第1章 环路基本原理
电子课件-《自动控制技术》-B02-4260 第一章 自动控制的基本概念
第一章 自动控制的基本概念
在直流电动机转速开环控制系统中，加入一台测速发电机，并对电路稍作改 变，便构成图示的直流电动机转速闭环控制系统。
测速发电机由电动机同轴带动，用于测量电动机的实际转速n（即系统的输出 量），然后转换成电压uf，再反送到系统的输入端，与给定值（即系统的输入量） 进行比较，从而得出电压ue = ugd - uf 。由于该电压能间接地反映出误差的性质 （即大小和正负方向），通常称之为偏差信号，简称为偏差。偏差ue经放大器放 大成ua后，作为电枢电压控制电动机转速n之用。
第一章 自动控制的基本概念
二、自动控制系统中常用的名词术语
系统：自动控制系统是由被控对象和自动控制装置按一定方式组合而成，以 完成某种自动控制任务的有机整体。
输入信号：系统的输入信号又称为参考输入，通常是指给定值，它是控制着 输出量变化规律的指令信号。
输出信号：系统的输出信号是指被控对象中要求按某种规律变化的物理量， 又称被控量，它与输入量之间保持一定的函数关系。
第一章 自动控制的基本概念
一、人工控制
如图所示为一个人工控制水位保持恒定的供水系统。
人工控制的水位系统
第一章 自动控制的基本概念
操作步骤是： （1）将水位的要求值（期望水位值）牢记在操作者的大脑中。 （2）通过眼睛和测量工具测量出水池的实际水位。 （3）将期望水位与实际水位进行比较、计算，从而得出误差值。 （4）按照误差的大小和正负性质由大脑指挥手去正确地调节进水阀门。所谓 正确调节，是要按减小误差的方向来调节进水阀门的开度。
方块图清楚表明：由于采用了反馈回路，致使信号的传送路径形成闭合环路， 使输出量反过来直接影响控制作用。这种通过反馈回路使系统形成闭合环路，并 按偏差ue的性质产生控制作用，以求减小或消除偏差的控制系统，称为闭环控制 系统，或称为反馈控制系统。
电磁学第一章习题
不同点，U 不等。。
⑦ E 相等的场中， U 是否相等？
相等
2 计算
E, U , (F , ,W , A)
（1） E
————
1 E
4 0
dq
r2
rˆ
S
E dS
qi
0
E U
（2）U —— 叠加原理-积分求和：
（a）已知 q 分布——（U∞=0） U
4、dq 2 r dl 2 R sin Rd
r Rdr
R
dq Rd Rsin d
R O
R O
5、 dq 4r 2dr
或：
dq r 2 sin dr d d
例1：求半径为 R 的均匀带电Q半圆形细环
圆心处的场强。
dl
解：建坐标系如图，取微元
d q Rd
R
d
x
由对称性，Ex=0, 而
L
这表明静电力是
保守力
，
也表明 静电场中的电力线 不可能闭合 。
10、有一带电球壳，内、外半径分别为 a 和 b ，
电荷体密度 ρ=A/r ，在球心处有一点电荷 Q ，证 明当 A = Q/(2πa2) 时，球壳区域内的场强 E
的大小与 r 无关。
证：由高斯定理，有
E
1
4 0r 2
Q
r
a
A 4
r
r
p
p0
(b)U p E dl .
p
b
(d )Aab q E dl q U ab .
a
① 如图，
A
B
C
E
若将 q0 >0 放在 B 点，它向何方运动？ 向 C
第1章电路模型和电路定理
规定正电荷的运动方向为电流的实际方向 元件(导线)中电流流动的实际方向只有两种可能: 元件(导线)中电流流动的实际方向只有两种可能:
实际方向
A
⊕
B
A B 问题 对于复杂电路或电路中的电流随时间变 化时，电流的实际方向往往很难事先判断。 化时，电流的实际方向往往很难事先判断。
返 回 上 页 下 页
⊕
实际方向
近代电路的特点
（1）将图论引入电路理论之中。
（2）出现大量新的电路元件、有源器件。 （3）在电路分析和设计中应用计算机后，使得对电路的 优化设计和故障诊断成为可能，大大地提高了电子产品的 质量并降低了成本。
三、电路理论的应用
（1）为后续课程提供理论支持。如：模拟电子技术、数 字电子技术、信号与系统、电机学、电力系统分析、集成 电路设计、自动控制、电力电子等课程都用到电路理论。 （2）电路理论在电力系统中应用，产生了电力系统分析 这门学科。
例 电感线圈的电路模型
返 回
上 页
下 页
1.2 电流和电压的参考方向
current 、voltage and referent direction 电路中的主要物理量有电压、电流、电荷、 电路中的主要物理量有电压 、 电流 、 电荷 、 磁 能量、电功率等。 链 、 能量、 电功率等 。 在线性电路分析中人们主要 关心的物理量是电流、电压和功率。 关心的物理量是电流、电压和功率。
def
实际电压方向 单位
电位真正降低的方向。 电位真正降低的方向。
V (伏)、kV、mV、µV
返 回 上 页 下 页
例
a
b
已知： 正电荷由 正电荷由a点均匀移动 已知：4C正电荷由 点均匀移动 点电场力做功8J， 点移 至b点电场力做功 ，由b点移 点电场力做功 动到c点电场力做功为 点电场力做功为12J， 动到 点电场力做功为 ， 点为参考点， ①若以b点为参考点，求a、b、c 若以 点为参考点 点的电位和电压U 点的电位和电压 ab、U bc;
第1章 PLL基本概念
2015-1-18
湖北大学物电学院 余琼蓉
5
锁 相 技 术
二
相位关系描述
uo (t ) Uo cos[ot o (t )]
输入输出瞬时相差
输出信号矢量 输入信号的瞬时相位 输出信号的瞬时相位
ui (t ) Ui sin[it i (t )]
输入信号矢量
e (t ) [it i (t )] [ot o (t )] (i o )t i (t) o (t)
环路的相位模型
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湖北大学物电学院 余琼蓉
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锁 相
锁相环路的组成模型
PLL的误差电压 控制电压
技 术
输入信号
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湖北大学物电学院 余琼蓉
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锁 相 技 术
鉴相器PD：
鉴相器: 是一个相位比较装置，用来检测输入信号相位θ1(t)与反馈信
号相位θ2(t)之间的相位差θe(t)。输出的误差信号ud(t)是相差θe(t)的函数, 即
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湖北大学物电学院 余琼蓉
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锁 相 技 术
第1节
• • • • • 一 二 三 四 五
锁定与跟踪的概念
PLL的输入输出信号及其表示 相位关系描述 捕获过程 锁定状态 环路和基本性能要求
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湖北大学物电学院 余琼蓉
3
一
PLL的输入输出信号及其表示
PLL
锁 相 技 术
ui (t )
锁 相 技 术
第一章 锁相环的基本工作原理
相关知识 第一节 锁定与跟踪的概念 第二节 环路组成 第三节 环路的动态方程 第四节 一阶锁相环的捕获、锁定与失锁 第一章 章结
RIP OSPF BGP三大协议运行原理以及环路解决方案毕业论文
常州工程职业技术学院毕业设计（论文）论文题目：路由环路——三大协议的工作方式以及环路在协议中的解决方案班级：计算机1031学生学号：2010823139学生姓名：孙志强指导教师：钮鑫计算机技术系2013年1月目录摘要 (I)ABSTRACT .......................................................................................................................................... I I 第一章：RIP协议运行过程 .. (1)1.1：RIP概述 (1)1.1.1：RIP的防环机制 (2)1.1.2：rip拓扑变化 (3)1.1.3：rip定时器 (3)1.1.4：默认路由 (4)1.1.5：浮动静态路由 (5)1.2：RIP环路现象以及解决方案 (5)第二章：OSPF协议运行过程 (8)2.1：OSPF概述 (8)2.1.1：链路状态算法 (8)2.1.2：特性简介 (9)2.2：网络类型 (9)2.2.1：区域划分 (10)2.3：LSA六种常见类型 (11)2.4：OSPF环路解决方案 (13)第三章：BGP协议运行过程 (16)3.1：BGP协议概述 (16)3.1.1：BGP协议特性 (16)3.2：BGP术语 (17)3.2.1：BGP属性 (19)3.2：BGP的选路规则 (26)3.3：BGP策略路由与路由策略 (28)3.4：BGP环路产生原因及解决方案 (28)第四章：对未来路由协议环路解决方案的展望 (31)4.1、环路分析 (31)4.2环路案例 (31)4.3、环路解决方案 (32)4.3环路的危害性 (33)致谢 (34)参考文献 (35)路由环路的产生及解决方案摘要在维护路由表信息的时候，如果在拓扑发生改变后，网络收敛缓慢产生了不协调或者矛盾的路由选择条目，就会发生路由环路的问题，这种条件下，路由器对无法到达的网络路由不予理睬，导致用户的数据包不停在网络上循环发送，最终造成网络资源的严重浪费。
第一章(5)习题课
∴
E
0，
( r R)
E的方向垂直轴线沿径向， > 0则背离轴线；
R ˆ， ( r R ) r 0r
< 0则指向轴线。
11、无限大的均匀带电平面，电荷面密度为，P点与 平面的垂直距离为d，若取平面的电势为零，则P点的 电势 V p d / 2 0 ，若在P点由静止释放一个电子(其 质量为m，电量绝对值为e)则电子到达平面的速率为：
3、一均匀静电场，场强 E (400i 600 j )V m 1 , 则点a（3、2）和点b（1、0）之间的电势差为 Vab 2000V
解 : E 400i 600 j
b b a a
dl dxi dyj
Vab E dl (400i 600 j ) (dxi dyj )
侧 面 EdS E 侧 面 dS 2πrhE
(1) r < R时,
qi 0 ,
qi 由高斯定理 Φ ε0
即 2πrhE 0, 得 E 0 (2) r > R时, q i 2πRhσ ,
qi 由高斯定理 Φ ε0
σR 即 2πrhE 2πRhσ / ε0 , 得 E ε0 r
2
10.( 第一章习题二 .9) 无限长均匀带电圆柱面，电荷 面密度为，半径为R，求圆柱面内外的场强分布。
解：作一半径为r，高为h的同轴圆柱面
R r
E
为高斯面, 根据对称性分析，圆柱面 侧面上任一点的场强大小相等， 方向
h E
S
ˆ r
沿矢径方向。 Φ S E dS 上底 E dS 下底 E dS 侧面 E dS
电机学 第1章 磁路基础知识
1.1
1.2
磁路和磁路基本定律 铁磁材料及其特性
南通大学《电机学》
磁路基础知识
1.1磁路和磁路基本定律 1.1.1描述磁场的基本物理量
1、磁感应强度B（磁密） 2、磁通 3、磁导率：表示物质导磁能力强弱的物理量 真空磁导率0=4×10-7H/m 铁磁材料磁导率 >>0 4、磁场强度H=B/
南通大学《电机学》
dΨ dt
为负，而e为正，将企图增加磁链。
磁路基础知识
1.1.2电磁感应定律
线圈磁链的变化，可以有以下两种不同的方式： 若磁场由交流电流产生，则磁通随时间变化，所产 生的电动势称为变压器电动势。
若通过线圈的磁通不随时间变化，但线圈与磁场之 间有相对运动，也会引起线圈磁链的变化，所产生 的电动势称为运动电动势。
南通大学《电机学》
磁路基础知识
1.1.2电磁感应定律
若电动势、电流和磁通的正方向如图所示，则感应电 动势可表示为
e dΨ dt
或
e N
dΦ dt
必须指出：在建立上式时，各电、磁 量的正方向十分重要，其物理概念是： 线圈中的感应电动势倾向于阻止线圈 中磁链的变化。
dΨ
1、磁链正向增加， d t 为正，而e为负值，将企图减少磁链； 2、磁链正向减少，
南通大学《电机学》 磁路基础知识
1.1.5磁路的基尔霍夫定律
1、磁路的基尔霍夫第一定律 闭合面A显然有：
－ Φ1＋ Φ 2＋ Φ 3＝ 0
A
i
N
即：
Φ＝ 0
2
1
3
图1-4 磁路的基尔霍夫第一定律
穿出(或进入)任一闭合面的总磁通量恒等于零(或 者说，进入任一闭合面的磁通量恒等于穿出该闭 合面的磁通量)
城轨车站机电设备第1章 环控系统
1.1环控系统概述
5.车站设备房及管理用房空调及通风系统 车站设备房及管理用房包括站长室、站务室、车站控制室、公安人员室、站 台服务室等房间，管理人员较为集中。为提高各房间的空气调节效果，一般采用 分体式空调机组，同时另外设置机械送排风系统，提供新风和其它季节的通风换 气。 6.区间隧道通风及机械通风系统 区间隧道通风系统由车站两端端头井内设置的事故/冷却风机与两边隧道相 接的活塞风井、隔断风门、旁通风门等组成。 7.控制系统 地下车站的环控系统，其基本功能就是对车站内的各类环控设备进行监测、 联动控制。
1.1环控系统概述
1.1环控系统概述
1) 隧道通风系统分为区间隧道机械通风（兼排烟）和车站隧道通风两部分。 2) 车站站厅、站台公共区的制冷空调及通风（兼排烟）系统，简称空调大系 统。 3)车站管理及设备用房空调通风（兼排烟）系统，简称空调小系统。 （2）．车站空调水系统 （3）．集中供冷系统 1)制冷系统环路：主要由冷水机组、冷冻水一次泵、冷却水系统及其附属设备 组成。 2) 冷冻水二次环路：由二次冷冻泵、变频器、管网等组成。 3)末端设备：主要由各车站的组合空调器、风机盘管及前后的控制阀门组成。
1.1环控系统概述
图1-1 地下车站通风系统构成
1.1环控系统概述
据此，为了给乘客和工作人员提供一个舒适的环境，保证各种设备能持续、 正常地运行，在发生火灾等事故时能及时排除有害气体，必须在车站站厅、站台、 隧道、设备及管理用房等四个要求不同的环境中，通过强制通风进行散热、除湿 和空气调节。
1） 列车正常运行时，调节车站站厅、站台、隧道设备及管理用房等空气环 境，
第1章 环控系统
第1章 环控系统
【问题导入】 城市轨道交通的的特点是人员密集、流动性大，因此对城市轨道交通 的车站通风空调及防排烟系统（简称环控系统）的要求要高于一般的民用系 统。环控系统须满足两个方面的要求，一是日常运营给乘客和设备提供舒适 及适宜的环境；二是事故及灾害情况下进行通风、排烟、排毒、排热，起到 生命保障及辅助灭火的作用；环控系统应确保上述两个方面的整体安全，不 宜片面强调某一方面；但环控系统不是灭火系统。
大学物理学复习资料
大学物理学复习资料第一章 质点运动学 主要公式:1.笛卡尔直角坐标系位失r=x i +y j +z k,质点运动方程(位矢方程):k t z j t y i t x t r)()()()(++=参数方程:。
t t z z t y y t x x 得轨迹方程消去→⎪⎩⎪⎨⎧===)()()(2.速度:dt r d v =3.加速度:dt vd a =4.平均速度:trv ∆∆=5.平均加速度:t va ∆∆=6.角速度:dt d θω=7.角加速度:dtd ωα=8.线速度与角速度关系:ωR v = 9.切向加速度:ατR dtdva ==10.法向加速度:Rv R a n 22==ω11.总加速度:22n a a a +=τ第二章 牛顿定律 主要公式:1.牛顿第一定律:当0=合外F时,恒矢量=v。
2.牛顿第二定律:dtP d dt v d m a m F=== 3.牛顿第三定律(作用力与反作用力定律):F F '-=第三章 动量与能量守恒定律 主要公式:1.动量定理:P v v m v m dt F I t t∆=-=∆=⋅=⎰)(12212.动量守恒定律:0,0=∆=P F合外力当合外力3、 动能定理:)(21212221v v m E dx F W x x k -=∆=⋅=⎰合 4.机械能守恒定律:当只有保守内力做功时,0=∆E 第五章 机械振动 主要公式:1.)cos(ϕω+=t A x Tπω2= 弹簧振子:mk=ω,k m T π2=单摆:lg =ω,g lT π2=2.能量守恒:动能:221mv E k =势能:221kx E p =机械能:221kA E E E Pk =+= 3.两个同方向、同频率简谐振动得合成:仍为简谐振动:)cos(ϕω+=t A x 其中:⎪⎩⎪⎨⎧++=∆++=22112211212221cos cos sin sin cos 2ϕϕϕϕϕϕA A A A arctg A A A A Aa. 同相,当相位差满足:πϕk 2±=∆时,振动加强,21A A A MAX +=;b. 反相,当相位差满足:πϕ)12(+±=∆k 时,振动减弱,21A A A MIN -=。
电机学第一章 磁路
H
随着磁场强度H的增大，饱和程度增加，μFe减 小，Rm增大，导磁性能降低.
B
c b
B = f ( H)
d
μFe = f ( H )
a
B = μ0 H
H
设计电机和变压器时，为使主磁路内得到较大的 磁通量而又不过分增大励磁磁动势．通常把铁心 内的工作磁通密度选择在膝点附近
B
c b
膝点 饱和点
B = f ( H)
四、铁心损耗
1．磁滞损耗
定义: 铁磁材料置于交变磁场中时，磁畴相 互间不停地摩擦、消耗能量、造成损耗，这种 损耗称为磁滞损耗。 公式: n h h m
p = C fB V
应用:由于硅钢片磁滞回线的面积较 小，故电机和变压器的铁心常用硅钢片叠成。
2．涡流损耗
¾涡流：铁磁材料在交变磁场将 有围绕磁通呈蜗旋状的感应电动 势和电流产生，简称涡流。 ¾涡流损耗：涡流在其流通路径 上的等效电阻中产生的I2R损耗 称为涡流损耗。 ¾涡流损耗与磁场交变频率f， 厚度d和最大磁感应强度Bm的平 方成正比，与材料的电阻率成反 比。 ¾要减小涡流损耗，首先应减小 厚度，其次是增加涡流回路中的 电阻。电工硅钢片中加入适量的 硅，制成硅钢片，显著提高电阻 率
表1.1 磁路和电路对比表 序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 电 基本物理量 或基本定律 电 流 电 压 电 阻 电 导 电流密度 电导率 基尔霍夫 第一定律 基尔霍夫 第二定律 欧姆定律 路 符号或 定义 I U R=l/(γA) G=1/R J=I/A 单位 A V Ω S A/m2 S/m 磁 路 单 位 Wb A 1/H H Wb/m2(T) H/m 基本物理量或 符号或 基本定律 定义 磁 通 φ F 磁动势 磁 阻 磁 导 磁通密度 磁导率 磁通连续性 原理 Rm=l/(μA)
第1章 环控系统
• • • • • • • • • • • • 第一章 环控系统 第二章 机电设备监控系统 第三章 自动扶梯 第四章 低压配电及照明系统 第五章 站台屏蔽门系统 第六章 乘客信息和导向标识 第七章 自动灭火系统 第八章 火灾报警系统 第九章 给排水系统 第十章 出入口控制系统 第十一章 车站行车技术设备 第十二章 通信系统与设备
4） 对车站内各种设备管理用房分别按工艺和功能要求提供空调或通风换气， 公共区排风系统兼容排烟。
1.1环控系统概述
2.环控系统的组成 （1）．风系统 风系统指空调、通风系统，包括空调机、风机、风阀与风管路（风道）设 备，可分为隧道通风系统、空调大系统和空调小系统。
1.1环控系统概述
1.1环控系统概述
组合式空调箱由若干处理段组成， 例如新风段、混合段，加热段， 过滤段，表冷段，加湿段，等功 能段组成，送风量可达到十万风 量。
组合式空调箱
1.1环控系统概述
图1-5 车站空调通风系统
1.1环控系统概述
图1-6 车站典型断面气流流程
1.1环控系统概述
图1-7 隧道风机加射流风机布置方案
1.1环控系统概述
是地铁供电网络中全方位的服务功能，承担了除给电动车组供电以外给 所有低压负荷提供电能的重要任务，保证所有动力照明设备配电的安全、 可靠、有效、经济。（供电系统的供电方式及工作方式）
第五章
站台屏蔽门系统：屏蔽门是指在月台上以玻璃幕墙的方式包围
轨道月台与列车上落空间。列车到达时，再开启玻璃幕墙上电动门供乘 客上下列车。 屏蔽门主要目的是保证乘客人身安全。并节约能源，防止
3）活塞风的影响。
4）存在人员呼出的二氧化碳及新、回风中的粉尘和有害物质。 5）车站、列车上客流密集，当发生事故尤其是火灾事故时，救援和安全疏 散难度大，必须考虑有效的应对措施。 6）风亭是地下车站和区间空调通风设备集中对外的通风口，风亭出口噪声 不容忽视。
第一章磁路
第一章 磁路
电力拖动中广泛应用的电机、变压 器及部分控制电机都是依靠电与磁相 互作用而运行的，它们的工作原理既 涉及电路又涉及磁路。
电机学
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5
磁场基本物理量 磁性材料 磁路的计算 交流铁心线圈 电磁铁
电机学
1.1 磁场的基本物理量
• 磁感应强度B
描述磁场强弱与方向的物理量 定义：单位正电荷以单位速度向垂直于磁场方向的方 向上运动时所受的机械力。 方向： B与产生磁场的电流方向符合右手螺旋定则。 单位：磁感应强度的单位: T（特斯拉） （高斯）
Φ2 B2
Φ3 B3 S3
2 B2S2 =1 6 10-4 =6 10-4 wb 截面S3中的磁通为： 3 1 2 10 104 6 104 4 104 wb 3 4 104 B3 0.8T 4 S3 5 10
电机学
例4：如图是一个对称磁路，中间柱截面积S3 是两边柱截面积S1或S2的两倍，假使N1I1=N2I2 ， 求Φ1 ，Φ2，Φ3的大小关系和B1，B2，B3的大 小关系。
电机学
磁路
电路
磁动势F 磁通Φ 磁感应强度B 磁阻Rm＝l/μS 欧姆定律φ＝NI/Rm 克希荷夫磁通定律ΣΦk=0 克希荷夫定律磁压定律 ΣIN=Σ(H l)
电动势E 电流I 电流密度J 电阻R＝l/rS 欧姆定律I=E/R 克希荷夫定律电流定律ΣI=0 克希荷夫定律电压定律 ΣE =Σ(IR)
1 2 , 3 21 2 2 B 1 =B 2 =B 3
电机学
例1.3.2 已知：l1=l3=60cm，l2=20cm， S2=S3=10cm2 ， S1=20cm2 ，Φ3=5*10-4wb，材料为铸钢，求磁动势。
绪论 第01章 磁路
A
Ni Hl B l l A
F Rm
图1-2安培环路定律
(4)磁链与电磁感应定律
磁链
• 处于磁场中的一个N匝线圈，若其各匝通过的磁通都相同， 则经过该线圈的磁链为
N
当线圈中的磁链发生变化时，线圈中将产生电动势， 称为感应电动势。
电磁感应定律 • 若电动势、电流和磁通的正方向如图1-3所示，即电流
二、电机的基本构成和分类
电机是基于电磁感应定律实现能量转换的装置。
• 有一个闭合磁路产生磁场，磁场与两个或两个以上的电路耦 合。
• 电机中的能量转换，通过有关电路中磁链的变化来实现的。
电机的构成：
常见的电机是旋转电机，它产生旋转运动， • 静止部分（称为定子） • 旋转部分（称为转子） • 二者之间有一空气隙。
电机学
课程性质：
电气工程及其自动化专业核心课
（课时：理论64 ）
考核方式：
期末闭卷
——平时30%，期中20%，期末50%
本课主要内容
电机学基本知识；变压器、直 流电机、异步电机、同步电机、控 制电机结构原理；
教材：普通高等教育“十一五”规划教材
电机学 作者：汤蕴璆 出版社：机械工业出版社
参考书：
Rm
HL BA
L
A
若磁路中有n个磁阻Rm1、Rm2、…、Rmn串联，则等效磁阻为
Req Rm1 Rm2 ... Rmn
若磁路中有n个磁阻Rm1、Rm2、…、Rmn并联，则等效磁阻为
Req
1 Rm1
1 1 ... Rm2
1 Rmn
磁阻的倒数称为磁导，用表示
其单位为Wb/A。
A
L
磁路与电路的类比
主讲教师：付东辉
电机及拖动基础知识要点复习
电机及拖动基础知识要点复习电机复提纲第一章：概念：主磁通、漏磁通、磁滞损耗、涡流损耗。
磁路的基本定律：安培环路定律：XXX。
磁路的欧姆定律：作用在磁路上的磁动势F等于磁路内的磁通量Φ乘以磁阻Rm。
磁路与电路的类比：与电路中的欧姆定律在形式上十分相似。
E=IR。
磁路的基尔霍夫定律：1）磁路的基尔霍夫电流定律：穿出或进入任何一闭合面的总磁通恒等于零。
2）磁路的基尔霍夫电压定律：沿任何闭合磁路的总磁动势恒等于各段磁路磁位差的代数和。
第二节常用铁磁材料及其特性铁磁材料：1、软磁材料：磁滞回线较窄。
剩磁和矫顽力都小的材料。
软磁材料磁导率较高，可用来制造电机、变压器的铁心。
2、硬磁材料：磁滞回线较宽。
剩磁和矫顽力都大的铁磁材料称为硬磁材料，可用来制成永久磁铁。
铁心损耗：1、磁滞损耗——材料被交流磁场反复磁化，磁畴相互摩擦而消耗的能量。
2、涡流损耗——铁心内部由于涡流在铁心电阻上产生的热能损耗。
3、铁心损耗——磁滞损耗和涡流损耗之和。
第二章：一、换向：尽管电枢在转动，但处于同一磁极下的线圈边中电流方向应始终不变，即进行所谓的“换向”。
二、直流电机的应用：作为电动机运行——在直流电机的两电刷端上加上直流电压，电枢旋转，拖动生产机械旋转，输出机械能；作为发动机运行——用原动机拖动直流电机的电枢，电刷端引出直流电动势，作为直流电源，输出电能。
三、直流电机的主要结构：定子的主要作用是产生磁场，转子又称为“电枢”，作用是产生电磁转矩和感应电动势。
要实现机电能量转换，电路和磁路之间必须在相对运动，所以旋转电机必须具备静止的和转动的两大部分，且静止和转动部分之间要有一定的间隙（称为：气隙）。
四、直流电机的铭牌数据：直流电机的额定值有：1、额定功率PN(kW)；2、额定电压UN(V)；3、额定电流IN(A)；4、额定转速nN(r/min)；5、额定励磁电压UfN(V)。
五、直流电机电枢绕组的基本形式：直流电机电枢绕组的基本形式有两种：一种叫单叠绕组，另一种叫单波绕组。
电磁学(地物)课件 第一章-1
e 1.60218921019库仑
• 二、库仑定律（coulomb’s law) • 法国物理学家（1736－1806）
• 点电荷之间的相互作用规律 • 点电荷：
• 库仑定律：真空中两个静止点电荷之间的作用力：
F10
k
q0q1 | r10 |3
r10
F01
三 、 叠加原理：
3、任意带电体
（将连续分布带电体无限分割为一个个电荷元）
连续带电体的电场
对电荷连续分布的带电体,可划分为无限多个电荷
元dq(点电荷), 用点电荷的场强公式积分：
Q E
dE
Q
dq
Q 4 0r 2 er
dq dV
r 体电荷分布 dq dq dV
P
dV
dE
面电荷分布 dq dq ds
Ey
4 0 a
(cos1
cos2 )
当直线长度
Ex Ey
0
4
L 0a
2
{
1 2
第一章 真空中的静电场
• 1.1 电荷守恒 • 1.2 库仑定律 • 1.3 叠加原理 • 1.4 电场强度 • 1.5 高斯定理 • 1.6 环路定理 • 1.7 电势
一、电荷 电为物质的一种基本特性，电不能离开物质而
存在，不存在不依附物质的“单独电荷”。 1、电荷的种类：两种 2、最小电量、电荷的量子性 3、电荷的对称性 4、电荷守恒
q0 40r3
电场强度E是 坐标函数E(x,y,z)
单位： N c
or
伏特 米
电场是带电体周围的一个具有特定性质的空 间，该空间的任一点，外来电荷都会受到一定 大小、方向的作用力。
CMOS锁相环和延迟锁相设计与研究（北大硕士论文）
北 京 大 学硕士研究生学位论文CMOS锁相环和延迟锁环设计与研究*名：***学号： ********系别：计算机科学与技术系专业：微电子学与固体电子学研究方向：专用集成电路设计导师：吉利久教授二〇〇二年五月声明著作权声明任何收存和保管本论文各种版本的单位和个人，未经本论文作者授权，不得将本论文转借他人并复印、抄录、拍照、或以任何方式传播。
否则，引起有碍作者著作权益之问题，将可能承担法律责任。
原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。
除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
作者：窦训金日期：2002年5月12日摘要锁相环作为现代时钟电路的重要组成部分，已经成为超大规模集成电路中必不可少的一个模块，几乎所有的数字集成电路中都采用锁相时钟产生电路来提供片内高速时钟。
随着SoC技术的出现，作为IP建库的重要内容，对锁相环电路的研究和设计也具有了更加重要的意义。
本文首先简要介绍了锁相技术的历史和发展，及其现状与研究方向。
第二章中对锁相环的原理和各种特性进行了详细的介绍，主要包括相位/频率响应、稳定性和噪声特性等方面的分析。
第三章给出了各种典型的锁相环子模块电路和系统结构，重点介绍了鉴频鉴相器、电荷泵和压控振荡器这三个主要模块。
第四章中，提出了几种新型锁相环子模块电路结构，包括改进的双边鉴频鉴相器、新型电流型压控振荡器和新型延迟锁环频率合成电路，同时分别对它们的性能进行了分析，并将之与典型电路结构加以比较。
最后，对整个锁相环的设计和研究进行了总结。
本文设计的锁相频率合成器采用上海贝岭1.2µm CMOS工艺实现，完成了全部电路的设计、仿真及版图的设计，并通过了版图提取和后仿真。
关键词：锁相环、时钟产生、频率合成、鉴频鉴相器、电荷泵、压控振荡器、相位噪声、延迟锁环AbstractAs one important part of modern clock generator circuits, PLL (Phase Locked Loop) has played an extremely important role in VLSI circuits. Today, in most digital ICs, PLL clock generators are used to provide on-chip high-speed clock. For recently-emerged SoC (System on a Chip) technology, PLL circuit, as an important IP block, is well worthy of further design and research.In this paper, we firstly introduce the history and evolution of phase locked technologies as well as the state of the art in it. The second chapter presents the principle and main features of PLL, including the analysis of phase/frequency response, stability and phase noise, etc. Some typical sub-circuit blocks are described in chapter three, mainly on PFD (Phase/Frequency Detector), CP (Charge Pump) and VCO (V oltage-Controlled Oscillator). In chapter four, novel sub-circuit blocks are presented, including an improved biPFD, a new current-mode VCO and a new DLL (Delay-Locked Loop) frequency synthesizer. Their operations and features are also analyzed as well as compared with other typical circuits. At last, a conclusion is followed.All the design is based on Shanghai Belling 1.2µm CMOS technology. We have finished the circuits design, simulation and layout design, also passed DRC, ERC, LVS and post-simulation on design corners.Key Words：Phase Locked Loop、Clock Generator、Frequency Synthesizer、Phase/Frequency Detector、Charge Pump、V oltage-ControlledOscillator、Phase Noise、Delay-Locked Loop目录第一章引言 (1)§1锁相技术的基本概念 (1)§2锁相技术的历史和发展 (1)§3锁相环路的基本特征 (2)§4锁相技术的现状和研究方向 (3)第二章锁相环路基本原理与分析 (5)§1锁相环的组成 (5)1.1 基本结构 (5)1.2 鉴相器 (5)1.3 环路滤波器 (7)1.4 压控振荡器 (7)§2环路相位模型和基本方程 (9)§3锁相环路的频率响应和稳态相差 (10)3.1 频率响应 (10)3.2 稳态相差 (10)3.3 不同环路的频率响应和稳态相差 (12)§4锁相环路的同步、跟踪和捕捉 (17)4.1 同步过程 (17)4.2 捕捉过程 (18)§5 锁相环稳定性分析 (20)5.1 锁相环稳定性的概念 (20)5.2 稳定性判据 (20)5.3 几种环路的稳定性条件 (22)§6锁相环噪声分析 (24)6.1 环路噪声的概念 (24)6.2 环路噪声注入模型 (25)6.3 减小环路噪声的措施 (25)§7电荷泵锁相环 (26)7.1 电荷泵锁相环结构 (26)7.2 环路基本方程 (26)7.3 环路稳定性分析 (27)§8延迟锁环 (30)§9小结 (31)第三章锁相环子模块电路结构 (34)§1鉴频鉴相器 (34)1.1 基于触发器型的鉴频鉴相器 (34)1.2 预充电式鉴频鉴相器（ptPFD） (35)1.3 nc-级鉴频鉴相器（ncPFD） (37)§2电荷泵 (39)2.1 传统电荷泵结构 (39)2.2 差分式电荷泵 (41)2.3 对称负载的电荷泵结构 (42)§3各种压控振荡器结构 (43)3.1 反相器型压控振荡器 (43)3.2 电流模压控振荡器 (43)3.3 差分型压控振荡器 (45)§4小结 (49)第四章锁相环和延迟锁环电路设计 (51)§1鉴频鉴相器设计 (51)1.1 单边鉴频鉴相器和双边鉴频鉴相器电路结构 (51)1.2 upPFD、dnPFD和biPFD鉴相特性比较 (53)1.3 upPFD、dnPFD和biPFD的优缺点 (54)1.4 改进的双边鉴频鉴相器 (55)1.5 新型biPFD和原有biPFD仿真结果比较 (60)§2电荷泵设计 (62)§3环路滤波器设计 (65)§4压控振荡器设计 (66)4.1 简单电流型压控振荡器 (66)4.2 电流型压控振荡器结构改进 (68)§5环路仿真结果 (71)§6延迟锁环频率合成研究 (74)6.1 延迟锁环（DLL）频率合成原理 (74)6.2 频率合成电路结构 (75)6.3 新型频率合成电路 (78)§7小结 (79)第五章结论 (82)致谢 (83)第一章引言§1锁相技术的基本概念锁相是相位锁定的简称，其具体含义是相位同步的自动控制，或者说是利用相位自动调节的方法实现两个信号的相位同步。
第一章（电气主接线）
第⼀章（电⽓主接线）第⼀章电⽓主接线系统电⽓主接线主要是指在发电⼚、变电所、电⼒系统中，为满⾜预定的功率传送⽅式和运⾏等要求⽽设计的、表明⾼压电⽓设备之间相互连接关系的传送电能的电路。
电路中的⾼压电⽓设备包括发电机、变压器、母线、断路器、隔离开关、线路等。
它们的连接⽅式，对供电可靠性、运⾏灵活性及经济合理性等起着决定性作⽤。
对⼀个电⼚⽽⾔，电⽓主接线在电⼚设计时就根据机组容量、电⼚规模及电⼚在电⼒系统中的地位等，从供电的可靠性、运⾏的灵活性和⽅便性、经济性、发展和扩建的可能性等⽅⾯，经综合⽐较后确定。
它的接线⽅式能反映正常和事故情况下的供送电情况。
第⼀节主接线的基本形式600MW 汽轮发电机组电⼚有关的基本接线形式有：双母线接线、⼀个半断路器接线（3／2接线）、桥型接线、单元接线。
⼀、双母线接线 1．⼀般双母线接线如图1－1所⽰，它具有两组母线：⼯作母线Ⅰ和备⽤母线Ⅱ。
每回线路都经⼀台断路器和两组隔离开关分别接⾄两组母线，母线之间通过母线联络断路器（简称母联）QF b 连接，称为双母线接线。
有两组母线后，使运⾏的可靠性和灵活性⼤为提⾼，其特点如下：（1）检修任⼀组母线时，不会停⽌对⽤户连续供电。
例如：检修母线Ⅰ时，可把全部电源和负荷线路切换到母线Ⅱ上。
（2）运⾏调度灵活，通过倒换操作可以形成不同的运⾏⽅式。
当母联断路器闭合，进出线适当分配接到两组母线上，形成双母线同时运⾏的状态。
有时为了系统的需要，亦可将母联断路器断开（处于热备⽤状态），两组母线同时运⾏。
此时这个电⼚相当于分裂为两个电⼚各⾃向系统送电。
显然，两组母线同时运⾏的供电可靠性⽐仅⽤⼀组母线运⾏时⾼。
（3）在特殊需要时，可以⽤母联与系统进⾏同期或解列操作。
当个别回路需要独⽴⼯作或进⾏试验（如发电机或线路检修后需要试验）时，可将该回路单独接到备⽤母线上进⾏。
2．带有旁路母线的双母线接线⼀般双母线接线的主要缺点是：检修线路断路器会造成该回路停电。
计算机网络技术_第三版_王协瑞_第一章到第八章课后习题答案解析
第一章计算机网络概述1、什么是计算机网络？它有哪些功能？计算机网络是将分布在不同地理位置上的计算机通过有线的或无线的通信链路链接起来，不仅能使网络中的各个计算机之间的互相通信，而且还能通过服务器节点为网络中其他节点提供共享资源服务。
功能应用：1.实现计算机系统的资源共享2.实现信息的快速传递3.提高可靠性4.提供负载均衡与分布式处理能力5.集中管理6.综合信息服务计算机网络应用：1.办公室自动化2.管理信息系统3.过程控制4.Internet应用2、试举几个计算机网络应用的实例。
办公自动化管理信息系统过程控制Internet应用：电子邮件、信息发布、电子商务、远程音频、视频应用。
3、论述通信子网和用户资源子网的关系？从逻辑功能上计算机网络则是由资源子网和通信子网组成的。
具体答案请参照课本P6。
资源子网提供访问网络和处理数据的能力，由主机系统，终端控制器，和终端组成，主机系统负责本地或全网的数据处理，运行各种应用程序或大型数据库，向网络用户提供各种软硬件资源和网络服务，终端控制器把一组终端连入通信子网，并负责终端控制及终端信息的接收和发送，中断控制器。
通过资源子网，用户可以方便的使用本地计算机或远程计算机的资源，由于他将通信网的工作对用户屏蔽起来，是的用户使用远程计算机资源就如同使用本地资源一样方便。
通信子网是计算机网络中负责数据通信的部分，，主要完成数据的传输，交换以及通信控制。
4.典型的计算机网络拓扑结构包括哪几种？各自特点是什么？试画图说明。
答：1、星状拓扑、2、环状拓扑3、总线型拓扑4、树状拓扑5、网状拓扑1．星状拓扑星状拓扑是由中央节点和通过点到到通信链路接到中央节点的各个站点组成。
星形拓扑结构具有以下优点：（1）控制简单。
（2）故障诊断和隔离容易。
（3）方便服务。
星形拓扑结构的缺点：（1）电缆长度和安装工作量可观。
（2）中央节点的负担较重，形成瓶颈。
（3）各站点的分布处理能力较低。
2、总线拓扑2. 总线拓扑总线拓扑结构采用一个信道作为传输媒体，所有站点都通过相应的硬件接口直接连到这一公共传输媒体上，该公共传输媒体即称为总线。
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号中提取同步信息的方法，称为自同步法。
22
2014-10-8
概述
课程内容
锁相环------同步技术的核心部件
环路的组成、工作原理、 环路的性能分析
数字锁相环 奈奎斯特型数字锁相环
2014-10-8
23
概述
载波同步
平方环、同相—正交环、判决反馈环
自动频率控制、开环载波频偏估计法 符号同步方法 早—迟门锁相环法 、数字插值法 扩频码同步
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ˆ t t
t ˆ t
39
1.1基本概念与锁相环的组成
输入信号频率缓慢变化时，
环路维持相位同步称为跟踪状态。
锁定状态是一个静态的相位同步状态 跟踪状态是一个动态的相位同步状态
分析锁相环是如何实现相位同步？要建 立环路的功能（相位）模型
4
电子工程（通信工程）专业课程结构
专业课
同步技术
通信原理
雷达原理
专业基础课
随机信号分析
信号与系统
工科基础课
高等数学
2014-10-8
概率论
5
电子科学与技术
（电路与系统 通信工程 信息工程 电磁场科学与技术）
电路（低频、高频、脉冲与数字、微波）：元器件/连接 信号处理（信号与系统、随机信号分析
通信技术 同步技术）信息的载体
低通滤波后就可得到调制信号 mt
2014-10-8 15
概述
位同步 数字通信中，信息是一串相继的码元 序列，接收端解调判决时，必须要有一个 抽样判决定时脉冲序列，它要和接收码元 的终止时刻对齐。 接收端产生与接收到的码元重复频率 和相位一致的定时脉冲序列过程称为码元 同步或位同步。
2014-10-8 16
与所收到的已调制载波同频同相
相干载波的获取就称为载波同步
2014-10-8
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概述
如：接收信号 ui t mt sini t i 在接收端若有 u0 t sini t i
1 则 u i t u 0 t mt 1 cos( 2 i t 2 i ) 2
2014-10-8 40
1.2 环路工作原理与相位模型
环路基本部件功能模型 鉴相器的功能模型 由PD功能可得： 相位误差 误差电压 u d t f e t 函数关系有PD的结构 决定反映PD特性
2014-10-8 41
1.2 环路工作原理与相位模型
正弦鉴相特性PD的功能模型 结构和原理 结构图
数字通信系统模型
数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统
信 息 源
信 源 编 码
加 密
信 道 编 码
数 字 调 制
信道 噪声源
数 字 解 调
信 道 译 码
解 密
信 源 译 码
受 信 者
位同步 帧同步 时钟同步
12
2014-10-8
通信信号的解调方式： 相干解调 非相干解调
sm (t )
1.1基本概念与锁相环的组成
基本概念 设 环路输入信号、输出信号为
ui (t ) Ui sin it i Ui sin t
ˆt u0 t U 0 cosω0t θ0 t U 0 cosθ
ui t 的瞬时相位
t it i
如何实现同步？
首先要掌握同步技术 用同步技术解决通信中的同步问题
2014-10-8 21
同步信号的获取方式
由发送端发送专门的同步信息，接收端把这个专门的同
同步也是一种信息，按照传输同步信息方式的不同，
步信息检测出来作为同步信号的方法，称为外同步法。
自同步法
发送端不发送专门的同步信息，接收端设法从收到的信
其中 1 (t ) (i 0 )t i (t ) 0t i (t )
称为输入信号以 0t 为基准的瞬时相位
2014-10-8 43
1.2 环路工作原理与相位模型
0 i 0 称为环路的固有频率差
令
ˆ(t ) t (t ) t (t ) 0 0 0 2
BPF
sm (t )
ni ( t ) cos ct
LPF
mo (t )
相干 解调
no ( t )
n (t )
非相干 解调
sm (t )
BPF
sm (t )
ni ( t )
包络检波
mo (t )
no ( t )
n (t )
区别：是否需要载波
2014-10-8 13
概述
同步技术在通信中的重要性 载波同步 数字调制系统的性能是由解调方式决 定,采用相干解调时 接收端需要提供一个相干载波
其中 2 t 0 t
ui t U i sin0t 1 t
u0 t U 0 cos0t 2 t
2014-10-8 44
1.2 环路工作原理与相位模型
1 k m u i t u 0 t k mU iU 0 sin 1 t 2 t 2 sin 2 0 t i t 0 t 1 u d (t ) k mU iU 0 sin 1 t 2 t 2
教材：《通信中的同步技术及应用》
清华大学出版社
季仲梅
2014-10-8 8
通信的基本概念
通信的目的：传递消息中所包含的信息。
消息：是物质或精神状态的一种反映，例如
语音、文字、音乐、数据、图片或活动图像 等。 信息：是消息中包含的有效内容。 实现通信的方式和手段：
非电的：如旌旗、消息树、烽火台… 电的：如电报、电话、广播、电视、遥控、遥测、 因特网和计算机通信等。
反映相位误差 的大小和极性
2014-10-8 31
1.1基本概念与锁相环的组成
环路滤波器 (LF)
LF是一个低通滤波器
滤除高次谐波和噪声 稳定校正 改善动态品质因素
2014-10-8
32
1.1基本概念与锁相环的组成
压控制振荡器 ( VCO )
振荡频率受电压控制的振荡器
如 压控特性曲线
uc 为控制电压
2014-10-8 19
概述
扩频码同步 在扩展频谱通信系统中，接收端为了 能正确恢复信息码元，产生用于解扩的伪 随机码必须与发送端的伪随机码同步。
网同步 整个通信网内要有统一的时间节拍
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概述
同步系统性能的降低，会直接导致系 统性能的降低，甚至使通信系统不能工作。 为了保证信息的可靠传输，要求同步系统 应有更高的可靠性。
v t
v max
v t
为瞬时振荡频率
0
uc
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2014-10-8
1.1基本概念与锁相环的组成
当 uc 0 时
v t 0
0 称为VCO的固有振荡频率
当 uc 0 时 v t 随 uc 的变化而变化 并将频率的变化转换成相位的变化
2014-10-8 34
二进制数字信息： 2DPSK信号相位： 或
1 0010110 0π0 0ππ0π0 0 π0ππ0 0 0 π0ππ
2014-10-8
17
2014-10-8
18
概述
群同步或帧同步 数字通信中，信息是以若干个码元组 成一个“字”，又用若干个“字”组成一 句。接收端为了正确恢复信息，需要产生 与“字”、“句”起止时刻相一致的定时 脉冲序列 。产生此定时脉冲序列的过程称 为群同步或帧同步。
ˆ t t t 0 0
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u 0 t 的瞬时相位
2014-10-8
1.1基本概念与锁相环的组成
当环路没工作时 输入信号相位 t 与输出信号相位 ˆ t 不同步
i 0
瞬时相位差 t ˆ t i 0 t i 0 t 随着时间的增加而增大
电磁场（电磁场、微波、天线）：天线与传播
信息（编码、加密解密、协议 计算机 语言） ： 信息处理
6
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工程应用
（通信、雷达、制导、水声、计 算机、语音、生物医学、图象处 理、广播电视……）
2014-10-8
7
期末成绩评价
1. 2.
平时成绩:作业 抽查点名 课堂回答问题 40% 期末考试:60%
通信中的同步技术及其应用
朱晓霞
amyzhu@
32学时
2014-10-8
1
第一讲
概述以及环路的基本原理
2014-10-8
2
新的学期开始了！ 希望同学们静下心来！ 课程有难度！不只为分数！ 锻炼自己
成长自己最重要！
2014-10-8
3
课程概述
2014-10-8
2014-10-8 29
1.1基本概念与锁相环的组成
锁相环的组成框图
ui (t )
PD LF VCO
u0 (t )
组成框图描述
输入信号电压与输出信 号电压之间的完整关系
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1.1基本概念与锁相环的组成
环路各部件的作用 鉴相器 (PD) 比较输入信号和输出信号的相位 并将相位误差转换成误差信号
2014-10-8
9
通信系统：传递信息所需的一切技术设备的总和。 通信系统的基本模型
信源和输 入变换器 发送设备 信道 接收设备 输出变换 器和信宿
噪声及 干扰源
2014-10-8
10
模拟通信系统模型
信息源 调制器 信道 解调器 受信者