集成电路及应用范文

导语：如何才能写好一篇集成电路及应用，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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1 SF5520的引脚功能

SF5520采用14脚双列塑封，其管脚排列如图1所示。各引脚的功能如下：

1脚：辅助运放输出；

2脚：辅助运放同相输入；

3脚：辅助运放反相输入；

4脚：内部相敏整流器输入；

5脚：内部相敏整流器输出；

6脚：内部相敏流器参考信号输入；

7脚：接地；

8脚：二分之一基准电压；

9脚：信号发生器输出；

10脚：信号发生器输出（与9脚反相）；

11脚：内部运放反相输入端；

12脚：基准电源；

13脚：信号发生器外接电容；

14脚：电源。

2 SF5520的结构原理

图2是SF5520的内部等效电路框图，它由滤形发生器、相敏整流器、偏置电路及辅助运放组成。图中，芯片内部的电阻除R7、R8为5kΩ以外，其余均为10kΩ。

SF5520内部有一个谐波含量小于5%且具有一定负载能力的正弦波信号发生器，其输出可用于对差动变压器初级绕组提供驱动。它由三角波信号发生器B1、波形转换电路B2及信号输出级A1、A2等组成。三角波信号发生器的振荡频率与外接电容C1有关，通过改变该电容值可使输出信号频率在1~20kHz之间调节。振荡频率f与外接电容C1之间存在下列关系：

f=110/C1

式中：f的单位是Hz，C1的单位是μF。

    SF5520内部的相敏整流电路由运放A3、A4及可控电子开关B4组成。其中由运放A3组成电压跟随器，以提高相敏整流电路的输入阻抗；A4及电阻R1~R4组成换向放大器，其工作状态由电子开关B4控制；可控电子开关由输入信号控制，输入信号的不同极性可导致电子开关的导通与截止。

偏置电路（B3）可为SF5520内部各单元电路提供稳定的工作电压，以保证电路能稳定可靠地工作，同时还确保输出信号的动态工作范围。

此外，SF5520内部还设置一个独立的运算放大器（A5），该放大器可为实际应用提供极大方便。

3 SF5520的技术参数

SF5520的主要技术参数如下：

振荡频率：1~20kHz，由外接电容确定。

输出信号失真：小于5%，典型值4%。

输出电流：典型值15mA，最小值8mA。

外接负载阻抗：小于1kΩ。

输入电压：最小值4.5V，最大值5.5V。

输入电流：典型值300μA，最小值100μA，最大值1mA.

线性误差：典型值0.05%，最大值0.1%。

单电源：5~20V；双电源：±2.5~±10V。

电源电流：典型值15mA，最大值20 mA。

基准电压：最小值5V，最大值与电源电压相同。

增益：典型值为100000倍。

输入失调电压：最小值-10 mA，最大值+ 10mA。

输出电压摆幅：最小值1.5V，最大值为电源电压-1.5V。

输出短路电流：典型值50 mA。

典型功耗：小于220 mW，极限耗散功率为840 mW。

环境温度：0~70℃。

存储温度：-65~125℃。

4 SF5520的应用电路

差动变压器式传感器属于互感式传感器。它本身是一个变压器，其原边是一个绕组接入激励信号，副边有两个相同的绕组反向串接以获得输出信号。铁芯的一端与被测物体连接，当被测物体移动时，就会因铁芯的移动使逼边两绕组与原边绕组的互感不同而引起输出信号变化。将SF5520与差动变压器配合使用可组成电动执行器中的位置发送器，其电路十分简单，且调试方便，性能优良。图3是一种可接浮地负载的位置发送器电路，图中，R3、C2组成移相电路，其作用是使相敏整流器的参考信号（差变的激励信号）与输入信号（差变的输出信号）相位一致，从而改善电路的性能，R3的参考值为20k℃,C2的参考值为0.02μF。R2、C1组成无源滤波电路，用于对相敏整流器输出信号加以滤波。辅助运放A5可与调恒流管CRD等可组成V/I转换电路，可对相敏整流器的输出信号进行转换，以输出0~10mA的直流电流作为位置发送器的输出信号。由图可知：

（IL+IH）（R0+RWL）=V5

IL=[V5/（R0+RWL）]-IH

式中，V5为相敏整流器输出端5脚的电压，IH为可调恒流管CRD的输出电流。由上式可知，改变IH可使电路的输出电流为零，因此，调节RWO可调节电路的输出零位，而改变电闰器RWL可调节电路输出电流的量程。图3电路能输出0~10mA的电流信号，可作为II型仪表中电动执行器的位置发送器。

    在图3电路中，由于位置发送器的输出端负载不能接地，这给某些应用带来不便。一种能对地输出0~20mA电流信号的位置发送器电路如图4所示，该电路既可用于II型仪表，也可用于III型仪表。图中，由SF5520内部辅助运放及电阻、电容等元件组成的二阶有源滤波器，可对相敏整流器的输出信号进行更有效的滤波，从而改善电路性能。由双运放LM358（A6、A7）组成的V/I转换电路，可将相敏整流器的输出电压转换电路信号，输出的直流电流信号可接地负载。电位器RW用来调节输出电流的零位，改变电阻R0可调节输出电流的量程。

在上述应用电路中，差动变压器的激励信号的采用电压信号，这种方法的主要缺点是在环境温度发生变化时会产生测量误差。

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关键词：数字集成电路；应用；前景

中图分类号：TN702 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）19-4476-02

集成电路从60年代开始发展至今，其规模大致上遵照摩尔定律发展[1]，即芯片上的晶体管数目每隔18个月就翻一番或每三年翻两番。目前单个的芯片上已能够制作上百万个晶体管的一个完整数字系统或数/模混合的电子系统。集成电路的特征尺寸已发展至纳米水平。伴随着数字集成电路技术的越来越成熟，它于人们的生产以及生活中的应用也越来越广泛，对数字集成电路在生活应用中的进一步探究也就越来越有必要。该文将从数字集成电路的基本结构和分类这些方面对其原理进行比较详细的介绍，然后重点讨论和探究它的实际应用，最后将结合数字集成电路在生活当中的实际应用设计出一个利用数字集成电路原理制成的流水灯。

1 数字集成电路的基本原理

数字集成电路是将元器件和连线集成于同一半导体芯片上而制成的数字逻辑电路或系统[2]。

数字集成电路基本电路符号如图1所示，它有输入、输出、电源和接地四个端口。数字集成电路具有静态特性以及开关特性，表示静态特性的参数有输入电压、输出电压、输入电流和输出电流等。

图1 数字集成电路基本电路符号

集成电路正常工作的时候，输入电压有高电平输入电压和低电平输入电压，使用最小值表示，表示能判断高电平的最低输入电压，因此，在高电平给定时，需高于的电压，用最大值表示，表示能判断低电平时的最大输入电压，因此，在低电平输入电压给定时，需低于的电压。

输入电流有高电平输入电流和低电平输入电流，都是表示集成电路输入端加上电压时，流经输入端的电流。其中表示输入端加上最大输入电压时的电流，表示输入端加上规定高电平输入电压时的电流，表示输入端加上规定低电平输入电压时的电流。CMOS输入电流几乎等于0，因此，只用表示。集成电路的输入电流随类型不同而不同。

2 数字集成电路应用

2.1 多路自动巡检控制器

在一些电子仪表较密集的工业控制和自动检测系统中，经常会使用多台同种检测控制仪表，对不同的处所和位置进行检测和控制。为了达到对这些仪表的集中监测的目的，通常会采用一台多路自动巡检控制器。它能对被控通道自动巡检，并将被控通道用数字显示器显示出来。它既可以作为自动巡检，又可以转换为手动巡检，使用起来相当的方便。

电路组成，它主要由脉冲发生器、计数器、通道转换器和通道显示器等组成。

2.2 绕线机电子计数器

普通的绕线机一般采用机械传动的指针式计算器来进行计数，由于存在传动齿轮的磨损和固有机械间隙，有时很难做得到准确计数。接下来要介绍的电子计数式绕线机，则采用了接触式的光电传感器来触发电子计数器进行计数，所以准确度比较高。此外，由于使用了具有加减功能的电子计数器，所以在绕线过程中出现纠错重绕的时侯，计数器仍然能够对实际绕组数进行加减，它的计数精确度高，使用方便。

在绕线轴加装的圆盘上有一个长孔，该孔与光电传感器对应，当绕线机旋转时，每转一周，光电传感器就被触发一次。先被触发的传感器进行加减识别功能，后被触发的传感器则输出计数脉冲。

2.3 数字集成电路在军事方面的应用

自从20世纪60年代第一块集成电路问世以来，以集成电路为核心的微电子技术发展迅速，并促进了通信技术、计算机技术和其他电子信息技术的快速发展，对人类社会的经济繁荣、社会进步、国防建设及日常生活都产生巨大影响[3]。

战术通信指在作战地域内指挥一个战役或战斗所使用的通信，主要是无线通信。目前，新军革以信息化为核心的，作为各作战分队的连接纽带，战术通信的关键性作用日渐彰显。和其他的电子设备相同，微电子器件也大量应用在战术通信装备中，微电子技术在战术通信的发展过程中发挥着至关重要的推动作用[4]。在战术通信装备里，嵌入式微处理器、数字信号处理器和可编程逻辑器件是一种重要的数字集成电路。嵌入式微处理器用来完成整机的主控和运行各种应用软件，数字信号处理器用来完成运算流程复杂的基带数字信号处理，可编程逻辑器件用来完成对运算能力要求较高的中频数字信号处理。

2.4 基于数字集成电路的交通灯

随着经济社会的到来，各国的车辆数量也不断上涨，这就势必带给城市交通不少难题，例如：交通堵塞日益严重，交通事故不断增加，交警任务更加繁重等等。为了解决这些的困难，我国以及国外都加快了在交通事业方面的研究步伐，尤其是在控制交通信号灯方面。下面将介绍的就是数字集成电路在交通灯中的使用。

数字集成电路在交通信号灯控制器中的使用原理：

交通灯控制器主要包括显示器、上控制器、计数器、信号发生器、译码电路和置数器，首先上控制器接收特殊状态命令或者接收清零命令，一方面显示在显示器上，一方面发出信号至信号灯译码驱动电路，即南北大道信号或者东西大道信号，一方面发出信号至置数器，接着计数器综合考虑置数器的信号和时钟信号发生器发出的信号，把信号传送给译码器，最后显示在显示器上。

一般十字路口的交通情况和主控制器的设计关系为：

1）当东西大道通行时，绿灯亮，南北大道禁行，红灯亮，时间延迟为40秒：

2）当东西南北大道都禁行时，东西大道黄灯亮，时间延迟为5秒；

3）当东西大道禁行时，红灯亮，南北大道通行，绿灯亮，时间延迟为30秒：

4）当东西南北大道都禁行时，南北大道黄灯亮，时间延迟为5秒。

然后就是回到第一种情况开始循环执行。我们可以把这四种状态分别设为：S=000，S=001，S=010，S=011，另若有特殊情况，如遇到交通事故，警车或者救护车通过，其对应状态设为S=l00，根据以上的状态分析，我们可以用两片74LSl92来实现这样的功能。

3 总结

本文首先对数字集成电路意义和原理进行了介绍，接着重点阐述了许多在我们的工、农业以及生活上基于数字集成电路的一些应用，例如绕线机电子计数器、交通灯等。随着社会的不断进步，科技的不断腾飞，越来越多的先进设备将会运用到我们的生活当中，未来我们将会见到更多数字集成电路产品在我们生活当中的应用，便利我们的生活。数字集成电路虽然只是一个元件，但是将他创造性地应用于产品制作时，它将变成又一件便利我们生活的新产品。因此，想为我们的生活设计一些新颖舒适的产品，那么我们也必须首先懂得它的内在含义和广泛应用。

参考文献：

[1] Moore G E.Cramming more components onto integrated circuits[J]. Electronics，1965，38（8）：114-117.

[2] 王红.集成电路技术发展动态[J].微电子学，2007，37（4）：515-522.

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摘要集成电路产业的发展，促使人才需求量增加。本文通过对我国市场调查，得出应用型集成电路设计人才是该行业目前大量需求的人才，并从几个方面进行分析。

关键词应用型人才IC设计需求分析

随着我国IC产业的迅速发展，相应人才的需求量也日益增加。根据上海半导体和IC研讨会公布的数据，08年中国IC产业对设计工程师的需求将达到25万人，但目前国内人才数量短缺这个数字不止几十倍。例如我们熟知的威盛虽然号称IC设计人才大户，但相对于其在内地业务发展的需要还是捉襟见肘，其关联企业每年至少需要吸纳数百名IC设计人才，而目前培养规模无法满足。而在人才的需求中，应用型IC设计人才更加受到欢迎。

一、IC设计人才短缺

2008年，全国集成电路（IC）人才需求将达到25万人，按照目前IC人才的培养速度，今后10年，IC人才仍然还有20多万人的缺口。这是08年4月21日在沈阳师范大学软件学院举行的国家信息技术紧缺人才培养工程——CSIP-AMD集成电路专项培训开班仪式上了解到的。同样有数据表明，近日，从清华大学、电子科技大学、北京航空航天大学了解到，目前全国高校设有微电子专业总共只有10余个，每年从IC卡设计和微电子专业毕业的硕士生也只有二三百人。在国内大约仅有不足4000名设计师，而2008年，IC产业对IC设计工程师的需求量达到25万－30万人。有专家预测，到2008年底仅北京市IC及微电子产业就将超过2000亿元人民币，而到了2010年我国可能需要30万名IC卡设计师[1]。未来我国IC卡设计人才需求巨大。目前中国每年从IC设计和微电子专业毕业的高学历的硕士生只有数百人。中国现有400多所高校设置了计算机系，新近又特批了51所商业化运做的软件学院。但这些软件学院和计算机系培养的是程序员。中国目前只有十来所大学能够培养IC设计专业的学生。因此IC设计专业人才处于极其供不应求的状态。可以这样说，这是因为我国很大程度上是没有足够的IC设计人才。

专家指出，我国IC设计人员不足的一个重要的原因是IC设计是新兴学科，国内在此之前很少有大专院校开设IC设计专业，现在从事IC设计专业的人才，大部分是微电子、半导体或计算机、自动控制等相邻领域的理工专业毕业生，但是和实际的IC工作比起来，还是有差距，学校并不了解企业需要的是什么样的人才。所以，许多IC设计企业只能经常从应届毕业生中直接招聘人才再进行培训。此外，IC设计的实验环境要求，恐怕所有的高校都没有能力搭建。据了解，建一个供30人使用的IC实验室，光是购买硬件设备就需要15万美元。

最新研究指出：到2010年中国半导体市场将占世界总需求量的6％，位居全球第四。未来几年内中国芯片生产有望每年以42％的速度递增，这大大高于全球10％的平均增长速度。仅就IC卡一项来看，我国IC卡设计前景广阔。身份证IC卡的正式应用，将是十亿计的数量，百亿计的销售额，此外读卡机及其系统将有成倍的产值。半导体理事长俞忠钰说，2002年全国的IC设计单位已达到了240家，根据北京市发展微电子产业的建设规划，到2010年，北京市要逐步建成20条左右大规模高水平的芯片生产线，200家高水平的IC卡专业设计公司。据预测，北京市IC产业将超过2000亿元。巨大的商机也同时带来了市场对IC卡设计人才的巨大需求。

二、应用型IC设计技术人才需求日切

IC产业飞速发展，现在的焦点已经移到了IT产业的核心技术IC设计上。据北京半导体协会负责人董秀琴表示，IC卡设计工程师在软件行业是现在公认的高收入阶层。目前我国IC卡人才缺口巨大，在我国的高等教育里，这一块发展十分缓慢。按照中国现在的市场行情，一个刚毕业、没有任何工作经验的IC设计工程师的年薪最少也要在8万元左右。为什么会出现这样的情况呢？董秀琴讲，这是因为一方面是现有IC设计人才的严重缺乏；另一方面是国内外市场对IC卡设计人才尤其是合格的IC设计师的大量需求。

由此我们可以看出，对于应用型的设计人员来讲，是备受集成电路行业欢迎的。例如常见的EDA公司、IC设计服务公司、IC设计公司和IDM或Fundry4种类型的公司需要那些IC设计人才呢？他们需要的是熟悉IC设计的技术支持工程师,涵盖IC设计的所有方面,通常包括:系统设计、算法设计、数字IC前端逻辑设计与验证、FPGA设计、版图设计、数字IC后端物理设计、数字后端验证、库开发，甚至还有EDA软件的开发与测试,嵌入式软件开发等，其中对IC物理设计工程师的需求量会多一些[2]。

目前，需求量最大、人才缺口最大的主要有模拟设计工程师、数字设计工程师和版图设计工程师三类。另外，设计环节还需要工艺接口工程师、应用工程师、验证工程师等。IC版图设计师的主要职责是通过EDA设计工具，进行集成电路后端的版图设计和验证，最终产生送交供集成电路制造用的GDSII数据。版图设计师通常需要与数字设计工程师和模拟设计工程师随时沟通和合作才能完成工作。一个优秀的版图设计师，即要有电路的设计和理解能力，也要具备过硬的工艺知识。模拟设计工程师作为设计环节的关键人物，模拟设计工程师的工作是完成芯片的电路设计。由于各个设计企业所采用的设计平台有所不同，不同材料、产品对电路设计的要求也千差万别，模拟设计工程师最核心的技能是必须具备企业所需的电路设计知识和经验，并有丰富的模拟电路理论知识。同时还需指导版图设计工程师实现模拟电路的版图设计。

由此我们可以看出，在IC人才的需求中，应用型IC设计人才的需求更大，而且他们也是推动集成电路产业迅速发展的生力军。

三、以社会需求为导向，培养应用型IC设计人才

国家对IC卡设计人才培养也很重视。据北京半导体协会卓洪俊部长说，到2010年，全国IC产量要达到500亿块，销售额达到2000亿元左右，将近占世界市场份额的5％，满足国内市场50％的需求。同时，国务院颁布《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》的18号文件，支持和鼓励软件和IC产业加速发展，加快IC设计人才培养。

IC人才需求问题的解决首先还是从高校开始，2001年，清华大学微电子研究所开设了“集成电路设计与制造技术专业”第二学士学位班，2001年的IC专业二学位班已经有64名学员在读。清华大学还分别与宏力半导体、有研硅、首钢合作培养IC人才。2002年，成都电子科大也开始招收“微电子技术专业”的二学位学员，同时扩招微电子专业的本科生。为了更好地实施学校加速IC人才培养的战略，电子科大还成立了微电子与固体电子学院，并建立了面积为1500平米的IC设计中心。同济大学开始实施IC人才培养规划，提出了“研究生、本科生、高职生”的多层次培养体系。

作为人才培养的摇篮，高校在这一方面应进一步加快改革，制定可行的、新的人才培养计划，以社会需求为导向，加强教学、实验和实训投入，多渠道、多方式地进行应用型IC设计人才的培养。

参考文献

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关键词：相控阵收发组件；射频微波；集成电路设计；GaN工艺；高技术装备 文献标识码：A

中图分类号：TP391 文章编号：1009-2374（2016）35-0009-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.35.005

当前，微波单片集成电路已经在各类高技术装备中得到了广泛的应用，例如电子战系统、战术导弹、通信系统等。电路系统作为相控阵雷达的基础，电路组件的各个指标均会对雷达技术的发展造成影响，性能指标也影响着雷达的技术标准，体积和重量对雷达的成本、稳定性和小型化以及应用前景也有比较大的影响。而基于微波集成电路的设计可以有效降低雷达的重量、缩小雷达的体积、提高雷达的稳定性。

1 相控阵收发组件中应用射频微波集成电路的意义

1.1 射频损耗比较低，接收或者是发射的效率比较高

原来就有收发组件的可以直接连接天线，也可以直接做到天线上，从而使接收或者是发射信号的频率损耗得到有效控制。一般情况下，射频损耗要比无源相控小6～10dB，也就是灵敏度被提升了6～10dB，因此，在同样的发射功率下，雷达的最大探测距离会被提升70%左右。

1.2 提升了雷达分辨率

一般情况下，有源相控阵的信号带宽能够达到载波信号的1/5，而无源相控阵信号带宽的最大值仅为1/10左右，这就可以发现，有源相控阵雷达比无源相控阵雷达的频率高出很多。信号带宽增加以后，会给敌方跟踪造成严重的干扰，从而使雷达的抗干扰能力得到不断的提升。

1.3 实现了小型化和轻质化

单片微波集成电路被采用后，使雷达的体积得到了有效的缩减，使雷达的重量得到降低，从而使雷达成本得到了有效控制。

1.4 提高了可靠性

许多T/R组件分布在有源阵里，T/R组件出现问题的数目在10%左右的时候，雷达距离变化不明显；问题数目在5%之内的时候，副瓣电平变差不明显，所以有源相控阵雷达系统要比无源相控阵雷达系统的可靠性高出一个数量级。

1.5 多功能性

多个接收波束的自适应控制以及数字波束的构成都可以得到较好的实现，还可以将多功能进行较好的实现。

2 氮化镓工艺在射频微波集成电路设计中的应用

2.1 设计优点

在国民经济中，射频微波单片集成电路发挥的作用至关重要，尤其是在军事领域和通信领域中所发挥的作用特别重要。在民用通信行业中，硅基CMOS的RFIC占据着核心位置，尤其是在无线局域网中应用最为普遍，如今在军事领域中占据主导位置的则是化合物半导体。化合物半导体器件中磷化铟（In P）和砷化镓（Ga As）的特征频率基本可以实现280GHz，然而两种材质的输出功率比较有限，磷化铟（In P）的最佳值为1.5W/mm@30GHz，砷化镓（Ga As）的最佳输出功率值可以达到1.4W/mm@8GHz，这些材料的最佳输出值已经与极限值比较接近了。在高频无线通信领域里，尤其是雷达系统中，过去的窄禁带半导体已经接近被淘汰的边缘。

此外，在使用SiC材质的时候，其加工难度要比其他半导体材质高出很多，过去的离子束注入和刻蚀已经无法满足需要了，所以在使用微波功率的时候，Ga N材质越来越受到人们的欢迎。Ga N材质不但在微波功率领域中得到广泛的使用，还在微波低噪声领域得到了不断的使用，以往的收发系统里，在接收机的前端会安装限幅器，以此来确保接收机的安全可靠，同时给低噪音放大器提供保护，使其不会受到超大射频信号的干扰。Ga N基收发系统击穿电压值比较大、工作电压比较高，能够接收较大的功率容量，所以能够在Ga N基收发系统中取消限幅器，从而使系统更加的简便，使其性能得到不断提升。

2.2 电路设计

数字电路控制信号主要包括SPI转换和TTL电平两种输出形式，一般情况下，TTL电平控制着高速控制装置。对于将耗尽型晶体管当作开关的有些化合物半导体器件来说，主要使用Ga N和Ga As来进行实现，需要使用关断电压、晶体管导通以及TTL控制信号进行良性转换。要想使TTL电压转换成可控制耗尽型就需要转换TTL电平电路，主要的输出电压为Ga N基HEMT射频开关的启动和关闭两种互补型电路。经常使用的两组TTL电压值分别为3.3V和5V，日常使用到的TTL电平基本都是3.3V的，耗尽型Ga N晶体管的夹断阈值基本都是-2.5V，晶体管要想实现全部导通，其电压值一定要在-1V以上，实现全部开断的最佳电压值要在-3V以内，所以输出电压值的最佳范围为-4～0V之间。

在数字电路使用的过程中，耗尽型器件已经基本满足需要，要想使电路功能得以实现，需要使用增强型（E模）来完成，比如n型增强型器件等，关键性的结构有F等离子体处理增强型器件、pn结构、刻蚀槽栅结构以及薄势垒结构等。薄势垒结构器件的阈值电压都不高，受势垒层比较薄的影响，使得沟道载流子浓度都不高，进而使器件的饱和电流值都非常小；受刻蚀槽栅结构的精准度的影响，使得刻蚀深度技术很难实现，该技术的重复性不是很好，栅漏电比较突出，刻蚀损伤比较严重；pn结构器件击穿电压比较强，栅金属和沟道比较远，因此器件饱和电流和跨导不大，使得F离子体注入式增强型器件结构得到了普遍使用，该技术是由香港科技大学陈敬和蔡勇发明的，该技术重复性比较高，技术比较简单，对F等离子体的注入条件进行改变可以实现对调控器件阈值电压的控制。详见图1所示：

增强/耗尽型器件技术的不断发展与Ga N基增强型器件的发展有着直接的关系，西安电子科技大学在国防重点实验室使用宽带隙半导体技术对Ga N E/D模技术进行了不断的研究，从而得到了本文的主要研究内容，即TTL电平转换电路。Curtice2模型是主要的电路仿真模型原型，器件主要有肖特基二极管和增强/耗尽型HEMT两个组成部分，电源电压值为+5V或者-5V，电平转换电路的种类为反相器结构和差分转换结构。实验室Ga N技术需要不断改进，差分结构性能与E/D模技术有着直接关联，所以使用反相器逻辑更加合理。电平转换电路拓扑结构如图2所示：

输入端VIN的电压低于0.4V时，即为低电压，使得T2增强型晶体管的导通阈值电压得不到满足，T2晶体管就会自动断开，促使沟道电阻不断变大。二极管连接的是T1耗尽型晶体管，使其一直处于绝对导通状态，T2晶体管消耗了绝大多数的压降，T3的栅极电压与VDD比较接近，使得T3被完全导通。此时通过四个肖特基二极管将电压降低，使得VOUT1输出电压的电压值为0V。当VOUT1的电压值是0V的时候，T6晶体管被完全导通，为了使T5晶体管比T6晶体管的沟道电阻大，就需要将T5的输出电压设计成为0V，这时T8晶体管比T7晶体管的沟道电阻小，通过二极管将T7输出电压降低，输出VOUT2的低电压值与-4V比较接近。输入端VIN电压比2.7V大时，即为高电平，此时T2增强型晶体管被完全导通，沟道电阻非常低。T3关闭的时候，其栅极电压值与0V比较接近，四个肖特基二极管与T4实现并联，从而将电压值降低，T4的尺寸一定要科学，确保VOUT1的输出电压值达到-4V，此时T6晶体管完全关闭，T5输出的电压值为高电平值，T8被完全关闭，T7实现导通，通过二极管将电源电压VDD进行降压处理，使其达到0V，这就使得电平转换全部完成，详见图3所示。为了使耗尽型微波器件得到有效控制，电路就要将TTL电平转换成一组差分输出电压信号，其高、低电平分别为0V和-4V。

3 结语

综上所述，该电平转换电路将肖特基二极管和反相器串联到一起，然后使用器件的栅层金属作为互联结构，将肖特基二极管连接起来，省去了多层金属互联，工艺流程简化，布线也得到了进一步简化。

参考文献

[1] 李明.雷达射频集成电路的发展及应用[J].现代雷达，2012，（9）.

[2] 李士鹏，黄善国，张杰.智能光网络的分布式和动态网络管理[J].光通信技术，2010，（7）.

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【关键词】 电机电路PLC应用程序设计

前言

PLC是Programmable logic controller的简称,即可编程控制器。PLC是专门为应用于工业环境中而设计的一种数字运算操作的控制装置。PLC以微处理器为核心,采用可编程存储器,结合通信技术、自动控制技术和计算机技术,具有逻辑控制、算术运算、计数、顺序控制的功能,利用模拟量和开关量的输出和输入实现生产过程中的控制。

近些年,PLC在工业控制中得到了广泛的应用,并得到了快速的发展,特别是在我国交通、化工、钢铁等应用中,相比于传统控制系统,PLC具有很多的优点,能保证系统的安全稳定运行。

电机在工业中发挥着至关重要的作用,特别是大型电机。电机的安全稳定运行是安全生产的保证。电机的安全运行需要可靠地控制系统作支持。传统的电机控制系统中包含许多独立元件,触点和布线较多,控制线路复杂,因此传统的控制系统可靠性差,发生故障后难以维修。PLC作为新型的电机控制系统,取代了大量的由继电器控制的逻辑电路,大大减少了继电器控制系统中的布线,而且改进了输入和输出电路,提高了控制系统的可靠性。

1.1 PLC的组成及部件功能

PLC的硬件系统主要由微处理器、存储器、输入和输出部件、电源部件和编程器等组成

1.1.1 存储器

PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器。其中系统存储器用来存储系统程序,用户存储器用来存储用户编写的程序。系统存储器为只读存储器如EPROM、EEPROM,EEPROM只需要编程器就能直接修改所存储的内容,写入的内容在断电的情况下不会改变。

1.1.2 微处理器

微处理器是PLC的核心部件PLC所有的工作都是在微处理器的指挥下进行的,它的功能主要有:接收设备的状态信号,存入数据区;检测PLC内部电路工作状态;判断用户编写程序的错误,然后运行程序,实现数据运算,通信和存储功能。

1.1.3 编程器

编程器是PLC必不可少的设备,它的主要作用是写入用户程序,并检查、调试写入的用户程序,同时监测PLC的工作状态,通过接口与微处理器通信。目前配置软件包和相关硬件的微型计算机可以用包括梯形图的多种编程语言进行编程。

1.1.4 输入和输出部件

因为实际生产过程中产生的输入信号、信号电平各式各样,然而PLC只能处理标准电平,因此需要通过输入部件将这些输入信号转变成微处理器能够处理的标准电平信号。相应的,外部部件如接触器等需要不同电平的控制信号,因此利用输出模块将微处理器的标准电平转变成这些部件需要的控制信号。输入和输出部件时微处理器和输入输出设备中间的桥梁。

1.2 PLC控制器的优点

相比于传统控制系统,PLC控制系统有着很多的优点。传统的控制系统里包含大量电子部件，体积十分庞大，而且传统控制系统中有大量的触点和布线，线路设计十分复杂,故障难以维修,可靠性差。PLC作为新型的控制系统,取代了复杂的传统继电器控制系统,减少了布线和触点。而且PCL用固态输入和输出电流代替了限位开关。电机启动器等电子部件,这样既减小了控制系统的体积,而且增强了电机运行的可靠性。PLC能够对电机运行进行监测,及时检测出故障,提高了电机的抗干扰能力,减小了故障维修量,降低了经济损失。

1.3 PLC的控制应用

1.3.1 过程控制

过程控制即闭环控制流量、压力、温度等模拟量。PLC控制器利用计算机技术,通过编写控制算法程序实现闭环控制。过程控制在热处理、化工、锅炉控制等领域得得了广泛的应用。

1.3.2 模拟量控制

工业生产过程中存在着很多模拟量,如琉璃、压力、温度和速度等。PLC装置配置了模拟量和数字量转换模块,实现模拟量和数字量的转换,使PLC具有模拟量控制的功能。

1.3.3 开关量控制

开关量的逻辑控制是PLC最广泛的应用领域,它具有逻辑控制、顺序控制开关量的功能,用于单台或多集群流水线,如包装生产线、印刷机、组合机床等。

1.3.4 运动控制

运动控制即直线运动或圆周运动的控制。目前一般使用专门的运动控制模块,PLC的运动控制广泛应用于机床、机械等领域。

(1)用于控制启动三相异步电动机。

三相交流异步电动机在正常运行时电动机额定电压和电源线电压相等,其定子绕组是三角形连接方式,三相异步电动机可采用星形-三角形降压启动,即把电动机的定子绕组连接成星形,等到电动机的转速上升到某一阈值时,定子绕组换成三角形连接。图1.1 为PLC控制器控制三相异步电机启动的原理图。通过这种方式,电动机启动时电流是三角形直接启动的三分之一,每组绕组的工作电压是正常绕组电压的0.58倍。

(2)用于双速电机的两地控制。

实际的生产中要求机械设备输出多种速度,通常的做法是单速电动机配上机械变速系统,如果受到结构尺寸的限制或者要求速度连续可调时,采用多速交流电动机。图1.2所示用于控制较大功率的电动机,其中闭合KM1主触点,使电动机低速启动,当时间延长到某一时刻时,闭合KM2和KM3,使得电动机高速运行,从而实现了电动机从低速到高速的双速自动控制。

2 PLC程序设计

2.1 PLC常用程序设计语言

PLC常用的程序设计语言包括梯形图、布尔助记符、功能模块图、结构化语句描述程序设计语言。其中梯形图程序和原有的继电器控制技术一致且与电气操作原理图相对应,是最常用的程序设计语言;布尔助记符与汇编语言相似,易于记忆和掌握;功能模块图程序语言以模块为单位用不同的模块表示不同的功能,适于控制较大规模且难度较大的操作系统。结构化描述语言通过高级语言编程,能够实现相对复杂的控制程序。

2.2 PLC控制三相电机正反转的程序设计

(图3)所示PLC控制三相交流电机正反转的外部接线。(图4)所示PLC控制程序,程序段SEGMENT2为正转控制,程序段SEGMENT3为反转控制。首先在接触器控制逻辑中与反/正转按钮对应的触点。如果需要接触器的触点作为PLC触点,应选择NC触点。把NC触点的输入作为逻辑条件。在控制逻辑段后,SEGMENT4保证在程序出错时禁止输出。另外考虑启动和停止比较有优先权设计SEGMENT1。

3 结语

在现代的工业生产中,PLC凭借其可靠性高等优点在许多领域得到了广泛的应用。PLC的控制功能得到了快速的发展。PLC控制功能包括运动控制、过程控制、开关量控制和逻辑量控制,保证电机的正常安全稳定运行。PLC程序实现需选择合适的设计语言和设计方法。

参考文献：

[1]高强.西门子PLC应用程序设计[M].北京:电子工业出版社.2010.8.

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关键词：三端集成稳压器；基本应用；扩展应用

随着半导体集成电路技术的迅速发展，采用串联型稳压电路基本原理，集成了过压、过流、过热等保护电路，具有较大功率输出，稳定性能好的三端集成稳压器应运而生。它具有体积小，可靠性高，使用灵活，价格低廉等优点，因此具有广泛的应用。

1 三端集成稳压器基本应用电路方案

所谓三端是指电压输入端、电压输出端和公共接地端。输出有正负两种电压，W78XX系列为三端固定正电压输出的集成稳压器，如W7805、W7812等。W79XX系列为三端固定负电压输出的集成稳压器，如W7905、W7912等。另外还有三端可调集成稳压器，如LM317等。

W78XX和W79XX系列构成的基本稳压电路，输入端的电容Ci是在输入线较长时用于旁路高频干扰脉冲，减少输入波纹电压，接线不长时可省略。输出端的电容CO用来改善暂态响应，使瞬时增减负载电流时不致引起输出电压有较大的波动，削弱电路的高频噪声。Ci、CO一般在0.1μF～1μF之间。

2 三端集成稳压器扩展应用电路方案

2.1 扩压电路

①固定抬高输出电压，电路如图1所示。如果需要输出电压UO高于手边现有的三端集成稳压器的输出电压时，可用一只稳压二极管VZ将三端集成稳压器的公共端电位抬高到稳压管的击穿电压UZ，此时，实际输出电压UO等于稳压器原输出电压与UZ之和。将普通二极管正向运用来代替VZ，同样可起到抬高输出电压的作用，若将二极管换成发光二极管LED，不但能提高输出电压，而且LED发光还起到电源指示作用。

②输出电压可调电路。利用78XX系列固定输出稳压电路，也可以组成电压可调电路，如图2。输出电压UO≈UXX（1+R2/R1），其中UXX为三端集成稳压器标称输出电压。显然，若将R1、R2数值固定，该电路就可以用于固定抬高输出电压。如将R1或R2换成光敏电阻，便可以构成光控输出电压关断电路。图3中用运放作为电压跟随器，克服了三端集成稳压器静态电流IQ的影响，输出电压UO=UXX（1+R2/R1），其中R1为电位器中心抽头与A点之间的电阻值，R2为电位器中心抽头与B点之间的电阻值。电路中运放也可用741运放，输出电压从7V～30V连续可调。

2.2 扩流电路

78XX（79XX）系列和LM317系列最大输出电流为1.5A，如果所用电子装置需要稳压电源提供更大的电流，就需要采用扩流措施。

①外接功率管扩流。电路如图4所示，R1是过流保护取样电阻，当输出电流增大超过一定值时，R1上压降增大，使BG的Ube值减小，促使BG向截止方向转化。因为三端集成稳压器本身有过热保护电路，如果我们将BG和集成稳压器安装在同一个散热器板上，则BG也同样受到过热保护。图4电路可输出最大7A的电流。

②多块稳压器并联扩流，电路如图5所示。这是一种线路简单、无需调整、有较高实用性的电路，其最大输出电流为1.5A×N（N为并联的三端集成稳压器的块数）。实际应用中，稳压器最好使用同一厂家、同一型号产品，以保证其参数一致性。另外，最好在输出电流上留有10%～20%的余量，以避免个别稳压器失效造成三端集成稳压器连锁烧毁。

2.3 恒流源电路

如图6所示，输出电流IO=UXX/R+IQ。一般在选择R时应使IO>>IQ，以避免IQ变化时影响恒流特性。这个电路可给各种可充电电池充电，实际使用时，可以将不同的R分档接入，并用开关进行转换，以调整不同的充电电流。

2.4 慢启动稳压电源

慢启动稳压电源在一些灯丝供电电路、音响设备电源中得到广泛应用，这种电路的功能是减小冲击电流以延长灯丝寿命或消除开机时喇叭的“噗”声。图7是用LM317T组成的慢启动正12V稳压电源电路。电路加电时，由于CO上电压不能突变，故BG导通，将R2短路，输出电压UO约为1.5V。随着CO的充电，BG逐渐退出饱和区，R2上的电压逐渐增大，输出电压UO慢慢升高。一直到CO充电完毕，BG截止，输出电压UO才达到额定值12V。稳压电源的启动速度由时间常数R3CO确定。其中二极管VD是为了帮助三端集成稳压器正常启动而设置的。

对于三端集成稳压器来说，其具体应用电路可以说是不胜枚举。只要掌握了其基本工作原理，就可以演变出各种实用的电路。本文介绍的几个应用电路，使用实践证明效果良好，具有较高的实际使用价值。

参考文献

[1]康华光.电子技术基础 模拟部分（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2008.

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高速公路机电工程包括收费系统、监控系统、通信系统、供配电照明系统、通信管道以隧道机电工程等。而综合业务传输系统属于通信系统的一部分，本文主要介绍综合业务传输系统作为通信系统乃至整个高速公路机电工程的重要部分在高速公路中技术应用。

【关键词】

高速公路；机电工程；综合业务传输；传输网管；时钟同步；公务电话；光功率

1总述

综合业务传输系统是高速公路机电工程通信系统的重要组成部分，它不仅为高速公路全线运营管理及监控、收费系统的数据传输及视频传输提供不间断的无缝通信高速公路管理运营部门以及收费、监控等系统提供可靠的数据及视频的接入和传输提供不间断的无缝语音、图像、数据通信服务，同时也是保障高速公路安全、畅通、高效运营及现代化管理不可缺少的手段。

1.1系统目标

1、为高速公路全线运营管理及监控、收费系统的数据传输及视频传输提供不间断的无缝通信；2、实现传输的安全性和可靠性；3、保障高速公路安全、畅通、高效运营及现代化管理；4、确保与周边已建成的高速公路通信系统联网，综合考虑线路接口及容量预留。

1.2工程范围及内容综合业务传输系统采用干线传输系统和综合业务接入网系统两层结构。干线传输系统一般配置STM-16等级速率光链路，与管理中心干线设备相连。各通信站设置综合业务接入网传输设备，与接入设备构成光网络单元（ONU），各ONU输设备隔站相连组成STM-16自俞环网，接入通信中心的OLT设备，构成综合业务接入环网。

2系统技术

2.1传输网管系统在高速公路通信中心配置传输系统网管iManagerU2000，对高速公路路段综合业务接入网及通信电源统一维护管理，从而实现辖区内传输设备的集中管理。

2.2相关系统接口1、接入设备：综合业务传输系统各ADM设备下接接入设备，采用多个2M相连。2、收费系统：各收费站以10M/100M接口连接至收费分中心的收费交换机，收费分中心至收费总中心业务传送通道由传输设备提供。3、图像传输系统：监控外场图像通过光端机或数字视频设备传至通信站，通信站至通信分中心的图像传送使用传输系统提供的以太网业务通道。4、办公自动化网络：根据机电系统规划及办公业务需求，在通信站设置办公自动化网络。高速公路各站办公自动化网络通过通信系统提供的10Mb/s数据链路实现与管理处办公自动化网络的互联。

2.3设备配置依照高速公路项目设计要求，在各无人通信站各设置STM-16速率等级的智能型接入层光传输设备，配置STM-16光接口板。ONU站点的接入层传输设备采用隔站跳接方式与通信中心OLT传输设备相连构成一处STM-16速率等级的接入层传输环网，采用二纤自愈环保护方式提高网络可靠性。

2.4时钟同步系统路段通信分中心的同步系统采用主从同步方式，以上层干线网络下传的同步时钟信号为基准，路段通信分中心干线光传输系统设备从STM-16或STM-4线路板提取上级同步时钟信号，并顺序传给本地通信设备和其它站点网元，以取得全网的同步。OptiX系列设备具有多个2048kHz或2048kbit/s标准G.703时钟输入、输出接口，所有接口均能满足75Ω或120Ω应用。为了配合同步网建设，OptiX同步输出接口可以将任意线路定时直接导出，为网络节点时钟提供上游定时信息。OptiX系列设备定时功能单元具有跟踪、保持、自由振荡等三种工作模式，同步信号源有外部的、光路的、支路的提取方式。

2.5公务电话系统传输系统公务电话采用普通的音频二线用户接口，符合ITU-T建议64Kb/sG.703同向型接口规范，在传输系统中占用RSOH的E1字节传送。公务电话系统具有选址呼叫方式和群址呼叫方式（广播呼叫方式）。公务电话系统具有跨数字段通话的能力，即进行数字段之间的公务联络。公务联络系统具有多方向互通功能，互通方向不少于4个。

2.6光功率预算对于衰减受限系统，实际可达再生段距离可用下式估。根据系统设计要求，光缆富余度Mc取值4dB；光缆平均衰耗系数根据工作波长不同分别取值0.36dB/km（1310nm工作波长）和0.22dB/km（1550nm工作波长）；光纤熔接接头平均衰减系数为0.05dB/km；光通道代价为1dB；再生段内所有连接器衰减为1dB。

2.7系统保护OptiX系列传输设备支持1+1和1：N的保护方式。在线形复用段保护方式下，其倒换时间均优于ITU-TG.841建议要求的50ms。OptiX系列传输设备支持二纤/四线复用段保护环的组网应用，符合ITU-TG.841建议要求，保护倒换时间优于50ms。对设计采用的二纤双向复用段保护环，其最大优点是提高了环路容量的利用率。二纤双向复用段保护环工作通道和保护通道的安排如下图所示：每一条光纤的前半时隙是主用信道，后半时隙用作备用信道，备用信道上可加载额外业务，两根光纤上业务流向相反；保护倒换发生时，主用信号在故障两端点处环回至另一条光缆的备用信道上。备用信道上加载的额外业务在保护倒换发生时丢失。

3结束语

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【关键词】输配电线路;节能降耗

电力系统的耗能量很大，而且大部分的电能是在输配电线路中消耗，实现输配电线路的节能降耗对提高社会经济发展有着举足轻重的作用。由于电能消耗过快且电力系统的投资不及时，因此输配电线路在节能降耗方面仍存在着巨大的发展空间。实现输配电线路中电力的节能降耗不仅能够减少居民的用电支出，增大电力公司的经济效益，而且极大有利于国家能源的有效利用、环保以及资源的优化配置。

1.加强输配电系统中的节能技术

首先要降低线路的损耗，降低线路的消耗主要通过下面几种方式：一是减少导线的长度。在设计和实际施工中，输配电线路尽可能走直线，不走或少走回头路或弯路，实现线路的优化。如果导线较长，会引起电能消耗量的增加和费用的增大。此外，高层建筑中的配电室应尽可能接近电气竖井使主干线的长度减小。二是提高功率因数。在供配电系统中，如变阻器、电动机、灯具的镇流器以及很多家用电器等用电设备均为电感性负荷，这些设备会造成大量的无功电流，这种电流需流经高低压线路到达用电设备末端，因此在一定程度上大大又增加了线路的能源消耗。为此，相关人员将电容补偿柜安装在供配电系统中，达到了减少系统整体的滞后无功电流，提高功率因数的目的。当功率因数由0.6提高到0.8时，线路损耗可减少约35%。三是抑制谐波电流。谐波电流会引起供配电系统中电能损耗量的增加，对整体系统的线路以及相关的电力设备都会引起极大的危害。为了减小谐波的产生几率，本文建议在供电系统或电力设备中安置滤波器或采用节电装置。

2.电力输配系统中降损节能技术措施

2.1 电网规划优化

电网规划优化是指在规划电网的过程中，采用不断的调整规划方案的方式，从而达到线路中电力节能降耗的目的。电网规划除了对现有的电力系统进行自动化设计之外，还现场监测线路的损耗程度。由此可以看出，选择适当的电网规划方案，能够有效的降低输配电电路的电力消耗。

2.2 电力变压器节能

电力变压器节能是指在线路运行当中，合理使用变压器，达到节约电能的目的。由于在电网整体系统工作当中，变压器将消耗绝大部分的电能，如果可以对变压器进行合理的控制，降低其耗能程度，将会大大减少的线损量。根据当前国内降低变压器损耗的方式来说，主要包括使用新型的节能变压器、科学设计变压器的容量等。

2.3 选择适当的配电电压

在电网工作的过程中，增强管理配电电压的力度并合理控制配电电压，称为选择合适的配电电压。众所周知，电压的高低强弱对于线路中电能的损耗来说具有决定性的作用，因此选择适当的配电电压，能够有效地降低由于高压而引发的线路损耗，进一步实现了减少供配电网能源消耗的目的。

2.4 使用低损耗的新型变压器

在上述介绍中可以看出变压器消耗了整个电网系统中绝大部分的电能，因此，如果变压器自身的功率过低，将会对电网整体系统的工作效率产生严重影响，所以应对变压器的更换与维护产生高度重视。根据国内现状而言，一种非晶合金铁芯的新型变压器受到了广泛的关注。该变压器噪声小、耗能低，正逐步取代传统变压器在变电站中的使用。

3.对配电线路的选择

3.1 扩大导线的载流水平

根据原则，在满足要求的情况下，导线截面应选取为最小值;但从现实经济的角度考虑，采用最小截面的导线并不适合。如果将导线的最小截面增大，不仅可以从下降的线路损耗中节省出一笔费用，还可以利用这笔费用来弥补增加的投资。导线的使用期一般在十年以上，因此增大截面所带来的节能降耗将会创造出较为显著的经济效益。

3.2 选用架空绝缘导线

目前，国内外对输配电线路的节能降耗技术正在深入研究，架空绝缘导线在实际应用中也会取得进一步推广。架空绝缘导线优点诸多：

①线路供电的可靠性强。采用此架空绝缘导线的线路可以降低工作时的停电次数，提高线路的有效利用率;②线路杆塔结构简单。既节省了材料，又起到了美化环境的效果;③线路电能损失小，仅为普通裸导线线路的2/5;④导线腐蚀程度低，线路使用寿命长。

4.结束语

综上所述，本文分析了输配电线路中电力能源消耗的主要问题，并由此提出了解决这些问题以及实现电力节能降耗的方法与措施。随着当前社会经济的迅猛发展，百姓生活水平的不断提高，电能已成为居民正常生活中不可缺少的重要能源。然后电力的供应又出现了紧张的趋势，因此，节能降耗便成为当前局势下的首要任务。针对各地各部门的实际情况，采取适当的节能方案，才能更为有效的实现节能降耗。

参考文献

[1]杨敏，蒋桂强，杨志伟.浅谈电力输配电线路中的节能降耗技术[J].电力与能源，2011（13）.

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随着社会经济的不断发展，人民生活水平得到了显著提高，在人民正常出行中应用最多地交通工具就是铁路了，不仅全国各地都有铁路线路，而且铁路快捷、方便，在人民正常生活中起到了重要作用。我国的铁路建设最早要追溯到清朝时期，由于受到西方发达国家的影响，清政府开始投入资金建设了我国最早的铁道线路。与此同时清政府也派遣了大量人才去国外学习铁路技术，无论从铁路自主研发设计还是运行都离不开10kv电力远动技术，这也是铁路建设中最为关键的技术，接下来在本文中就详细介绍下我国铁路建设中对于10kv电力远动技术的应用现状，针对铁路建设中存在的问题应采取哪些解决措施，从而确保10kv电力远动技术的成熟应用。

【关键词】铁路工程 10kv电力 远动技术 工程应用

随着科技的快速发展，传统的蒸汽机时代已经被取缔。现代的告诉电力列车不仅提高了列车的速度同时也加快了科学的快速发展。电力的广泛应用也直接推动了铁路列车改革步伐，电力列车的应用给人们的生活带来了更大的方便。10KV电力远动技术在铁路上应用最为广泛，其中的自动闭塞信号、调度集中、通信系统等设备的运用直接给铁路安全系统提供了更加有效的安全保证。从这些特点可以看出铁路远动技术对电力列车的重要性。

1 铁路电力远动系统的概述

这些年来，随着铁路电力远动系统在我国的快速发展应运用给铁路的电源运行、列车供电提供了有效的安全保障。铁路电力远动系统一般的由控制主站、远动终端、通信通道这三部分组成。其中的车站监控系统和配电所监控系统是远动通道的主要构成部分。

1.1 车站监控系统的构成以及工作原理

车站监控系统一般的可以分为高压监控系统和低压监控系统。所谓的高压监控系统是在监控车站10KV变压器的高压侧进行输入电压和电流。为了更好地检测到安全运行情况一般的对输入端的电压值、输入电流、断路器进行数据监测。低压监控系统是在监控车站10KV变压器的低压一端输入相应的低压电流和低压电压。其监控的数据是低压电流、电压值和相应的低压断路器。

1.2 配电所监控系统监控对象

配电所监控系统一般的是对配电所的高压设备以及直流电源系统进行监测。通常的铁路监控系统检测方式可以分为两种方法；第一，对高压设备的保护装置进行分和的时候采用微机保护的方法进行间接监测。第二，在高压设备的二次保护中安装继电器进行保护，但是为了增加保护的安全及时性也相应的增加微机检测装置，这样更大程度上增加了系统的安全性。

1.3 通讯通道的运行

在如今的铁路实际运行过程中，大多的铁路在使用通讯通道的时候采用公共通讯。这汇总通讯通道都是先把收集到的信息传送到调度中心然后再通过调制解调器进行信息通讯。这种通讯办法的运用在很大程度上降低了运营过程中的成本。

2 铁路电力运行的工作机理

2.1 变配电所的运行

大多数的铁路电源都是在地方的供电局的变电站进行采取，其中的供电方式一般是相应的专盘采用相应的专线。变电站的电压等级可以分为110KV、35KV、10KV、220KV。但是对于220KV的的使用却很少。随着科技的不断进步35KV正在逐渐的被10KV取代。同时为了进一步增强供电过程中的安全性，在进行电源供取的过程中使用双电源同时运行和母线母联分段式两种供电形式。

2.2 电力自动化系统的构成

为了进一步加强铁路列车的安全运行，自动化系统通过对变配电所、贯通线路、信号电源等进行数据监测从而可以及时的发现列车在运行过程中的动态问题很大程度上提高了安全系数。铁路电力自动化系统的运行不是单一的一个系统而是由调度自动化主站、变配电所综合自动化、信号检测等几部分的独立系统构成一个完善的电力自动化系统。这种通过各个分支的协调工作更加有效的保证了运行的安全性。

2.3 系统简介

2.3.1 变电所综合自动化运行方式

变电站最基本的单元是铁路安全运行中的变电所综合自动化系统，虽然看似简单但是却完成了变配电站中基本上所有的自动化功能。其中在运行过正中对数据的监测、设备的监控、保护都有直接的联系。就一般的功能来说，可以分为以下几种情况。第一，管理变配电所综合自动化管理，其中监控对象有常规保护、就地自动化监控等。第二，和车站监控开关联合使用实现线路自动化功能。当有故障的时候可以及时的监测同时把故障隔离，当故障出现以后还可以启动备用装置进行快速电源恢复。第三，及时的把附近的车站自动化装置的数据传输到段调度中心同时对主站传达的遥控、遥调命令进行及时的结束终止。

2.3.2 对信号电源进行及时监控

信号电源是铁路系统中最后总要的部分由于数据量大相应的负荷也就增加。为此在进行信号电源选取的过程中都是采用双线电源供电。信号信息量的增加要求信号电源在供电过程中具有相对的稳定。只是单一的电源稳定也是不能满足信号的稳定传输，在管理方面也是相对的复杂所以在高压方面应该找相应的专业人士来管理，以此类推低压信号侧也是一样。信号电源监控装置对收集到的信号进行监控从而完成运行过程中的日常监视、失压报警、开光状态关闭等任务。

2.3.3 车站开关监控装置的运行

铁路监控器在运行过程中对其进行控制的时候是由很多开关进行分段操作。其中最小的单元是贯通线路自动化。在运行过程中监控器通过和调度站主配同时工作来实现对故障进行定位以及故障的隔离和快速恢复供电。调度主站和监控的合理配合更加增加了电力列车的安全运行。通常调度主站都是安装在车站的信号楼内，在通过跟通讯机械室的连接以后直接可以和上级主站获得数据联络。但是监控器一般都是安装在室外的天线上在真正的运行过程中往往把监控器和调度主站当成一个整体来考虑。拿洛站铁路来说，监控器和工业连接中使用光纤连接，调度主站和工业连接采用双绞线和太网连接。这样用太网和通讯机械室之间获得了完美连接。

3 铁路电力线路故障定位以及检测方法

一般情况下线路出现的故障可以分为以下几种情况：相间短路、小电流接地、断相故障。对于线路上故障的准确定位和及时的检测是自动化功能的一种体现。

（1）相与相之间的短路情况。当发生两相电源之间短路时瞬间的电流会突然增大，这种故障一般比较明显所以很容易查出。装置的故障检测一般是通过的电流和设定的保护电流进行对比，当电流瞬间高于设定值时监测设备会自动报警断开。监测设备工作原理是当在同一个故障中，监测器可以通过在相邻的两个车站之间感受到的故障次数的不同从而判断出故障的位置所在。

（2）单相电源接地问题。通常的铁路电力线路在进行单相接地故障检测时使用中性不接地形式。如果发生单向接地时由于接地时电流变化不同所以在很大程度上增加了对于接地漏电的检查难度。这中单相接地保护装置根据不接地过程中电网中零序电流比没有故障时电流小的原理进行设计。但是还是存在着相应的缺点，当某一条线路过长是接地点的电阻比较大对于通过的电流大小变化不易检测所以很容易造成设备的判断不及时。所以在谐振接地电网中一般很少采用单相接地报警装置。

4 增加铁路远动系统的抗干扰办法。

4.1 根据需要安装电磁密封衬垫

铁路电力系统在实际应用过程中都存在一定的缝隙，可以通过添加一些弹性到点的电磁密封衬垫，这样不仅起到了密封效果还增加了到点效果。缝隙之间接触点面积的增加也在很大程度上减少了电磁波传播过程中的损失。为了进一步减少接触面之间的阻抗值可以通过表面镀锡处理来减少阻抗。

4.2 采取相应的隔离办法

电力列车在实际运行过程中往往受到多方面因素的影响。为此，为了进一步增加系统的安全性必须对这些干扰因素进行处理。例如，在给列车进行供电的过程中使用的交流电源功率比较大为此电源对于系统必然存在着一些干扰因素，所以为了排除电源对系统的干扰可以通过安装隔壁变压器。变压器在进行安装过程中在初级和次级之间安装屏蔽层这样降低了分布电容的同时还在很大程度上增加了抗干扰能力。

5 结束语

一个国家经济快速发展离不开铁路运输的快速按发展。随着科学技术的不断发展10KV电力远动技术在铁路上的使用越来越广泛。系统的安全运行离不开电力设备方面的稳定运行，如果局部的电力设备出问题必然会对铁路安全系统带来安全隐患。所以，铁路10KV电力远动技术工程的发展对于铁路的安全运行起到了关键作用。

参考文献

[1]钱清泉著，电气化铁道远动监控技术[M].北京：中国铁道出版社，2010.

[2]李焱.从德国铁路电力看我国铁路电力的发展[J].铁道标准设计，2012（02）：93-95.

[3]王小虎.电力系统自动化设备的电磁兼容技术[J].广西水利水电，2009（03）：33.

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论文摘要：电子线路CAD技术在高职的电子信息工程技术专业中是非常重要的一门课程，在电子设计以及毕业设计中都讲用到该技术。电子线路CAD技术主要是用来绘制电路图，并在计算机上利用该绘图软件对电路进行排列，从而让设计出的电路更加的美观。本文主要是针对电子线路CAD技术在高职电子设计中的应用进行研究。

对于高职学生而言，要学习的不仅仅是专业知识，动手能力是在学好专业知识的基础上更高的一个层次，也是他们必须拥有的一种能力。在高职院校中，电子信息工程技术专业的学生经常会遇到电子设计等问题，因此，在进行电子设计的时候需要用到的很多专业知识他们是必须掌握的。而电子线路CAD技术在电路板的制作方面的应用就必不可少了。下面我们将对电子线路CAD技术在电子设计中的应用进行研究与探索，说明电子线路CAD技术与电子设计的关系以及在电子设计中发挥的作用。

1、电子线路CAD技术与电子设计的关系

随着电子技术的广泛发展以及新型元器件和集成电路的广泛应用，电路在设计方面也越来越复杂与集成化，因此，对电路的要求也越来越精密。而为了达到电路在复杂与集成化方面的要求，在制作电路的时候单靠手工的操作已经不能完成设计的目的了。所以，就产生了现在我们所用到的电子线路CAD技术。我们在电子设计过程中利用它就能达到电路所要求的精密度。

2、电子线路CAD技术在电子设计中的应用

电子线路CAD技术是使用当前被广泛应用的计算机辅助绘图和设计软件，然后结合学过的专业知识进行设计，以加快设计进程、缩短设计周期、提高设计质量等。电子线路CAD技术在电子设计中的应用主要是一下几个方面：

2.1 绘制电路图

在进行电子设计的过程中，要实现电路的功能最重要的就是编程，但是只有编程并不能完善整个设计，还需要有一个完善的电路来承载这个程序，让它实现它本该实现的功能。在电子设计中，我们一般运用的软件是PROTEL，绘制电路原理图的时候就会用到PROTEL的原理图输入功能。该绘图软件在电路原理图输入方面有着非常丰富的电子器件库，能够为我们电子设计的绘图提供所需的各种电子器件。利用该软件进行电子设计确保了电路原理图的精密度，并且绘制过程也更为方便。比如：我们在画好一个元器件后，觉得它应该放在其他的位置，则只要将它拖动到我们想要放置的位置即可。

2.2 计算机仿真

电子线路CAD技术在电子设计的应用过程中还具备运用其仿真的功能，检查电路的功能是否达到了我们所预期的功能，并且能够对一些数据进行仿真，可进一步对电路进行分析。对于PROTEL软件而言，在它的MULTISIM中有很多种仿真功能，这些仿真功能可以进行直流工作电的分析、瞬态分析、温度扫描分析、参数扫描分析、灵敏度分析、零极点分析、傅里叶变换分析、噪声和失真度分析、最坏情况分析以及蒙特卡罗分析等。在进行仿真的时候，我们首先要进行一个功能仿真，大致了解一下该电路的功能是否达到了预期的功能，然后进行数据仿真，对该电路进行具体的分析，并改正错误的地方。在进行仿真过后，分析结果一般都是以数值或波形的方式显示出来。

2.3 PCB板的设计

PCB板是PROTEL软件将电路原理图进行布线后的一种电路板。在进行PCB板的设计之前，首先要将电路原理图导入，而导入的电路原理图必须是通过仿真的，而且电路原理图中各元器件的电器特性必须与PCB板相同元器件的电器特性相同。最后，设计者就可以利用PCB板自动布线以及手动布线的功能对其进行布线。采用该软件对电路图进行布线，设计者可以先采用自动布线功能对电路进行大致的布线，然后用手动布线功能对其进行美化。这样的过程能够让电路的布线更加美观。

2.4 三维视图

在将PCB板设计好之后，在这样的绘图软件上都有三维视图的菜单，只要点击三维视图的菜单就可以观看设计电路板的三维视图。

3、让学生更好地掌握电子线路CAD技术

如上所述，掌握了电子线路CAD技术对于学生而言，可以更好地进行电子线路方面的设计工作。但在学习这一项技术的过程中，我们往往会发现学生心有余而力不足。部分教材多以PROTEL软件为蓝本，介绍软件的功能、菜单等，辅以一些应用的例子。学生学习后多呈现一种临时性的记忆，即在课程中会用，考核结束后在不长的时间后就不再掌握的现象。

解决这一问题的方法以，通过实践我们认为采用类似德国职业教育所推行的以行动为导向的项目教学法为好。其基本的思路是：

(1)先整体后具体：在学习CAD技术时，先期进行总体介绍，让学生有全局的认识，打消畏难的情绪；而后开始进入各项目的的学习实践。

(2)先低频后高频：总体而言学生进入学习后应从简而繁，低频的一些电子产品其电路较之高频的简单，学习应从其中入手。

(3)先规范后异型：突出异型电路板的设计制做，其目的是让学生今后在实际工作中具有变通的能力，在CAD技术中也手工调整电路布局的精华所在。

(4)先单层后多层，先分立后贴片。此处不再缀言。

最后一点是，对于各个CAD制作的电路，不应仅停留于电脑的设计，在教学的过程中应让学生的设计成为成品。这样可使学习更为直观，并更有成就感，随之的效果是学生对学习到的技术弥久常新。当然，这种做法也会使教学的成本大幅上扬，但从人才培养的角度看，这样的投入是值得的。

4、结语

在电子设计中运用电子线路CAD技术，不仅解决了电子设计中电路原理图绘制以及功能分析和布线方面的苦难。同时，让学生通过在自主地进行一些电子设计，并在的过程中运用该技术，适于锻炼他们使用电子线路CAD技术的实际能力并有助于其真正了解和掌握这一技术。

参考文献

[1]朱洁.电子线路CAD技术在高职电子信息工程专业毕业设计中的应用[J].中国现代教育装备，2010，(15):55～57.