隔離升壓DC-DC變換器在電動汽車、儲能系統(tǒng)、可再生能源發(fā)電以及超導(dǎo)儲能系統(tǒng)等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。本文以隔離升壓全橋變換器(Isolated Boost Full Bridge Converter,簡稱IBFBC)為研究對象，針對隔離升壓型變換器的拓撲結(jié)構(gòu)、起動問題、隔離變壓器漏感問題、軟開關(guān)問題和輸入電感磁復(fù)位問題等進行了系統(tǒng)深入的研究，解決了這一類拓撲所共有技術(shù)問題。 提出了隔離升壓DC-DC變換器拓撲族，分析比較了各種拓撲的特點，確定了以IBFBC為研究對象。對IBFBC進行了詳細的穩(wěn)態(tài)分析和小信號建模分析，為其分析、設(shè)計和搭建實驗平臺提供了電路理論基礎(chǔ)。 理論上分析了IBFBC起動時存在電流沖擊的原因。提出了二種數(shù)字化軟起動方案，該方案對主電路進行了改造，利用DSP能靈活產(chǎn)生PWM波的特點采用了新的控制策略，成功實現(xiàn)了該系統(tǒng)的軟起動。 理論上分析了IBFBC隔離變壓器漏感引起功率開關(guān)管關(guān)斷電壓尖峰的原因，采用了有源箝位的方法，有效的解決電壓尖峰問題。提出了帶有源箝位IBFBC的九種PWM控制策略，提出了一種控制型軟PWM方法，在不增加主電路元器件的基礎(chǔ)上，通過控制PWM的發(fā)生方法，實現(xiàn)了有源箝位功率開關(guān)管和橋臂功率開關(guān)管的零電壓開通。 從理論上分析了IBFBC輸入電感磁復(fù)位問題。在正常停機時提出了一種數(shù)字化軟停止的方法，控制變換器由Boost工作狀態(tài)逐漸過渡到Buck工作狀態(tài)，讓輸入電感存儲的能量逐漸釋放掉，最后停止工作。對于故障保護停機，采用了繞組磁復(fù)位的方法，把輸入電感設(shè)計成反激式變換器形式，突然停機時，電感中存儲的能量通過反激式繞組釋放到輸出端，這樣保護了變換器不會損壞。 給出了主電路關(guān)鍵器件參數(shù)的設(shè)計方法，設(shè)計了以DSP-TMS320F2407為核心的數(shù)字控制單元，編寫了DSP控制程序和CPLD邏輯處理程序。研制了一臺輸出功率5KW，輸入電壓直流24V，輸出電壓直流300V的IBFBC,通過全面的性能實驗驗證了理論分析和仿真結(jié)果。 本文立足于IBFBC的關(guān)鍵技術(shù)要求，并充分考慮工程應(yīng)用中的實際因素，進行了理論分析和實驗研究，為實際系統(tǒng)方案設(shè)計提供理論依據(jù)，并已經(jīng)在實際應(yīng)用中得到驗證。
上傳時間： 2013-04-24
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與傳統(tǒng)的徑向磁通圓柱式電機相比，軸向磁通的盤式無鐵心永磁同步電機有著許多明顯的優(yōu)點：其結(jié)構(gòu)較為簡單，加工及裝配費用低，電機運行可靠，不需勵磁電流，提高了電機的效率和功率密度。盤式電機永磁化是一種發(fā)展趨勢，而稀土材料是其首選的永磁材料。我國已研制出盤式永磁同步電機，但還處于試制階段，要實現(xiàn)產(chǎn)品化，還有許多研究課題亟待解決。 本文主要針對該電機的氣隙磁密進行分析，對影響氣隙磁密的各種因素展開了研究。具體內(nèi)容如下： 1) 回顧了永磁電機的研究歷史、發(fā)展現(xiàn)狀和主要應(yīng)用，對永磁材料的性能及選取、聚磁技術(shù)、電機磁場計算所需理論和有限元軟件進行了介紹。 2) 將電機內(nèi)的電磁場、有限元軟件和盤式無鐵心永磁電機特殊結(jié)構(gòu)相結(jié)合，設(shè)計出了近二十個有限元計算程序，組成一個針對盤式無鐵心永磁同步電機的計算軟件包，由這些計算程序出發(fā)，對盤式無鐵心永磁同步電機進行一系列仿真分析計算。 在繪制氣隙磁密三維分布圖時，由于有限元軟件在繪圖方面的限制，需要將氣隙磁密數(shù)據(jù)從有限元軟件中導(dǎo)出到文本文件，再由其它數(shù)學工具進行氣隙磁密的三維圖形繪制。在這一過程中由于導(dǎo)出數(shù)據(jù)格式與繪圖工具所需數(shù)據(jù)格式不能兼容，還需要對導(dǎo)出數(shù)據(jù)進行處理。由于有限元軟件導(dǎo)出的數(shù)據(jù)量很大，如果對這些數(shù)據(jù)進行人工整理將增加大量的工作量，所以作者在研究過程中，針對導(dǎo)出數(shù)據(jù)的特點編寫了一個Vb數(shù)據(jù)處理程序，使數(shù)據(jù)處理工作得到大大簡化。 3) 在上述建立的軟件包的基礎(chǔ)上，對基于Halbach陣列的盤式無鐵心永磁同步電機進行了一系列系統(tǒng)分析，其中包括三維開域磁場分析、永磁體厚度對電機氣隙磁密的影響及分析、永磁體寬度變化時氣隙磁場分析、采用不同角度Halbach陣列時的氣隙磁密分析、不同半徑處氣隙磁密分析，為在電機設(shè)計過程中永磁體的設(shè)計提供了依據(jù)。 4) 在對盤式無鐵心永磁同步電機磁場進行詳盡的分析的基礎(chǔ)之上，本文提出了對該電機的新設(shè)計方案，并就此方案進行了建模分析，結(jié)果表明，此新方案所得到的氣隙磁密比原結(jié)構(gòu)的氣隙磁密更為理想。此外，還對新模型從定性的角度進行了渦流損耗分析，分析表明其結(jié)構(gòu)有利于減小渦流損耗。
上傳時間： 2013-04-24
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三相電壓不平衡度是衡量電網(wǎng)電能質(zhì)量的一個重要指標。在三相系統(tǒng)中，引起電壓不平衡的主要原因是發(fā)電機的輸出電壓不平衡和負載不平衡兩方面，電壓不平衡比較嚴重時，會給系統(tǒng)帶來諸多危害。近年來，STATCOM因其動態(tài)響應(yīng)速度快，電流諧波含量小，裝置體積小等優(yōu)點，在電壓不平衡補償中的應(yīng)用越來越廣。 首先本文研究了基于IGCT的STATCOM主電路。為了獲得更高的輸出電壓，通常需要將IGCT串聯(lián)使用。然而在器件串聯(lián)使用時，由于其特性的差異會產(chǎn)生暫態(tài)電壓分配不均衡，導(dǎo)致個別器件上產(chǎn)生過電壓而威脅器件的安全，嚴重時會燒毀器件。因此需要采用均壓電路來保證串聯(lián)結(jié)構(gòu)中電壓的平均分配。本文重點對IGCT串聯(lián)均壓電路和緩沖電路進行了設(shè)計，在分析串聯(lián)均壓電路的同時，計算了吸收電容和吸收電阻的取值范圍。而后，對緩沖電路進行了Pspice仿真，通過仿真驗證了均壓電路的工作效果。結(jié)果表明，吸收電容和吸收電阻的取值合適，能夠?qū)GCT的串聯(lián)運行起到很好的保護作用。本文還對100Kvar/660VSTATCOM的主電路進行了參數(shù)設(shè)計，對IGCT的型號和各主要元件進行了選擇。 本文重點研究了不平衡系統(tǒng)中STATCOM的控制策略。建立了基于IGCT的STATCOM的數(shù)學模型；根據(jù)STATCOM的電流暫態(tài)模型，對電流電壓進行序分解，并做D—Q坐標變換，建立STATCOM在靜止坐標系下的正、負序數(shù)學模型。基于建立的負序模型，研究STATCOM在不平衡情況下的控制策略，本文采用無差拍控制方法；根據(jù)實際補償時遇到的問題：收斂速度慢、依賴固定的負載模型、魯棒性差等，對無差拍控制方法進行了優(yōu)化設(shè)計。該優(yōu)化方法在傳統(tǒng)無差拍的基礎(chǔ)上引入了參考電流觀測器和狀態(tài)觀測器；文中具體設(shè)計了這個改進無差拍控制器和其相關(guān)電路。經(jīng)分析與仿真驗證了本文提出的優(yōu)化控制方法，將該方法應(yīng)用于STATCOM不平衡補償器，取得了良好的不平衡補償性能、快速的動態(tài)響應(yīng)和良好的魯棒性。
上傳時間： 2013-06-05
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超聲波電源廣泛應(yīng)用于超聲波加工、診斷、清洗等領(lǐng)域，其負載超聲波換能器是一種將超音頻的電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械振動的器件。由于超聲換能器是一種容性負載，因此換能器與發(fā)生器之間需要進行阻抗匹配才能工作在最佳狀態(tài)。串聯(lián)匹配能夠有效濾除開關(guān)型電源輸出方波存在的高次諧波成分，因此應(yīng)用較為廣泛。但是環(huán)境溫度或元件老化等原因會導(dǎo)致?lián)Q能器的諧振頻率發(fā)生漂移，使諧振系統(tǒng)失諧。傳統(tǒng)的解決辦法就是頻率跟蹤，但是頻率跟蹤只能保證系統(tǒng)整體電壓電流同頻同相，由于工作頻率改變了而匹配電感不變，此時換能器內(nèi)部動態(tài)支路工作在非諧振狀態(tài)，導(dǎo)致?lián)Q能器功率損耗和發(fā)熱，致使輸出能量大幅度下降甚至停振，在實際應(yīng)用中受到限制。所以，在跟蹤諧振點調(diào)節(jié)逆變器開關(guān)頻率的同時應(yīng)改變匹配電感才能使諧振系統(tǒng)工作在最高效能狀態(tài)。針對按固定諧振點匹配超聲波換能器電感參數(shù)存在的缺點，本文應(yīng)用耦合振蕩法對換能器的匹配電感和耦合頻率之間的關(guān)系建立數(shù)學模型，證實了匹配電感隨諧振頻率變化的規(guī)律。給出利用這一模型與耦合工作頻率之間的關(guān)系動態(tài)選擇換能器匹配電感的方法。經(jīng)過分析比較，選擇了基于磁通控制原理的可控電抗器作為匹配電感，通過改變電抗控制度調(diào)節(jié)電抗值。并給出了實現(xiàn)這一方案的電路原理和控制方法。最后本文以DSP TMS320F2812為核心設(shè)計出實現(xiàn)這一原理的超聲波逆變電源。實驗結(jié)果表明基于磁通控制的可控電抗器可以實現(xiàn)電抗值隨電抗控制度線性無級可調(diào)，由于該電抗器輸出正弦波，理論上沒有諧波污染。具體采用復(fù)合控制策略，穩(wěn)態(tài)時，換能器工作在DPLL鎖定頻率上；動態(tài)時，逐步修改匹配電抗大小，搜索輸出電流的最大值，再結(jié)合DPLL鎖定該頻率。配合PS-PWM可實現(xiàn)功率連續(xù)可調(diào)。該超聲波換能系統(tǒng)能夠有效的跟隨最大電流輸出頻率，即使頻率發(fā)生漂移系統(tǒng)仍能保持工作在最佳狀態(tài)，具有實際應(yīng)用價值。
上傳時間： 2013-04-24
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現(xiàn)如今，逆變器的脈沖寬度調(diào)制(PWM)技術(shù)作為一種最常見的調(diào)制方式在交流傳動系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。采用PWM調(diào)制技術(shù)的最終目的在于追求逆變器輸出電壓、電流波形更接近正弦從而進一步控制負載電機的磁通正弦化。為了達到這些目的，很多種基于PWM原理的調(diào)制方法被相繼提出并應(yīng)用。 在鐵道牽引調(diào)速系統(tǒng)中，逆變裝置具有調(diào)速范圍寬，輸出頻率變化快等特點，而逆變器本身器件的開關(guān)頻率又不是很高。這種情況下，分段同步調(diào)制模式的使用有效地改善了變頻器的輸出，達到了減少諧波的目的。本文圍繞分段同步調(diào)制在交流牽引傳動系統(tǒng)中的應(yīng)用進行研究，主要目的在于解決該調(diào)制模式應(yīng)用中存在的切換點選擇、切換震蕩沖擊等問題。文章詳細討論了分段調(diào)制模式下載波比和載波比切換點選取的原則，重點分析了分段同步調(diào)制模式下載波比切換點沖擊電壓的產(chǎn)生原因和危害，提出了改善電壓電流沖擊的方法，并在搭建的實驗平臺上驗證了理論分析的正確性。此外，本文還對列車高速時載波比極低的極限情況下分段同步調(diào)制對變頻器輸出交流電壓和直流回流電流諧波的改善情況進行了理論推導(dǎo)和仿真分析。 論文搭建了用于調(diào)制實驗的3.7kW小功率電機實驗平臺，在開環(huán)的VVVF調(diào)速系統(tǒng)中進行了分段同步調(diào)制載波比切換實驗；在Matlab/Simulink環(huán)境下搭建了分段同步調(diào)制模式下的電機牽引模型，進行了分段同步調(diào)制載波比切換仿真；實驗和仿真結(jié)果表明，文章所提出的方法很好地完成了分段同步算法且有效抑制了可能發(fā)生的沖擊，所得結(jié)果驗證了理論分析的正確性。
上傳時間： 2013-08-04
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在功率電路中，電壓的檢測相對于電流的檢測要簡單和容易得多。電壓的檢測可以很方便地進行而不會對電路性能產(chǎn)生明顯影響；而對電流的檢測卻要復(fù)雜得多，電流的檢測必須引入測量電流的檢測器，檢測器的引入將影響電路的性能。根據(jù)具體的電路，選擇合適的電流檢測方案，并進行正確的電路設(shè)計，是功率電路設(shè)計成敗的關(guān)鍵之一。 在開關(guān)電源設(shè)計中，電流檢測技術(shù)起著至關(guān)重要的作用，是開關(guān)電源設(shè)計成功與否的關(guān)鍵因素。本文首先詳細分析和比較了目前開關(guān)電源中常用的電阻檢測、磁檢測、MOSFET檢測等幾種電流檢測方法。并根據(jù)各自的特點，將各種技術(shù)加以區(qū)別，為各種開關(guān)電源選擇合適的檢測技術(shù)指明了方向。在此基礎(chǔ)上，本文提出了兩種適用于電流型控制開關(guān)電源的新型電流檢測電路。該電路結(jié)合了場效應(yīng)晶體管導(dǎo)通電阻特性和電流鏡像原理，能即時、快速地檢測流過功率開關(guān)管的電流，以有效地進行開關(guān)控制和過流保護。論文最后還介紹了一種無檢測電路的控制，并提出了一種分析無電流傳感器控制斜坡補償?shù)姆治龇椒?，從理論上證實了電流型控制斜坡補償?shù)囊饬x。
標簽： 開關(guān)電源 電流檢測 技術(shù)研究
上傳時間： 2013-06-07
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磁通反向電機(FRM)是一種新型的雙凸極永磁(DSPM)電機,它把高磁能的永磁體放在定子極的表面,永磁體易于安裝.隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),FRM定子繞組所交鏈的永磁磁通改變極性,這意味著比磁通脈振產(chǎn)生更大的磁通變化.由于FRM的繞組利用率高、結(jié)構(gòu)簡單、轉(zhuǎn)動慣量小及適于高速運轉(zhuǎn)等優(yōu)點,可廣泛應(yīng)用于汽車制造業(yè)、航空航天等工業(yè)領(lǐng)域.本文將從模型建立、分析方法、性能分析等方面對該電機進行深入研究.首先,為了解FRM基本理論和掌握其基本規(guī)律,寫出FRM的基本方程式;由于電機的雙凸極結(jié)構(gòu)以及飽和和非線性的影響,整個系統(tǒng)為一強非線性系統(tǒng).對該電機作適當簡化,建立其線性數(shù)學模型,這樣有利于對FRM的定性分析,弄清其內(nèi)部的基本電磁關(guān)系和基本特性.討論了繞組電感、繞組磁鏈、感應(yīng)電動勢及繞組電流、電磁轉(zhuǎn)矩等靜態(tài)特性,推導(dǎo)出FRM的功率密度計算公式.其次,為準確計算FRM性能,要考慮磁路飽和、鐵磁材料的非線性以及永磁磁場與電樞反應(yīng)磁場之間的相互影響等因素,要建立FRM的非線性模型,提出用變網(wǎng)絡(luò)等效磁路法進行分析.具體方法是建立FRM的非線性變網(wǎng)絡(luò)等效磁路模型,推導(dǎo)等效磁路中各部分磁導(dǎo)的計算公式,用節(jié)點磁位法建立相應(yīng)的方程,通過求解該非線性等效磁路方程,得到磁路各部分的磁通分布,進一步求得靜態(tài)特性,計算出電磁參數(shù).然后用FRM樣機的實驗結(jié)果驗證理論分析的正確性.樣機的理論分析結(jié)果同實驗結(jié)果進行比較表明,本文所介紹的FRM變網(wǎng)絡(luò)等效磁路模型具有較好的精度及通用性,基于等效磁網(wǎng)絡(luò)模型的FRM電磁計算是可行的,計算結(jié)果是正確的.最后對磁通反向汽車發(fā)電機的功率密度進行分析.導(dǎo)出了磁通反向汽車發(fā)電機功率密度的計算公式,分析了影響電機功率密度的因素,并與電勵磁汽車發(fā)電機進行了比較.
上傳時間： 2013-07-30
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盤式永磁同步電動機是一種性能優(yōu)越、但結(jié)構(gòu)特殊的電動機。作為一種理想的驅(qū)動裝置，其應(yīng)用范圍遍及航天、國防、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活的各個領(lǐng)域。本文利用稀土永磁材料釹鐵硼的高矯頑力，提出了一種省卻了鐵心的雙轉(zhuǎn)子、單定子結(jié)構(gòu)盤式無鐵心永磁同步電機，進一步減輕了電機的質(zhì)量并消除轉(zhuǎn)矩脈動。 對電機的設(shè)計、性能預(yù)測都離不開電機電磁場的計算。不同于傳統(tǒng)的圓柱式徑向磁通電機，盤式無鐵心電機是軸向磁通電機，外加其無鐵心的結(jié)構(gòu)，決定了該電機的磁場呈三維、開域分布。對它的電磁場分析，不能采用對待徑向磁通電機的化為二維磁場的分析方法。 本文研究的重點內(nèi)容分為兩部分：(1)在盤式無鐵心永磁同步電機的結(jié)構(gòu)上，建立其磁場三維模型，由三維有限元法計算三維電磁場，分析計算結(jié)果，并總結(jié)出盤式無鐵心永磁同步電機的磁場分布規(guī)律。 (2)在磁場計算的基礎(chǔ)上，將Halbach型永磁體陣列的理論應(yīng)用到磁鋼設(shè)計中來，提出磁鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案，研究出適合于盤式無鐵心永磁同步電機的磁鋼結(jié)構(gòu)，以獲得理想的磁場波形和磁密值。 本文首先從磁路計算的方法入手，通過磁路計算分析出盤式無鐵心永磁同步電機的磁場分布特點。其后直接運用三維有限元法求解該電機的電磁場，分析計算結(jié)果。為了獲得低漏磁、高氣隙磁密值、正弦形的氣隙磁場分布，本文先后提出普通軸向充磁磁鋼結(jié)構(gòu)、不等厚軸向充磁磁鋼結(jié)構(gòu)并將Halbach陣列的理論應(yīng)用到盤式無鐵心永磁同步電機的磁剛結(jié)構(gòu)優(yōu)化中，討論了三種不同角度的Halbach型永磁體陣列。最后為了簡化磁鋼的加工工藝，將不等厚永磁體陣列與Halbach永磁體陣列相結(jié)合，提出了最經(jīng)濟、有效的改進型Halbach永磁體陣列，給出具體磁鋼尺寸，并運用ANSYS軟件對各種磁鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的磁場進行結(jié)果仿真。
上傳時間： 2013-06-23
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近年來，LED顯示系統(tǒng)在信息顯示領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，迅速發(fā)展成一種電子廣告媒體，而且已形成具有相當發(fā)展?jié)摿Φ碾娮赢a(chǎn)業(yè)。隨著北京申辦年奧運會的成功，必將進一步推動LED顯示屏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 就目前的發(fā)展趨勢來看，LED視頻顯示系統(tǒng)是一個發(fā)展趨勢。而目前的LED視頻系統(tǒng)必須以PC機為視頻源，一對一的聯(lián)機、同步顯示，屬于同步顯示系統(tǒng)，使用不是很靈活方便。一般用于大型購物廣場的戶外播放視頻廣告、電視和電影，還可用于大型體育比賽場所，實時直播賽況。盡管異步顯示系統(tǒng)可脫機使用，方便靈活，但不能夠播放視頻信息。 從商業(yè)角度來說，技術(shù)先進的不一定就是能在市場上完全能行的通的。隨著電子廣告市場發(fā)展，城市街道的視頻廣告也必將是一種發(fā)展趨勢，因為具有動感的彩色視頻廣告比普通的廣告壁紙更能吸引人們眼球，同時也為城市添加一道靚麗的風景。而具有壽命長、成本低、亮度高、視角大、可視距離遠等特點的LED顯示系統(tǒng)比較適合此場所的顯示要求。針對這一特點，開發(fā)一套小型、可脫機播放視頻的LED顯示系統(tǒng)，具有重要的意義和市場價值，不僅有助于城市電子廣告產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也必將推進小型LED視頻系統(tǒng)的研究進程以及在其他領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。 因此，本課題以此作為研究工作的起點。本文在分析LED顯示屏工作原理后，針對目前LED異步顯示系統(tǒng)存在的缺點，結(jié)合LED同步顯示系統(tǒng)的主要功能及技術(shù)指標，提出解決關(guān)鍵問題的總體技術(shù)方案。該系統(tǒng)采用ARM+FPGA的硬件構(gòu)架，利用ARM處理器可移植操作系統(tǒng)、自帶LCD控制器、可實現(xiàn)圖形界面系統(tǒng)的特點，將ARM系統(tǒng)作為視頻源，F(xiàn)PGA用于顯示數(shù)據(jù)重構(gòu)、灰度掃描控制的電路設(shè)計，有效解決了該系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)問題。 本文的核心是ARM系統(tǒng)軟硬件設(shè)計及FPGA邏輯設(shè)計兩大部分。首先根據(jù)系統(tǒng)的總體設(shè)計方案實現(xiàn)控制系統(tǒng)硬件平臺的設(shè)計：然后在此基礎(chǔ)上通過對嵌入式Linux內(nèi)核的移植、LCD驅(qū)動程序的開發(fā)及Qtopia圖形界面系統(tǒng)的實現(xiàn)，完成了ARM系統(tǒng)的軟件平臺設(shè)計；最后重點介紹了FPGA的邏輯設(shè)計及仿真分析，并驗證了各模塊的功能設(shè)計的正確性。
標簽： ARM LED 視頻 控制系統(tǒng)設(shè)計
上傳時間： 2013-06-26
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高通濾波為實現(xiàn)高頻信號能正常通過，而低于設(shè)定臨界值的低頻信號則被阻隔、減弱。但是阻隔、減弱的幅度則會依據(jù)不同的頻率以及不同的濾波程序而改變。文中闡述了對電壓轉(zhuǎn)移函數(shù)推導(dǎo)分析及電路性能的要求，并利用Multisim仿真軟件對其頻幅特性的分析進行。
上傳時間： 2013-11-08
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