交越頻率

交越頻率

交越頻率是振動特徵量由一種關係變為另一種關係的頻率點,是由產品的使用環境和振動台能力等綜合因素決定的。在交越頻率以下,以振幅為控制特徵量,在交越頻率以上,以加速度為控制特徵量。

簡介

交越頻率—— (交界頻率)在振動環境試驗中,振動特徵量由一種關係變為另一種關係的頻率。例如:交越頻率是由等位移–頻率關係變為等加速度–頻率關係時的頻率。

交越頻率與交越點

對只有一個交越點的試驗,通常是交越點以下定位移,因為低頻時對產品影響的主要是位移量。交越點以上定加速度,因為在交越點以上的位移量很小,加速度幅值很大,根據加速度正比於作用力的原理,此時,對產品影響的主要是加速度量。對有多個交越點的試驗,可以定位移一定加速度一定位移一定加速度等,也可以定位移一定速度一定加速度等。

只要知道其中的兩個量,就可以算出第三個量。在掃頻試驗中,交越頻率以下是定位移掃頻。即在掃頻過程中位移恆定,而加速度幅值將隨著頻率的增高而增高,到交越頻率上正好增加到定加速度掃頻時的加速度幅值。此後頻率繼續增加,位移幅值越來越小,而加速度幅值則恆定不變。可見在交越頻率上,位移幅值和加速度幅值都達到了規定值。也就是說在交越點上,用定位移幅值和交越頻率代入式求出的加速度幅值正好等於定加速度掃頻時的加速度幅值。同樣,用定加速度幅值和交越頻率代入式求出的值正好等於定位移的幅伉。所以知道了位移幅值和加速度幅值後,則可算出交越頻率。

溫度係數補償與高環路交越頻率的基準電路

隨著攜帶型套用的不斷深入,攜帶型電子設備的體積越來越小。開關電源作為攜帶型電子產品的主要供電模組,其所占用空間也必須越來越小。為了在有效的縮小開關電源體積的同時維持其帶載能力的不變,我們需要提高開關電源的工作頻率 ,這就對其內部集成的基準電壓模組的高頻電源抑制比(PSRR)性能提出了更高的要求。

除了電源抑制比之外,輸出電壓的溫度穩定性也是基準電壓源一個重要的性能指標。當前很多實現了二階溫度曲率補償的帶隙基準結構非常複雜,這會引入較大的器件失配引起的輸出失調電壓。這個失調電壓會使得基準的輸出電壓偏離原始設計的中心值,從而使得基準輸出電壓的溫度係數達不到設計目標,甚至是比沒有補償時更差。

針對以上兩個問題,本文在分析對比了兩種結構的帶隙基準之後,結合它們的各自優點,確定了所設計的帶隙基準的主體結構。同時本文從器件選型和電路結構最佳化這兩個方面入手,提出以下三個改進方法:第一、採用負溫度係數的電阻,進行二階溫度曲率補償。第二、在Brokaw帶隙基準結構的基礎上增加了一個電阻和NPN三極體,用於在高溫時對基準輸出電壓的溫度係數進行直接的調整。第三、在對Brokaw結構進行深入小信號分析的基礎上,提出了一種新的在Brokaw結構中引入零點的方法。通過零點的引入,有效地提高了帶隙基準環路的 交越頻率,從而最佳化了帶隙基準的高頻PSRR性能。以上的各個改進都通過仿真驗證了其有效性。

在進行了上面的分析設計之後,作者利用Hspice軟體對新設計的帶隙基準電路進行了整體仿真。從仿真結果可以看出,新設計的帶隙基準電壓源的輸出電壓溫度係數與電源抑制比性能都得到了最佳化,達到了預期的目的。

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