【专家讲堂】最被低估的模拟器件是什么?

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【专家讲堂】最被低估的模拟器件是什么?

可能是变压器。从大学开始,许多工程师对变压器的印象就是电源中的一个大型器件,包含大量的铁和铜,非常笨重,如果不小心砸在脚上,可能会造成严重的伤害。

最被低估的模拟器件是什么?

对于有时被戏称为“船锚”的大型低频(50/60-Hz)电源变压器,确实会给人们 造成这种印象(如果变电站中的变压器砸在战舰上,会造成战舰严重损坏 1 ),但如今有许多并不昂贵的变压器,可能只有阿司匹林药片那么小。

虽然其输入电源可能是50/60-Hz市电,但开关电源可以工作在高得多的频率上。在相同的额定功率下,它们可以使用比传统电源更小、更轻、而且便宜得多的变压器,因此, 即使是电源中的变压器如今也变得更轻巧。ADI公司就生产此类开关电源的控制器,但考虑到本文的主题就不展开介绍了。

在数不胜数的交流模拟应用中,变压器是最合适的器件。这在60到80年前是广为人知的事实,当时的放大器常常将变压器用于级间耦合,以及用作单端与推挽电路之间的分相器。然而,在大约四五十年前,晶体管及稍后出现的集成电路开始使用直流级间耦合,信号变压器的使用几乎被人遗忘。

在许多应用中,直流耦合技术的确是最佳解决方案,但如果交流信号必须跨越隔离栅传输到另一端(例如,系统不同部分中的信号电路之间可能存在较大的电位差),亦或存在严重的地噪声,则使用变压器既可简化设计又能提高性能,可谓一举两得。变压器的绝对最大绕组间电压值达到数百甚至数千伏是正常现象。此外,初级至次级之间的电容很少超过几个pF,对于屏蔽变压器来说可能更小。

对于存在地噪声的应用,如果必须将交流信号发送到一段相当长的距离之外,则变压器 的交流共模抑制(CMR)性能可能明显优于差分放大器。在将单端信号输入到差分交流 放大器的应用中,变压器可能是最佳的分相器。

此外还有用于交流电流测量的电流互感器,限于篇幅,这里不再赘述。

专家介绍:James Bryant

James Bryant自1982年起担任ADI公司的欧洲应用经理,直至2009年退休为止。至今仍从事撰写和咨询工作。他拥有英国利兹大学的物理学和哲学学位,同时还是注册工程师(C.Eng.)、欧洲注册工程师(EurEng.)、电机工程师协会会员(MIET)以及对外广播新闻处(FBIS)会员。除了热情钻研工程学外,他还是一名无线电爱好者,他的呼叫代号是G4CLF。

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