单刀双掷开关应用之一论文

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用EDA 软件设计W波段单刀双掷开关

用EDA 软件设计W波段单刀双掷开关
1 毫米波工程基础 薛良金编著 国防工业出版社 1998 2 一种新颖的鳍线单刀双掷开关 徐锐敏 谢俊 延波 薛良金 红外与毫米波学报
2001 年 8 月 3 “Finline Taper Design Made Easy”. Beyer A. and Wolff I. IEEE MTT-S,Int. Microwave
用 EDA 软件设计 W 波段单刀双掷开关
杨嘉 喻梦霞 徐军
电子科技大学物理电子学院微波与毫米波技术实验室 邮编 610054
摘 要 本文介绍了鳍线 PIN 单刀双掷开关的设计过程 并介绍了如何利用常用 EDA 软件加 速其设计过程的办法 测试结果表明 仿真结果与测试结果比较相符
关键词 毫米波电路 鳍线开关 EDA
我们在实验中发现 以上两种等效电路模型不是很准确 利用以上方法计算出的二极管 到结的距离和管间距设计出的 SPDT 开关的性能并不好 仍然需要通过实验做大量的调整 既延长了开发周期 又增加了设计成本
随着计算机运算速度的极大提升 使得运用 EDA 软件进行高频电路设计成为可能 为 了解决以上问题 本文采用 Ansoft 公司的高频结构仿真软件 HFSS8.0 进行仿真设计 首先 建立 SPDT 的模型如图 5 所示 电路结构采用 T 形结形式 使用 4 个 PIN 管 利用以往经
图 7. 结果图 (a)HFSS 仿真结果 (b)测试结果
305
四 结论
测试的插损比仿真的插损差的原因主要有两个方面 一是我们在进行仿真计算时 没有 考虑鳍线装架槽的影响 二是没有考虑焊接 PIN 管时引入的引线电感的影响 针对第一种 情况 我们建立了两种简单的鳍线传输线模型 一种为未加装架槽的模型 另一种为加了装 架槽的模型 经过计算发现 加了装架槽的模型的插损比未加装架槽的模型的插损变坏了 0.3~0.4dB 对于第二种情况 由于焊接工艺的问题 由焊接引入电感的数值经验值一般在 0.01nH~0.03nH 它改变了 PIN 二极管的正 反偏阻抗 使得 PIN 二极管不是处在最佳安装 位置 带来开关的插损变大

单刀双掷开关在初中物理电学中的重要作用

单刀双掷开关在初中物理电学中的重要作用

机 中有道题 目:设计一个 电路 .使电动 机在人的操作下既 能正 向转动 ,也能反
向转 动 。 九 年级 教 师 教 学 用 书 中 的 参考
要求制 订计划 、设 计实验 、搜集 证据 、
分析论证 ,形成科学 的价值观 。家庭电
路是最常见 、最基本 的实用电路 ,电学 中要求熟悉家庭 电路 的连接 .并学以致 用 。不熟 悉单 刀 双掷 开关 的结构 与作 用 ,就很难达到探究 的要求 。 单刀双掷 开关 的结 构如图 l 所示. 它由动端 ( 也叫动触头 )和不动端 ( 也 叫静 触头 )组 成 .动端 也 就是所 谓 的
“ 刀” . 它有 两 种 使 用 方 法 :一 是 把 “ 刀 ”和右边 的不动端相 连 ( 如图 2 ) ,
答案如图 4所示 ,这个 电路其实就是利 用两个单刀双掷 开关来改变流过电动机
的电 流 方 向 .从而 实 现 控 制 电动 机 正 向
惮 麓
转动或反向转 动。但是如果不熟悉单 刀 双掷开关 的结构与原理 .是无法理解这
S 2是 两 个 单 刀 双 掷 开 关 .可 以 安 放 在
幽 4
两个 地方 。S 1 、S 2两个 单刀 双掷开 关
的 “ 刀” 可 以 选择 与上 面或 下 面 的 不 动
另外 ,九年级 物理 课 本第 二十 章
“ 电 与 磁 ” 中第 三 节 的 主 要 内容 是 电 磁
电器之间 。这些在巾考前学生都反复训 练过 .压根没想到这次物理 中考偏偏考 的是单刀双掷开关。教 师没想到 ,学生
图 5

此时右边 的开关接通 :同时这个 “ 刀”
图 3
图6
成一块 电路模板 ( 如 实物 图 8 ) ,通 电 演示在两地如何实现控制 ,断电后再让 学 生 看电路 结构 。还 可 以用低 压 电路

单刀双掷开关的另类应用

单刀双掷开关的另类应用

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单刀双掷开关的另类应用
作者:龚建平
来源:《中学物理·高中》2014年第05期
和学校的电工师傅聊天,他说有电工在给楼梯电灯接双掷开关时采用了如图1所示的接法,跟正常接法(如图2)比较的优点是可以节省电线,但不知是否存在什么隐患.
我仔细看了一下电路,确实是一种书中没有提到的接法.当电灯发光时,有可能连接上面
开关的电线与火线连通,连接下面开关的电线与零线连通;也有可能连接上面开关的电线与零线连通,连接下面开关的电线与火线连通.当电灯熄灭时,有可能灯泡经过上、下两开关连接
的都是火线;也有可能灯泡经过上、下两开关连接的都是零线.
这种连接方法与正常的接法比较虽属另类,但是只要我们有充分的思想准备,也可以做
到不出安全事故.因为第一,接入电路的电线不管是火线还是零线,一般都会接在人不容易直
接触摸得到的地方;第二,在检查灯泡时,要想到有可能被检查的灯泡两端都有可能连的是火线(还有可能两边都连零线或一边火线一边零线);第三,在检查开关时,要想到这里面的两静触头跟正常发光的灯头两触点一样,既有一端连火线,又有一端连零线.这样就能做到防患
于未燃.。

X波段单刀双掷波导开关

X波段单刀双掷波导开关

( 收稿日期: 1999208218)
・3 9 ・
- jD 2 2 C + D
在谐振频率上, P I N 管反偏时调整串联电抗 X S , 使 X S ( f 0 ) + X r ( f 0 ) = 0, 以形成串联谐振, 使开 关处于关断状态; 在 P I N 管正偏时调整并联电抗 X P , 使 X P ( f 0 ) + [ X f ( f 0 ) + X S ( f 0 ) ] = 0, 形成并联 谐振, 使开关处于导通状态。 因此, 正偏、 反偏端导纳 分别为: ・38・
图 7 求隔离度的等效电路 图中:
Y in ′ =
) Y 0 ( Y f 1 + jY 0 tg Η Y 0 + jY f 1 tg Η
Y in ′ + Y0 Y r1 + Y0 Y0 Y r1 Y in ′ + Y0 2 + + Y0 Y0
- 1 - 1
隔离度 I S 为:
I S = 10 lg
求隔离度的等效电路如图 7 所示。
5 测试结果
微波测试在 H P —8408B 自动网络分析仪上完 成, 测试结果如下: 频率: 9145 ~ 9190 GH z; 最大插入损耗: 014 ~ 015 dB; 最小隔离度: 2914 ~ 3411 dB; 开通时间 ( T TL 控制信号的 90% 到微波检波 信号的 90% ) : 1 路为 30 ~ 36 n s, 2 路为 56 n s; 关断时间 ( T TL 控制信号的 10% 到微波检波 信号的 10% ) : 1 路为 56 n s, 2 路为 22 ~ 24 n s。
1 引言
近几十年来, P I 波导 N 开关的品种和规格很多。 开关由于具有插入损耗小的优点, 是微带开关不能 取代的, 尤其是用于波导系统中, 可使整体结构紧 凑, 连接可靠。

超宽带吸收性单刀双掷开关的研究

超宽带吸收性单刀双掷开关的研究

关断态优化后电路的驻波系数
3.2单刀双掷开关
RF/output1 V2 V1 RF/input V2 V1 RF/output2
接通态优化后电路的插损、回损和隔离度
电路输入端的驻波系数
结论
仿真优化的过程主要是对微带线的长、宽进行调 整以满足开关的性能参数要求,当选定了场效应 管的模型参数后,其性能也随之固定下来。除了 对电路参数进行调整以外,合理的拓扑结构也能 使开关性能有质的飞跃,根据性能侧重点的不同, 可以选择不同类型的拓扑结构。本设计的最终仿 真结果为在工作频率要求内,开关的插入损耗小 于4dB,隔离度大于40dB,驻波比小于1.8。 由上面的仿真结果可知各项性能均满足设计要求, 因此证明此拓扑结构和参数选择合理。
若从电路性能来分,开关有反射型开关、吸收 型开关、滤波型开关、谐振型开关、阵列式开 关等。反射型和吸收型是两种最常用的开关, 两者的电路拓扑基本一致,唯一的区别是有无 吸收电阻。 反射式开关采用的是开关处于“关断”状态时 将微波信号全部反射回输入端口。而吸收式开 关,又叫匹配式或者非反射式开关,采用的是 在输出端加上个50 Ω的负载,目的是让开关 处于“关断”状态时,输出端处于50 Ω负载 状态,将泄漏的输入信号吸收掉,这种开关具 有良好的关态驻波性能。
Vc
RFinput
RFoutput
Vc
Vc
RFoutput1 RFinput
RFoutput2
开关若是按照其拓扑结构的不同则可以分为串联、 并联以及串并联开关。
Vc
RFinput Vc RFoutput
RFinput
Vc
RFoutput
MESFET_1 RFinput
Vc
MESFET_2

单刀多掷开关的机电一体化设计

单刀多掷开关的机电一体化设计

( 1 .N a n j i n g R e s e a r c h I n s t i t u t e o fE l e c t r o n i c s T e c h n o l o g y , N a n j i n g 2 1 0 0 3 9 ,C h i n a ;
a n d f l e x i b l e d r i v i n g,g r e a t l y r e d u c e d v o l u me,we i g h t a n d c o s t a n d be t t e r r e l i a bi l i t y .Du r i n g t h e s wi t c h i n g r o t a — t i o n,t h e s wi t c h c a r r i e s h i g h po we r b u t h a s l o w i n s e r t i o n l o s s a n d l o w VS W R. A s a mp l e s wi t c h i s p r o d u c e d, t h e e x p e ime r n t r e s u l t s v e r i i f y t he f e a s i b i l i t y o f t he d e s i g n .
( 1 .南 京 电子技 术研 究所 , 江 苏 南京 2 1 0 0 3 9 ; 2 .南 京大 学 电子工程 学 院 , 江苏 南 京 2 1 0 0 0 0 ) 摘 要: 设 计 了一种 高功 率波 导单 刀 多掷 开 关 , 将 大功 率波 导旋转 关 节技 术 与传 统 电动波 导开 关技 术相
t h r o w s wi t c h a r e r e p l a c e d wi t h o ne s i n g l e — p o l e mul t i - t h r o w s wi t c h.Th e s wi t c h h a s s i mp l e s t r u c t u r e,c o n v e n i e n t

单刀双掷开关在自动增益控制电路中的应用

单刀双掷开关在自动增益控制电路中的应用

单刀双掷开关在自动增益控制电路中的应用作者:莫骊来源:《硅谷》2013年第02期摘要:自动增益控制电路(AGC)是微波接收机中常用的一种电路。

为了提高器件使用效率,优化端口驻波匹配,可以使用单刀双掷开关来实现AGC电路。

单刀双掷开关采用PIN 二极管制作,其插入损耗小、隔离度较高、并且端口驻波较好。

该开关采用串并联电路方式,并利用Ansoft公司的Serenade软件对其进行仿真优化,电路基板使用Rogers的RT5880板材。

经过实际测试,该AGC电路的工作频率为9.5~10.5GHz,正常支路插损小于4dB,带内平坦度0.5dB,输入输出驻波比小于1.6。

关键词:自动增益控制;单刀双掷开关;PIN二极管;插入损耗;隔离度0 引言自动增益控制电路(AGC)在微波接收系统中应用广泛。

随着无线电技术的发展,以及为了适应日益复杂的电子战的需要,对接收机的线性度、动态范围、灵敏度、抗干扰能力等方面的性能和指标提出了越来越苛刻的要求。

由于天线接收到的有效信号功率会在一定范围内变化,同时接收到的干扰的功率也有可能变化[1]。

为了提高接收机的动态范围,需要自动增益控制电路将天线接收到的不同功率的信号放大到接收机线性工作所需的最优功率。

另外,接收机工作时,由于电源电压的不稳定、环境温度的变化、电路工作参数的变化等,都可能引起接收机增益的不稳定,用AGC可以补偿这种增益的不稳定[2]。

实现AGC的方法有很多种,常规是使用数控衰减器,但是数控衰减器通常有好几位步进,对于只需一位AGC控制的接收机来说造成电路上的浪费。

并且数控衰减器往往是宽带匹配,在所需使用的频段端口驻波可能并不理想。

使用两个单刀双掷开关串联加上衰减器的电路方式来实现一位AGC控制功能,可提高器件使用效率,优化端口驻波匹配。

在微波高频段电路中经常采用PIN二极管来实现单刀双掷开关。

与MESFET和PHEMT器件相比较,PIN二极管具有插入损耗低、截止频率高、功率容量大的特点[3],特别适合于制作性能优异的微波控制电路。

5mm高隔离鳍线单刀双掷开关

5mm高隔离鳍线单刀双掷开关
的鳍 线开 关也 较常 见 。在 文献 中 , 为 81T l 多 I 和3mY TI 1 l
成熟的鳍线混合集成工 艺, 采用并联梁式 引线 PN I 二极管 形式 , 通 过 鳍线 夹 缝 中一 种 新颖 的 电路 结 并 构 , 效 抑 制 了 夹缝 能 量 的 泄 露 。经 加 工 测 试 , 有 在 5 0~5 H频 带 内 , 6G z 获得 了优 良的低 插损 、 高ห้องสมุดไป่ตู้ 离特 性 。该 开 关 模 块结 构 简 单 , 能 优 良, 于实 现 , 性 易 满 足 了工程 应用 需求 。
(otw s C iaIstt o l t n eh o g , hnd 10 6 C ia Suh et hn tu f e r i T cnl y C egu60 3 , hn ) n i e E co c o A s a tI i ppr a5 m ( bt c: t s ae, m U—bn )S D Snl o obe h w wt ou s ei e r nh ad P l i e—P l D u l —T r )si hm d l i ds nd T( g e o c e g
第5 0卷 第 8 期
21 00年 8 月
电讯 技 术
Tee o lc mmu iain En e fn nc to on e g i
V0 . 0 No 8 15 .
Au g.20 0 1
文章编 号 :0 1 9 X(00 0 10 —83 2 1 }8—0 3 14—0 4
A m m — a d Hi h — s l to n i e 5 -b n g —io a i n Fi ln
Sn l —P l Do be—T r w( P ige oe u l h o S DT)S i h wt c

单刀双掷开关

单刀双掷开关

电学中单刀双掷开关的运用很多,其中之一就是可以用于两地控制同一个用电器。

曾想过做一块模板,将电路展示出来,但苦于实验室只有一个单刀双掷开关;民用开关由于有面板盖住,根本无法看清里边掷刀与触点间的变化,所以习惯了在纸上做实验,在黑板上演实验。

但现在的学生理解力要打点折扣,如果再这样做的话,恐怕只有老师一个人能理解了。

今天到初三组办公室,看到赖老师和他的伙伴们将两个单刀开关合并做了一个单刀双掷开关,用它们来模拟生活中异地控制一灯,效果非常好。

这是厂制单刀双掷开关
这是自制单刀双掷开关
灯灭
灯亮。

单刀双掷开关在自动增益控制电路中的应用

单刀双掷开关在自动增益控制电路中的应用

0引 言
自动 增 益 控 制 电 路 ( A G C )在 微 波 接 收 系 统 中 应 用 广 泛 。 随 着 无 线 电 技 术 的 发 展 , 以 及 为 了适 应 日益 复 杂 的 电 子 战 的需 要 , 对 接 收机 的 线 性 度 、 动 态 范 围 、 灵 敏 度 、 抗 干 扰 能 力 等 方 面 的 性 能 和指 标 提 出 了越 来 越 苛 刻 的要 求 。 由于 天 线 接 收 到 的 有 效 信 号 功 率 会 在 一 定 范 围 内变 化 , 同 时 接 收 到 的干 扰 的 功 率 也有可能变化[ 1 ] 。为 了提 高 接 收 机 的 动 态 范 围 ,需 要 自动 增 益 控 制 电路 将 天 线 接 收 到 的 不 同 功 率 的信 号 放 大 到 接 收 机 线 性 工 作 所 需 的 最 优 功 率 。另 外 , 接 收 机 工 作 时 , 由于 电源 电 压 的 不 稳 定 、环 境 温 度 的 变 化 、 电 路 工 作 参 数 的 变 化 等 ,都 可 能 引 起 接 收机 增 益 的不 稳 定 ,用A G C 可 以补 偿 这种 增 益 的不 稳 定 [ 2 ] 。 实 现A G E 的 方 法 有 很 多 种 , 常 规 是 使 用 数 控 衰 减 器 , 但 是 数 控衰减 器通 常有 好几位 步进 ,对于只 需一位A G C 控 制 的接 收 机 来说造成 电路上的浪 费。并且数控衰减 器往往是 宽带匹配 , 在 所 需 使 用 的频 段 端 口驻 波 可 能 并 不 理 想 。 使 用 两 个 单 刀 双 掷 开 关 串联 加 上 衰 减 器 的 电 路 方 式 来 实 现 一 位 A G C 控 制 功 能 , 可 提 高器 件 使 用 效 率 ,优 化 端 口驻波 匹配 。 在微 波 高频段 电路中经 常采用P I N 二 极 管 来 实 现 单 刀 双 掷 开 关 。 与M E S F E T 和P H E M T 器 件 相 比较 ,P I N 二 极 管 具 有 插 入 损 耗 低 、 截 止 频 率 高 、 功 率 容 量 大 的特 点 [ 3 ] , 特 别 适 合 于 制 作 性 能优 异 的微 波 控 制 电路 。

24~30 GHz GaN HEMT 单片集成单刀双掷开关

24~30 GHz GaN HEMT 单片集成单刀双掷开关
研究大功率高效率毫米波集成前端具有广阔的应用前景.近期研究表
明,GaN 开关也可实现良好的插入损耗和隔离度性能.因此,利用 GaN
单片微波集成电路技术( MMIC) 实现射频开关并与 GaN 功率放大器
和低噪声放大器实现单片集成,可在大功率毫米波前端方面获得更
优的性能 [6] .2015 年中国电子科技集团公司第十三研究所的郭丰强
米波与太赫兹重点实验室,广州,510641
2 琶洲实验室 智能感知与无线传输中心,
广州,510330
3 南京理工大学 电子工程与光电技术学院,
南京,210094
其衬底的热导率以及击穿电压较低,导致功率密度不及 GaN 开关.由
于宽禁带半导体 GaN 在大功率射频功放的功率密度以及效率等方面
具有显著优势,成为近年来的研究热点.随着 5G 毫米波技术的发展,
构,该开关使用串联晶体管感性谐振结构,33 ~ 39
GHz 频带内实现了插入损耗为 1 1 dB,隔离度为 22
445
板减少对地寄生电感.采用 AlGaN / GaN 异质结高电
子迁移率晶体管 ( HEMT) 作为开关器件, 具有 100
nm 栅长的蘑菇型栅极,使用再生长的欧姆接触减小
源极接触电阻,特征频率( f t ) 和最大振荡频率( f max )
工艺实现 [4⁃5] . CMOS 开关以其成熟的工艺技术,可以做到易集成、低
成本但是其器件的击穿电压低,功率容量受限.GaAs 开关拥有较低的
插入损耗以及隔离性能,但相较于近年来发展起来的 GaN 开关技术,
收稿日期 2021⁃07⁃03
资助项目 国家重点研发计划(2018YFB180200
2) ;广东省“ 珠江人才计划” 引进创新创业团

单刀双掷(也称单开双控)开关在照明电路中的应用

单刀双掷(也称单开双控)开关在照明电路中的应用

单刀双掷(也称单开双控)开关
在照明电路中的应用
江苏省泗阳县李口中学沈正中
照明电路中的墙面板开关,一般有单(一)开单(一)控开关(也称单刀单掷开关)、双(两)开单(一)控开关、三开单(一)控开关、四开单(一)控开关、单(一)开双控开关(也称单刀双掷开关)、双(两)开双(两)控开关、三开双(两)控开关、四开双(两)控开关,这里的“单(一)开、双(两)开、三开、四开”是指开关的个数。

双控开关可以作单控开关用,但单控开关不能作双控开关用。

单开双控开关接线原理图如下:
单开双控实物接线图如下:
下图是单开双控开关的实物图
下图是双开双控开关的实物:
注意,双控开关有3、6、9、12、……个接线孔的,买开关时要看清楚。

一开双控开关有四种接法,见下图。

上图中的四种接法虽然能达到控制灯的开与关,但前两种不太安全,不建议使用这两种方法。

因为灯关掉后,灯的两边(有可能)是火线,如果用的是日光灯,或节能灯,在关掉后晚上会有微光闪烁。

以下是单开双控开关和双开双控开关的混合应用。

下图是三处双控开关任意控制通一盏灯的接法。

下图是五处双开双控开关任意控制通一盏灯的接法。

从上图可以看出,应用双开双控开关可以实现多只开关任意控制通一盏灯。

单刀双掷开关实验报告(3篇)

单刀双掷开关实验报告(3篇)

第1篇一、实验目的1. 理解单刀双掷开关(SPDT)的工作原理。

2. 掌握单刀双掷开关在电路中的应用。

3. 通过实验验证单刀双掷开关在不同电路状态下的功能。

二、实验原理单刀双掷开关(SPDT)是一种电子开关,具有一个公共端和两个可选择的连接端。

当开关处于不同位置时,公共端可以分别与两个连接端之一连接,从而实现电路的切换。

SPDT开关广泛应用于音频、视频、通信等领域。

三、实验器材1. 单刀双掷开关(SPDT)1个2. 欧姆表1个3. 直流稳压电源1个4. 电阻1kΩ、10kΩ、100kΩ各1个5. 电容0.1μF、1μF各1个6. 电路板1块7. 连接线若干四、实验步骤1. 搭建实验电路:将电阻、电容、直流稳压电源和单刀双掷开关按照图1所示连接。

2. 检查电路:使用欧姆表测量电路各部分的电阻值,确保电路连接正确。

3. 电路状态1:将单刀双掷开关的公共端与10kΩ电阻连接,另一端连接到直流稳压电源的正极。

观察电路状态,记录电阻两端的电压值。

4. 电路状态2:将单刀双掷开关的公共端与1kΩ电阻连接,另一端连接到直流稳压电源的正极。

观察电路状态,记录电阻两端的电压值。

5. 电路状态3:将单刀双掷开关的公共端与0.1μF电容连接,另一端连接到直流稳压电源的正极。

观察电路状态,记录电容两端的电压值。

6. 重复步骤3-5,将公共端分别与10kΩ电阻、1kΩ电阻、100kΩ电阻和0.1μF 电容、1μF电容连接,观察并记录电路状态。

五、实验结果与分析1. 实验结果:(1)电路状态1:电阻两端的电压值为直流稳压电源的输出电压。

(2)电路状态2:电阻两端的电压值为直流稳压电源的输出电压。

(3)电路状态3:电容两端的电压值为直流稳压电源的输出电压。

2. 分析:(1)在电路状态1和2中,由于电阻的阻值较大,电流较小,因此电阻两端的电压值接近直流稳压电源的输出电压。

(2)在电路状态3中,由于电容的电容值较大,电流较小,因此电容两端的电压值接近直流稳压电源的输出电压。

双通道单刀双掷模拟开关的设计的开题报告

双通道单刀双掷模拟开关的设计的开题报告

双通道单刀双掷模拟开关的设计的开题报告题目:双通道单刀双掷模拟开关的设计1. 研究背景模拟开关是电路中常见的一种模块,用于在不同的电路之间进行连接或断开,实现信号的转换和控制。

在实际应用中,双通道单刀双掷模拟开关可以用于音频、视频、通信等领域。

该模拟开关的设计有助于提高信号的传输效率和降低信号失真率,同时提高了应用的稳定性和可靠性。

2. 研究目的本研究旨在设计一种双通道单刀双掷模拟开关,通过研究其设计原理,实现对模拟信号的高速传输和转换。

同时,通过对模拟开关的模拟仿真和实验验证,确定其性能的可靠性和适用范围。

3. 研究内容(1)双通道单刀双掷模拟开关的基本原理和设计思路。

(2)原理图设计和PCB布局设计。

(3)对双通道单刀双掷模拟开关进行仿真与测试。

(4)对双通道单刀双掷模拟开关的性能进行评估和分析。

4. 研究方法(1)研究文献资料调研。

(2)采用Multisim等仿真软件对电路进行仿真验证。

(3)采用Altium Designer等软件进行PCB设计和布局。

(4)采用示波器、信号源、频谱分析仪等测试设备对样机进行性能测试。

5. 预期成果开发一种基于双通道单刀双掷模拟开关的电路设计方案,提出符合实际应用需求的方案。

同时验证开发的电路设计的可行性和有效性,并分析性能指标。

同时,本研究将为模拟开关的设计及其应用领域做出一定的贡献。

6. 论文大纲(1)绪论(2)模拟开关的基础知识和发展历程(3)双通道单刀双掷模拟开关的设计原理和实现方式(4)电路设计方案(5)电路仿真和分析(6)PCB设计和布局(7)样机测试和数据分析(8)结论与展望7. 研究进度安排(1)文献调研:2021年1月至2021年2月(2)电路原理图设计和PCB布局设计:2021年3月至2021年5月(3)电路仿真和分析:2021年6月至2021年7月(4)样机测试和数据分析:2021年8月至2021年10月(5)论文撰写和答辩:2021年11月至2021年12月。

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浅谈单刀双掷开关的应用之一
某杂志2003.6.p46登载《巧用单刀双掷开关》一文,仅举两例“用单刀双掷开关测量未知电阻rx”。

如图1所示的方案:当单刀1触3时“电流是上进下出表v的”;当1触2时“电流是下进上出表v的”,故该方案不能采用!而如图2所示的测试电路,实质是把两个简单电路视为一个并联电路!由于实验原理涉及闭合电路欧姆定律,故该方案实属纸上谈兵!拙文以两幅电路图为例,简介“单刀双掷开关在测量未知电阻rx电路中的应用”,不当之处敬请各位师长施教。

我们认为测量未知电阻rx必须注意如下几个点:
⑴实验原理:必须遵守闭合电路欧姆定律!当只给一块表v不准使用表a时,用测量值表达的测量结果,需要依据“ix=i0或u=ux+u0”串联电路特点;而只给一只表a不准使用表v时,用测量值表达的测量结果,还需要依据“ux=u0或i=ix+i0”并联电路规律。

此时仅书写“∵i=u/r、∴r=u/i”是不完整的。

⑵选用器材:由于滑动变阻器的说明书里已注明:“总阻值误差为±8%”;电阻圈的说明书里也写着:“产品出厂前电桥测定,阻值允许误差不大于±1%”。

我们曾对实验室三种滑动变阻器普测表明:80%以上δr > 5%!故知绝不能使用滑动变阻器替代电阻圈做测定性实验!
⑶设计方案:应遵循“低电压弱电流”的原则,其好处有:
①在通电时间一定时,每次消耗的电能少,若用干电池做此实验,
电源电压衰减能慢些;
②能减小由于电流的热效应而使rx值变大、减小电阻发热而产生的误差;
③每次实验电压均低于3v,能使表v选用“0~3v”量程、表a选用“0.0~0.6a”量程,从而提高了测量的准确度;
④能使学生进一步学“会使用电流表和电压表”、正确读取测量值。

⑷读取数据:实验室里配备的表a和表v,准确度都是2.5级即为2.5%,当指针满偏时“允许误差多达±0.75个分度值”(小格)!所以在有多只电表的实验里,一定要通过滑动变阻器的调节,使它们的指针以偏转幅度较大的为基准,都能靠近、不一定都能指在某一条刻线后再读数。

例1.如图3所示:只给一块表v和已知阻值的电阻圈r0、不准改动电路连接导线,使用干电池做电源(以下均相同),测未知电阻rx阻值的基本要求是:r0和rx必须串联接在电路中,且不准用导线或开关把它们其中的任意一个“短接”起来!
方案⑴:闭合开关s(以下均省略),先使单刀双掷开关(以下简称“单刀”)2触1、5触4后,移动滑动变阻器的滑片(以下简称“滑片”),直到表v示数等于某一计算方便的值为u0时,滑片位置不动测取u0后,再立即使2触3、5触6测取ux,,则rx=ux/u0·r0(注:应该移动滑片测取三组对应的u0和ux、再算出rx的平均值,以下均省略。

而rx 和r0限定选用5ω、10ω和15ω三种规格的电
阻圈、下同。

建议:①若选用5ω和10ω串联时,总电压u的参考值可选取:0.4v、0.6v、0.8v、1.0v、1.4v和1.6v;②若选用5ω和15ω串联时,总电压u的参考值可选取:0.3v、0.6、0.9、1.2v、1.5v和1.8v;③若选用10ω和15ω串联时,总电压u的参考值可选取:0.6v、1.2v、1.8v、2.4v和3.0v。

总之串联电路两端的总电压均不高于3v,要确保表v能选用“0~3v”的量程)。

方案⑵:先使单刀2触1、5触 4后移动滑片,直到表v示数等于某一计算方便的值为u0时,滑片位置不动测取u0后,滑片和单刀2的位置不动、再立即使5触6测出r0和rx两端的总电压为u,则rx=(u-u0)/u0·r0。

方案⑶:先使单刀2触3、5触6后移动滑片,直到表v示数等于某一计算方便的值为ux时,滑片位置不动测取ux后、滑片和单刀5的位置不动,再立即使单刀2触1、测出r0和rx两端的总电压为u,则rx=ux / (u-ux)·r0。

思考题:用图3你能探究出:“串联电路的电压特点和总电压的分配规律”吗?
例2.如图4所示:只给一块表a和已知阻值的电阻圈r0,测未知电阻rx阻值的前提条件是:r0和rx一定要并联接在电路中、且各支路必须同时处于通路状态!
方案⑴:先使单刀2触3、5触6后移动滑片,直到表a示数等于某一计算方便的值为i0时,滑片位置不动测取i0后,再立即使单刀2触1、5触4,测出rx的电流为ix,则rx = i0/ix·r0(建
议:①若选用5ω和10ω并联时,总电流i的参考值为:0.06 a、0.12 a、0.18 a、0.24 a、0.30 a和0.36 a;②若选用5ω和15ω并联时,总电流i的参考值为:0.08 a、0.16a、0.24 a、0.32 a、0.40a和0.48a;③若选用10ω和15ω并联时,总电流i的参考值为:0.10a、0.20a、0.30 a、0.40a、0.50a和0.60a;总之并联电路的总电流均不超过0.60 a!确保表a能够选用“0.0~0.6 a”的量程、能减小电流的热效应而产生的误差)。

方案⑵:先使单刀2触3、5触6后移动滑片,直到表a示数等于某一计算方便的值为i0时,滑片和单刀2的位置不动测取i0后、再立即使5触4,测出r0和rx的总电流为i,则rx=i0 / (i-i0)·r0。

方案⑶:先使单刀2触1、5触4后移动滑片,直到表a示数等于某一计算方便的值为ix时,滑片和单刀5的位置不动测取ix后、再立即使单刀2触3,测出r0和rx的总电流为i,则rx=(i-
ix)/ix·r0。

思考题:用图4你能探究出:“并联电路的电流规律和总电流的分配规律”吗?未尽事宜敬请参看拙文《浅谈单刀双掷开关的应用之二》。

以上谬误难免,敬请各位师长斧正。

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