程,并且能够减少人为错误提高准确性,在电力系统设计及故障诊断分析中具有重要的作用,对于非专业人士来说也更容易理解和应用这一概念。
  • STM32F4 PWM方(可调)输出
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    本项目介绍如何使用STM32F4微控制器生成可调节占空比的PWM方波信号,适用于电机控制、LED亮度调节等多种应用场景。 PWM(脉宽调制)方波是一种广泛应用的数字信号技术,在电机控制、电源转换以及音频处理等领域发挥着重要作用。STM32系列微控制器是意法半导体公司推出的一种基于ARM Cortex-M内核的产品,具有高性能与低功耗的特点,适用于嵌入式系统设计。 本段落将重点介绍如何在STM32F4上通过编程生成可调占空比的PWM方波,并设置死区时间。首先需要了解的是PWM的工作原理:它通过对脉冲宽度进行调节来调整输出电压的有效值。占空比是指高电平(即脉冲)持续的时间与整个周期的比例,决定了输出信号的平均电压水平。 在STM32F4中生成PWM方波时需要用到内部集成的TIM(定时器)模块。该微控制器包含多个高级定时器(如TIM1, TIM8)和通用定时器(TIM2-TIM7),其中高级定时器支持PWM功能及死区时间设置,非常适合需要精确控制的应用。 具体步骤如下: 1. 初始化定时器:配置时钟源、工作模式以及预分频器与自动装载寄存器的值来设定PWM周期。 2. 配置PWM通道:选择合适的通道(例如TIM2的CH1),并根据需求设置比较值,以确定占空比。较小的比较值对应较低的占空比;反之亦然。 3. 启动定时器:开启计数功能。 4. 调整占空比:在运行过程中通过修改比较值得到动态调整的效果。这通常借助中断或DMA技术实现。 5. 设置死区时间:为了防止开关元件(如IGBT或MOSFET)同时导通,需要为互补输出设置一段“安全”间隔。STM32F4的高级定时器允许在每个通道上独立配置此参数。 6. 处理中断与事件:根据具体应用需求可以设定更新中断或者PWM输出事件,在占空比变化等特定时刻触发相应的操作逻辑。 通过上述步骤,可以在STM32F4微控制器上实现可调占空比的PWM方波生成,并且能够设置必要的死区时间。这为控制各种电气设备提供了灵活高效的解决方案。