升頻電路

❶ 3 具體要求 根據步進電機的工作原理，分析步進電機驅動電源的基本形式；完成斬波恆流步進電機驅動電路的方

步進電動機和步進電動機驅動器構成步進電機驅動系統。步進電動機驅動系統的性能，不但取決於步進電動機自身的性能，也取決於步進電動機驅動器的優劣。對步進電動機驅動器的研究幾乎是與步進電動機的研究同步進行的。
2、系統概述：步進電動機是一種將電脈沖轉化為角位移的執行元件。當步進電動機驅動器接收到一個脈沖信號（來自控制器），它就驅動步進電動機按設定的方向轉動一個固定的角度(稱為步距角)，它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的。
3、系統控制：步進電動機不能直接接到直流或交流電源上工作，必須使用專用的驅動電源（步進電動機驅動器）。控制器（脈沖信號發生器）可以通過控制脈沖的個數來控制角位移量，從而達到准確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。
4、用途： 步進電動機是一種控制用的特種電機，作為執行元件，是機電一體化的關鍵產品之一，隨著微電子和計算機技術的發展（步進電動機驅動器性能提高），步進電動機 的需求量與日俱增。步進電動機在運行中精度沒有積累誤差的特點，使其廣泛應用於各種自動化控制系統，特別是開環控制系統。
5、步進電機按結構分類：步進電動機也叫脈沖電機，包括反應式步進電動機（VR）、永磁式步進電動機（PM）、混合式步進電動機（HB）等。
（1）反應式步進電動機：也叫感應式、磁滯式或磁阻式步進電動機。其定子和轉子均由軟磁材料製成，定 子上均勻分布的大磁極上裝有多相勵磁繞組，定、轉子周邊均勻分布小齒和槽，通電後利用磁導的變化產生轉矩。一般為三、四、五、六相；可實現大轉矩輸出（消 耗功率較大，電流最高可達20A，驅動電壓較高）；步距角小；斷電時無定位轉矩；電機內阻尼較小，單步運行（指脈沖頻率很低時）震盪時間較長；啟動和運行 頻率較高。
（2）永磁式步進電動機：通常電機轉子由永磁材料製成，軟磁材料製成的定子上有多相勵磁繞組，定、轉 子周邊沒有小齒和槽，通電後利用永磁體與定子電流磁場相互作用產生轉矩。一般為兩相或四相；輸出轉矩小（消耗功率較小，電流一般小於2A，驅動電壓 12V）；步距角大（例如7.5度、15度、22.5度等）；斷電時具有一定的保持轉矩；啟動和運行頻率較低。
（3）混合式步進電動機：也叫永磁反應式、永磁感應式步進電動機，混合了永磁式和反應式的優點。其定 子和四相反應式步進電動機沒有區別（但同一相的兩個磁極相對，且兩個磁極上繞組產生的N、S極性必須相同），轉子結構較為復雜（轉子內部為圓柱形永磁鐵， 兩端外套軟磁材料，周邊有小齒和槽）。一般為兩相或四相；須供給正負脈沖信號；輸出轉矩較永磁式大（消耗功率相對較小）；步距角較永磁式小（一般為1.8 度）；斷電時無定位轉矩；啟動和運行頻率較高；是目前發展較快的一種步進電動機。
6、步進電動機按工作方式分類：可分為功率式和伺服式兩種。
（1）功率式：輸出轉矩較大，能直接帶動較大負載（一般使用反應式、混合式步進電動機）。
（2）伺服式：輸出轉矩較小，只能帶動較小負載（一般使用永磁式、混合式步進電動機）。
7、步進電動機的選擇：
（1） 首先選擇類型，其次是具體的品種與型號。
（2） 反應式、永磁式和混合式三種步進電動機的性能指標、外形尺寸、安裝方法、脈沖電源種類和控制電路等都不同，價格差異也很大，選擇時應綜合考慮。
（3） 具有控制集成電路的步進電動機應優先考慮。
8、步進電動機的基本參數：
（1）電機固有步距角： 它 表示控制系統每發一個步進脈沖信號，電機所轉動的角度。電機出廠時給出了一個步距角的值，如86BYG250A型電機給出的值為0.9°/1.8°（表示 半步工作時為0.9°、整步工作時為1.8°），這個步距角可以稱之為「電機固有步距角」，它不一定是電機工作時的實際步距角，實際步距角和驅動器有關。
（2）步進電動機的相數： 是指電機內部的線圈組數，目前常用的有二相、三相、四相、五相步進電動機。電機相數不同，其步距角也不同，一般二相電機的步距角為0.9°/1.8°、三 相的為0.75°/1.5°、五相的為0.36°/0.72° 。步進電動機增加相數能提高性能，但步進電機的結構和驅動電源都會更復雜，成本也會增加。
（3）保持轉矩（HOLDING TORQUE）：也叫 最大靜轉矩，是在額定靜態電流下施加在已通電的步進電動機轉軸上而不產生連續旋轉的最大轉矩。它是步進電動機最重要的參數之一，通常步進電動機在低速時的 力矩接近保持轉矩。由於步進電動機的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉矩就成為了衡量步進電機最重要的參數之 一。比如，當人們說2N.m的步進電機，在沒有特殊說明的情況下是指保持轉矩為2N.m的步進電動機。
（4）步距精度：可以用定位誤差來表示，也可以用步距角誤差來表示。
（5）矩角特性：步進電動機的轉子離開平衡位置後所具有的恢復轉矩，隨著轉角的偏移而變化。步進電動機靜轉矩與失調角的關系稱為矩角特性。
（6）靜態溫升：指電機靜止不動時，按規定的運行方式中最多的相數通以額定靜態電流，達到穩定的熱平衡狀態時的溫升。
（7）動態溫升：電機在某一頻率下空載運行，按規定的運行時間進行工作，運行時間結束後電機所達到的溫升叫動態溫升。
（8）轉矩特性：它表示電機轉矩和單相通電時勵磁電流的關系。
（9）啟動矩頻特性：啟動頻率與負載轉矩的關系稱為啟動矩頻特性。
（10）運行矩頻特性/慣頻特性：略
（11）升降頻時間：指電機從啟動頻率升到最高運行頻率或從最高運行頻率降到啟動頻率所需的時間。
（12）DETENT TORQUE：是指步進電動機沒有通電的情況下，定子鎖住轉子的力矩。DETENT TORQUE 在國內沒有統一的翻譯方式，容易產生誤解；反應式步進電動機的轉子不是永磁材料，所以它沒有DETENT TORQUE。

9、步進電動機的一些特點：
（1）步進電動機沒有積累誤差：一般步進電動機的精度為實際步距角的百分之3-5，且不累積。
（2）步進電動機在工作時，脈沖信號按一定順序輪流加到各相繞組上（由驅動器內的環形分配器控制繞組通斷電的方式）。
（3）即使是同一台步進電動機，在使用不同驅動方案時，其矩頻特性也相差很大。
（4）步進電動機與其它電動機不同，其標稱額定電壓和額定電流只是參考值；又因為步進電動機是以脈沖方式供電，電源電壓是其最高電壓，而不是平均電壓，所以，步進電動機可以超出其額定值范圍工作。但選擇時不應偏離額定值太遠。
（5） 步進電動機外表允許的最高溫度： 步進電機溫度過高首先會使電機的磁性材料退磁，從而導致力矩下降乃至於失步，因此電機外表允許的最高溫度應取決於不同電機磁性材料的退磁點；一般來講，磁 性材料的退磁點都在攝氏130度以上，有的甚至高達攝氏200度以上，所以步進電動機外表溫度在攝氏80-90度完全正常。
（6）步進電動機的力矩會隨轉速的升高而下降：當步進電機轉動時，電機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢；頻率越高，反向電動勢越大。在它的作用下，電機隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導致力矩下降。
（7）步進電動機低速時可以正常運轉，但若高於一定頻率就無法啟動，並伴有嘯叫聲。
步 進電動機有一個技術參數：空載啟動頻率，即步進電動機在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高於該值，電機不能正常啟動，可能發生丟步或堵 轉。在有負載的情況下，啟動頻率應更低。如果要使電機達到高速轉動，脈沖頻率應該有加速過程，即啟動頻率較低，然後按一定加速度升到所希望的高頻（電機轉 速從低速升到高速）。
（8）四相混合式步進電機一般由兩相驅動器來驅動，因此，連接時可以採用串聯接法或並聯接法將四相電機接成兩相使 用。串聯接法一般在電機轉速較低的場合使用，此時需要的驅動器輸出電流為電機相電流的0.7倍，因而電機發熱小；並聯接法一般在電機轉速較高的場合使用 （又稱高速接法），所需要的驅動器輸出電流為電機相電流的1.4倍，因而電機發熱較大。
（9）混合式步進電機驅動器的供電電源電壓一般是一個較寬的范圍 （比如IM483的供電電壓為12～48VDC），電源電壓通常根據電機的工作轉速和響應要求來選擇。如果電機工作轉速較高或響應要求較快，那麼電壓取值 也高，但注意電源電壓的紋波不能超過驅動器的最大輸入電壓，否則可能損壞驅動器。
（10）供電電源電流一般根據驅動器的輸出相電流I來確定。如果採用線性電源，電源電流一般可取I 的1.1～1.3倍；如果採用開關電源，電源電流一般可取I 的1.5～2.0倍。
（11）當離線信號FREE為低電平時，驅動器輸出到電機的電流被切斷，電機轉子處於自由狀態
（離線狀態）。在有些自動化設備中，如果在驅動器不斷電的情況下要求直接轉動電機軸（手動方式），就可以將FREE信號置低，使電機離線，進行手動操作或調節。手動完成後，再將FREE信號置高，以繼續自動控制。
（12）用簡單的方法調整兩相步進電機通電後的轉動方向，只需將電機與驅動器接線的A+和A-（或者B+和B-）對調即可。
10、步進電動機驅動器的一些特點：
（1）構成步進電動機驅動器系統的專用集成電路：
A 脈沖分配器集成電路：如三洋公司的PMM8713（三/四相）、PMM8723（四相）、PMM8714（五相）等。
B 包含脈沖分配器和電流斬波的控制器集成電路：如SGS公司的L297（四相）、L6506（四相）等。
C 只含功率驅動（或包含電流控制、保護電路）的驅動器集成電路：如日本新電元工業公司的MTD1110（四相斬波驅動）和MTD2001（兩相、H橋、斬波驅動）。
D 將脈沖分配器、功率驅動、電流控制和保護電路都包括在內的驅動控制器集成電路，如MOTOROLA公司的SAA1042（四相）和ALLEGRO公司的UCN5804（四相）等。

（2）「細分驅動」概述：
概念：將「電機固有步距角」細分成若干小步的驅動方法，稱為細分驅動，細分是通過驅動器精確控制步進 電動機的相電流實現的，與電機本身無關。其原理是，讓定子通電相電流並不一次升到位，而斷電相電流並不一次降為0（繞組電流波形不再是近似方波，而是N級 近似階梯波），則定子繞組電流所產生的磁場合力，會使轉子有N個新的平衡位置（形成N個步距角）。
最新技術發展：國內外對細分驅動技術的研究十分活躍，高性能的細分驅動電路，可以細分到上千甚至任意細分。目前已經能夠做到通過復雜的計算使細分後的步距角均勻一致，大大提高了步進電動機的脈沖解析度，減小或消除了震盪、雜訊和轉矩波動，使步進電動機更具有「類伺服」特性。
對實際步距角的作用：在沒有細分驅動器時，用戶主要靠選擇不同相數的步進電機來滿足自己對步距角的要求。如果使用細分驅動器，則用戶只需在驅動器上改變細分數，就可以大幅度改變實際步距角，步進電機的」相數」對改變實際步距角的作用幾乎可以忽略不計。
採用細分技術與步進電動機精度提高的關系：步進電動機的細分技術實質上是一種電子阻尼技術，其主要目 的是減弱或消除步進電機的低頻振動，提高電機的運轉精度只是細分技術的一個附帶功能。細分後電機運轉時對每一個脈沖的解析度提高了，但運轉精度能否達到或 接近脈沖解析度還取決於細分驅動器的細分電流控制精度等其它因素。不同廠家的細分驅動器精度可能差別很大；細分數越大精度越難控制。
真正的細分對驅動器要有相當高的技術要求和工藝要求，成本亦會較高。國內有一些驅動器採用對電機相電流進行「平滑」處理來取代細分，屬於「假細分」，「平滑」並不產生微步，會引起電機力矩的下降。真正的細分控制不但不會引起電機力矩的下降，相反，力矩會有所增加。

關於步進電機調速問題
步進電動機是一種將脈沖信號變換成相應的角位移(或線位移)的電磁裝置，是一種特殊的電動機。一般電動機都是連續轉 動的，而步進電動機則有定位和運轉兩種基本狀態，當有脈沖輸入時步進電動機一步一步地轉動，每給它一個脈沖信號，它就轉過一定的角度。步進電動機的角位移 量和輸入脈沖的個數嚴格成正比，在時間上與輸入脈沖同步，因此只要控制輸入脈沖的數量、頻率及電動機繞組通電的相序，便可獲得所需的轉角、轉速及轉動方 向。在沒有脈沖輸入時，在繞組電源的激勵下氣隙磁場能使轉子保持原有位置處於定位狀態。
在三相步進電動機定子上有A、B、C三對磁極，磁極上繞有線圈，分別稱之為A相、B相和C相，而轉子則是一個帶齒的鐵心。如果在線圈中通以直流電，就會產生磁場，A、B、C三個磁極的線圈依次輪流通電，則A、B、C三對磁極就依次輪流產生磁場吸引轉子轉動。

步進電機調速不能直接使用普通的交直流電源，需要專用的伺服控制器，應注意以下特點：
1、可以用數字信號直接進行開環控制，整個系統簡單廉價，位移與輸入脈沖信號數相對應，步距誤差不長期積累，開環控制系統既簡單又具有一定的精度； 在要求更高精度時，也可以採用閉環控制系統。

2、由於步進電機無刷，因此本體部件少，可靠性高。

3、易於起動，停止，正反轉，速度響應性好；停止時一般有自鎖能力。

4、步距角可在大范圍內選擇，在小步距情況下，能夠在超低轉速下高轉距穩定運行，可以不經減速器直接驅動負載。

5、速度可在相當寬范圍內平滑調節， 可以用一台控制器同時控制幾台步進電動機完全同步運行。

6、步進電動機帶慣性負載能力較差，由於存在失步和共振問題，步進電機的加減速方法在不同的應用狀態下，情況較為復雜。

步進電機選型指南/步進電機驅動器/步進電機控制器
一、步進電機選用指南：
1、 怎麼確定步進電機的型號，要注意那幾個主要參數？混合式步進電機中的靜力矩，引線數，電感等參數如何理解？
一般是根據您的負載選電機， 主要是參考步進電機的力矩，詳細的還涉及到電機的轉速和額定電流，傳動機構等，起動的轉速和正常運行的轉速，另外還有電機的精度。
靜力矩或者叫保持轉矩（HOLDING TORQUE）:
是指步進電機通電但沒有轉動時，定子鎖住轉子的 力矩。它是步進電機最重要的參數之一，通常步進電機在低速時的力矩接近保持轉矩。由於步進電機的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大 而變化，所以保持轉矩就成為了衡量步進電機最重要的參數之一。比如，當人們說2N.m的步進電機，在沒有特殊說明的情況下是指保持轉矩為2N.m的步進電 機。
定位力矩 （DETENT TORQUE）
是指步進電機沒有通電的情況下，定子鎖住轉子的力矩。由於DETENT TORQUE 在國內沒有統一的翻譯方式，不知道你說的定位力矩是不是這個，我認為是了。
從上面可以看出，靜力矩和定位力矩的區別就是電機通電和不通電定子鎖住轉子的力矩的區別了。
引線數：
引線數就比較直觀了，就是電機接線引腳的數目。2相雙極型電機是4根引線。2相單極型電機是5線或者6線的。
電感：
電感的參數一般而言不是電機重點參數，但是它和電機有非常密切的關系，電感通電產生電磁感應才有電磁力。不過因為電磁力還和電機內部其他東西有很大關系，很難從電感上看出什麼，看電機力氣還是得看靜力矩和矩頻曲線。電感只是和驅動電路設計上有點關系。
2、 步進電機選型注意事項
a、步進電機應用於低速場合-----每分鍾轉速不超過1000轉，（0.9度時6666PPS)，最好在1000-3000PPS(0.9度）間使用，可通過減速裝置使其在此間工作，此時電機工作效率高，噪音低。
b、步進電機最好不使用整步狀態，整步狀態時振動大。
c、除了標稱為12V電壓的電機使用12V外，其他電機可根據驅動器選擇驅動電壓（建議：57BYG採用直流24V-36V，86BYG採用直流46V，110BYG採用高於直流80V）。當然，12伏電壓的電機也可以採用其他驅動電源，不過要考慮溫升。
d、轉動慣量大的負載應選擇機座號較大的電機。
e、工作轉速較高的電機在帶動大慣量負載時，一般不要在工作轉速下起動，而應該採用逐漸升頻提速，這樣一來電機不會失步，二來可以減少噪音，還可以提高停轉時的定位精度。
f、精度要求高時，應通過採用機械減速、提高電機速度以及選用高細分數的驅動器來解決。電機不應在振動區內工作，如若必須可通過改變電壓、電流或增加阻尼的方法解決。
g、電機工作在600PPS（0.9度）以下，應選擇小電流、大電感、低電壓的驅動器。
h、應遵循先選電機後選驅動器的原則。
3、 步進電機原理
步進電機是將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的開環控制元件。在非超載的情況下，電機的轉速和停止位置只取決於脈沖 信號的頻率和脈沖數，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉過一個步距角。這一線性關系的存在，加上步進電機只有周期性誤差而無累積誤 差的特點，使得其控制速度和位置非常簡單。步進電機與普通直流電機或交流電機在使用上的區別是，它不可以直接連接電源，必須在雙環形脈沖信號和功率驅動電 路等組成的控制系統中使用。
4、 步進電機的分類
混合式步進電機、反應式步進電機、永磁式步進電機
5、 2相/3相步進電機的區別
2相電機成本低，但在低速時的震動較大，高速時力矩下降快；3相電機振動較小，高速性能好，比2相電機的速度高百分之30~50，2相步進電機步距角多為1.8 度，3相多為1.5度
6、 步進電機和伺服電機的區別
力矩范圍：步進電機系統一般為中小力矩（一般在40Nm以下）范圍；伺服電機系統可實現全范圍。
速度范圍：步進電機系統速度低（一般在2000RPM以下，大力矩電機小於1000RPM）；伺服電機系統速度高（交流伺服可達5千RPM，直流伺服電機可達1~2萬RPM）。
控制方式：步進電機系統主要是位置控制， 也可實現智能化的位置/轉速/轉矩控制方式，低速時有振動（但使用高細分驅動器可明顯改善）；伺服電機系統閉環控制，運行平滑。
精度：步進電機系統一般精度較低，使用高細分驅動器時較高；伺服電機系統的精度取決於反饋裝置的解析度。
矩頻特性：步進電機系統高速時力矩下降快；伺服電機系統的矩頻特性好，特性較硬。
過載特性：步進電機系統過載時會失步；伺服電機系統短時可承受3~10倍過載。
反饋方式：步進電機系統大多數為開環控制，也可接編碼器反饋，防止失步；伺服電機系統為閉環方式，編碼器反饋。
編碼器類型：步進電機系統開環控制時不用編碼器；伺服電機系統一般採用光電型旋轉編碼器（增量型/絕對值型），旋轉變壓器型。
響應速度：步進電機系統相應速度一般；伺服電機系統相應速度快。
耐振動：步進電機系統耐振動好；伺服電機系統耐振動一般 （旋轉變壓器型耐振動好）。
溫升：步進電機系統運行溫升較高；伺服電機系統一般。
維護性：步進電機系統基本可以免維護；伺服電機系統維護性較好。
價格：步進電機系統價格低；伺服電機系統價格高。
7、 如何配用步進電機驅動器？
根據電機的電流，配用大於或等於此電流的驅動器。如果需要低振動或高精度時，可配用細分型驅動器。對於大轉矩電機，盡可能用高電壓型驅動器，以獲得良好的高速性能。
二、步進電機驅動器：
1、使用步進電機驅動器注意事項
1）電源電壓要合適（過壓可能造成驅動模塊的損壞），直流輸入的+/-極性不得接錯，驅動控制器的電流設定值應該合適（開始時不要太大）；
2）控制信號線接牢靠，工業環境下應考慮屏蔽問題（如採用雙絞線）；
3）不要一開始就把所有線全接上，可先進行最基本系統的連接，確認運行良好後再完成全部連接。
4）必須事先確認好接地端和浮空端。
5）剛開始運行時，仔細觀察電機的聲音和溫升情況，發現異常應立即停機調整。
2、一般步進電機驅動器識別的最低脈沖脈寬和2細分下的最高接受頻率
一般識別的最低脈沖脈寬不少於2微秒，2細分下的最高接受頻率為40khz左右
3、步進電機驅動器的一般故障現象
不工作，丟步（也可能電機力不夠），時走時停，大小步，震動大，抖動明顯，亂轉，缺相等。

❷ 怎樣識別射頻電路，邏輯電路，電源電路

射頻電路是指從天線（ANT）到收、發基帶信號凱答山（RXI/Q、TXI/Q）為止的這部分電路，它包括接收射頻、發射射頻和頻率合成器三大部分。射頻信號的特點是串列通信方式，它在收發過程中，不斷地被「降頻」（接收）和舉攔「升頻」（發射）。

邏輯/音頻電路的主要特點是大規模集成電路，並且多數是BGA元件，因此這部分原理電路圖常用UXXX表示集成電路，其管腳標注為A0、A1、E12等。常見的音頻/邏輯電路有微處理器（CPU）、字型檔（也稱版本FLASH）、暫存（SRAM）、碼片（EEPROM）和音頻IC。邏輯電路的識別主要查找集成模塊的代碼和英文標注（如CPU、FLASH、SRAM、EEPROM），有的直接給中文標注。音頻電路的識別是通過受話器（MIC）和受話器（EAR、SPK）的圖形或英文縮寫來查找的。

電源電路是：電池、集成的電源IC或分散式穩壓管組成。提供的VCC、VDD、VRF和VVCO等各盯中路電壓。升壓電路、充電電路是電源的重要部分。電池電源用VB、B++來表示。

❸ 什麼是直接變換電路

直接變換電路即直接變頻電路，是指不經過任何中間環節，直接將一種頻率的交流電轉變為另一種頻率的交流電的電路。一般還可同時控制輸出電壓。直接變頻電路應用於變頻調速裝置、感應加熱裝置、不停電電源等場合。

與間接變頻電路相比，直接變頻電路僅進行一次電能變換，變換效率較高。按變頻電路的輸出頻率和輸入頻率的關系分，可分為直接降頻電路、直接升頻電路和直接升降頻電路。

電路分類

①定比式周波變流器

電路的輸出頻率與輸入頻率有一定的比例關系，不能連續變化，輸出電壓的低次諧波較大，但控制方式簡單，可用於頻率精度要求不高的場合。

②連續式周波變流器

它可連續改變正極組和負極組的觸發滯後角，通過改變觸發滯後角的變化周期改變輸出頻率，改變觸發滯後角改變輸出電壓。它的輸出頻率和電壓都是連續可調的。為使輸出電壓波形更接近於正弦波，各整流器的觸發滯後角按餘弦規律變化。連續式周波變流器的輸出電壓中包含有分數次諧波。