模拟电感
新型有源模拟电感及其应用
新 型 有 源 模 拟 电 感 及 其 应 用
李 安
（ 西 国际 商 贸 学 院 电 子 与 信 息 工 程 系 ， 西 咸 阳 ７ ２４ ） 陕 陕 １０ ６ 摘 要 ： 于 新 型 电流 模 式 器 件 Ｃ Ｔ 设 计 了一 个 接 地 模 拟 电感 和 一 个 浮地 模 拟 电感 ， 电路 的 特 点 是 ： 基 Ｆ Ａ， 其 使
Ｔ 是一个 使用灵 活 、 Ａ） 功能 齐全 的新 型 电流模式 器件 ， 已在 模 拟 电感 、 拟 滤 波器 和 正 弦振 荡 器 设计 中被 模
大量使 用 ¨ Ｊ然而 ， 已报道 的大 多数 电路 中 ， 用 了 ２个 以上 的 Ｃ Ｔ 而且 出现 了无用 的 Ｐ端或 ｎ端 ， ． 在 使 Ｄ Ａ， 这不仅 会造 成功 率 的浪费 ， 而且还 可 能 引起 噪 声 干 扰 ， 此 ， 个 改进 版 本 的 Ｃ Ｔ 已经 出现 ， 们 称 其 为 一 ＤＡ 人 为电流跟 随跨 导放 大器 （ ｕｒｎ Ｆ ｌ ｗ ｒ ｒｎ ｃｎ ｕ ｔ ｃ ｍｐｉｅ ，Ｃ３Ａ） 基于 Ｃ Ｙ Ｃ ｒ ｔ ｏ ｏ ｅ ａｓｏ ｄ ｃ ｎ ｅＡ ｌ ｒ ｂ＂ ． ｅ ｌ Ｔ ａ ｉ ｆ Ｆ Ａ的通 用 滤 波器 已 有报 道 ， 而基 于 Ｃ Ｉ Ｆ＇ Ａ接地模 拟 电感 和浮地 模 拟 电感 尚不 多见 ． 者 受 文 献 ［ ］ 笔 ７ 的启发 ， 将其 中模 拟 电感 电路 中的 Ｃ Ｔ Ｄ Ａ换 成 Ｃ ｒ 分 别实现 了 Ｃ Ｔ Ｆ Ａ， Ｆ Ａ接 地模 拟 电感 和 浮地模 拟 电感 ． 电路 使用 接地 电容 ， 有 源 器件最 少 ， 有悬 空 的输入端 和 输 出端 ， 一个具 有 最 少元 件 的模 拟 电感 电路 ． 没 是 为证 实 电路 工 作 的可靠 性 ， 于该 浮地 、 基 接地 模 拟 电感 ， 用元件 替换 法 ， 别设 计 了三 阶 巴特沃 斯 低通 和 高通 滤 波器 ， 主 要特 利 分 其 点是 极点 频率 可被线 性 电调谐 ． 计算 机仿 真表 明 ： 设计 的电路正 确有 效 ． 所
模拟量式电感传感器在螺纹孔径识别中的应用
模拟量式电感传感器在螺纹孔径识别中的应用作者：陈育中来源：《现代电子技术》2010年第18期摘要:对一种新型的电感式传感器装置进行了研究,着重介绍了该传感器的工作原理及基本结构、孔径识别系统的框图设计、实验验证分析和工业应用。
利用电感式传感器的输出模拟量电流值与金属被测物体之间的距离关系,构建新颖的检测系统,实现对机械设备上安装不同直径螺孔的识别。
通过实验室试验装置验证, 结果与理论测量值相一致。
该检测系统新颖、实用、可靠,价格低廉,稳定系数高,具有较高的精度和测量范围,应用价值良好。
关键词:模拟量式; 电感传感器; 螺纹孔径; 孔径识别中图分类号:TN919-34文献标识码:A文章编号:1004-373X(2010)18-0148-03Application of Analog Inductive Sensorin Screw-type Aperture RecognitionCHEN Yu-(1. Hohai University, Nanjing 210019, China; 2. Jiangsu Union Technical Institute, Nanjing 210019, China)Abstract: A new type of inductive sensor devices is studied. The basic working principle of the sensor, structure of the aperture identification system, analysis of experimental verification and industrial applications are presented amphatically. A new testing system was built by means of the distance relationship between the analog current output value of inductive sensor and the measured metal object to implement the identification of the different diameter screws installed on mechanical equipments. The experimental result obtained in the laboratory is consistent with the theoretical calculation value. The new detection system is practical, reliable, and also hasthe advantages of low cost, high stability coefficient, high accuracy and wide measuring range.Keywords: analog quantity; inductive sensor; screw-type aperture; aperture identification收稿日期:2010-04-13现代工业中螺丝作为最主要的紧固件之一,需求量很大,对于不同的孔径,螺钉与螺帽的匹配问题尤为关键,精密设备中微小差异都可能带来传动、电动装置的系统问题,因此钻削和攻丝技术的发展已被迅速地提上议事日程。
电感式传感器
汇报人：XX
• 电感式传感器概述 • 电感式传感器结构与设计 • 电感式传感器性能参数 • 电感式传感器测量电路 • 电感式传感器应用实例 • 电感式传感器发展趋势与挑战
01
电感式传感器概述
定义与工作原理
定义
电感式传感器是利用电磁感应原理将被测非电量转换 成线圈自感系数或互感系数的变化，再由测量电路转 换为电压或电流的变化量输出的装置，用来检测位移 、压力、振动、应变、流量等参数。
铁粉芯磁芯具有较低的磁导率 和较高的饱和磁感应强度，适
用于大电流和低频电路。
硅钢片
硅钢片磁芯具有较低的磁滞损 耗和涡流损耗，适用于高精度
测量和控制系统。
非晶合金
非晶合金磁芯具有优异的磁性 能和机械性能，适用于高性能
传感器和电力电子器件。
03
电感式传感器性能参数
灵敏度与分辨率
灵敏度
电感式传感器的灵敏度是指其输出信 号与被测量变化之间的比值。高灵敏 度意味着传感器能够检测到微小的被 测量变化，并产生相应的输出信号。
压力测量应用
液压系统压力监测
在液压系统中，电感式传感器可 测量油液的压力变化，确保系统
的正常运行和安全性。
气动系统压力检测
电感式传感器可用于气动系统中， 检测气体压力的变化，为系统的稳 定性和效率提供保障。
工业过程压力监控
在化工、石油等工业过程中，电感 式传感器可实时监测管道或容器内 的压力变化，确保生产安全。
06
电感式传感器发展趋势与挑战
微型化与集成化发展趋势
微型化设计
随着微电子技术和微纳加工技术 的发展，电感式传感器的体积不 断缩小，实现微型化，有利于其 在狭小空间和复杂环境中的应用
[运算放大电路]运算放大器通俗讲解
![[运算放大电路]运算放大器通俗讲解](https://img.taocdn.com/s3/m/de5abd0d591b6bd97f192279168884868762b8e4.png)
[运算放大电路]运算放大器通俗讲解运算放大器基本电路大全运算放大器基本电路大全我们经常看到很多非常经典的运算放大器应用图集，但是这些应用都建立在双电源的基础上，很多时候，电路的设计者必须用单电源供电，但是他们不知道该如何将双电源的电路转换成单电源电路。
在设计单电源电路时需要比双电源电路更加小心，设计者必须要完全理解这篇文章中所述的内容。
1．1 电源供电和单电源供电所有的运算放大器都有两个电源引脚，一般在资料中，它们的标识是VCC＋和VCC－，但是有些时候它们的标识是VCC＋和GND。
这是因为有些数据手册的作者企图将这种标识的差异作为单电源运放和双电源运放的区别。
但是，这并不是说他们就一定要那样使用――他们可能可以工作在其他的电压下。
在运放不是按默认电压供电的时候，需要参考运放的数据手册，特别是绝对最大供电电压和电压摆动说明。
绝大多数的模拟电路设计者都知道怎么在双电源电压的条件下使用运算放大器，比如图一左边的那个电路，一个双电源是由一个正电源和一个相等电压的负电源组成。
一般是正负15V，正负12V和正负5V也是经常使用的。
输入电压和输出电压都是参考地给出的，还包括正负电压的摆动幅度极限Vom以及最大输出摆幅。
单电源供电的电路(图一中右)运放的电源脚连接到正电源和地。
正电源引脚接到VCC＋，地或者VCC－引脚连接到GND。
将正电压分成一半后的电压作为虚地接到运放的输入引脚上，这时运放的输出电压也是该虚地电压，运放的输出电压以虚地为中心，摆幅在Vom 之内。
有一些新的运放有两个不同的最高输出电压和最低输出电压。
这种运放的数据手册中会特别分别指明Voh 和Vol 。
需要特别注意的是有不少的设计者会很随意的用虚地来参考输入电压和输出电压，但在大部分应用中，输入和输出是参考电源地的，所以设计者必须在输入和输出的地方加入隔直电容，用来隔离虚地和地之间的直流电压。
(参见1.3节)图一通常单电源供电的电压一般是5V，这时运放的输出电压摆幅会更低。
爱浦DC DC模块电源运放基本电路全解析二
2.1 放大放大电路有两个基本类型：同相放大器和反相放大器。
他们的交流耦合版本如图三所示。
对于交流电路，反向的意思是相角被移动180度。
这种电路采用了耦合电容――Cin 。
Cin被用来阻止电路产生直流放大，这样电路就只会对交流产生放大作用。
如果在直流电路中，Cin被省略，那么就必须对直流放大进行计算。
在高频电路中，不要违反运放的带宽限制，这是非常重要的。
实际应用中，一级放大电路的增益通常是100倍(40dB)，再高的放大倍数将引起电路的振荡，除非在布板的时候就非常注意。
如果要得到一个放大倍数比较的大放大器，用两个等增益的运放或者多个等增益运放比用一个运放的效果要好的多。
2.2 衰减传统的用运算放大器组成的反相衰减器如图四所示。
在电路中R2要小于R1。
这种方法是不被推荐的，因为很多运放是不适宜工作在放大倍数小于1倍的情况下。
正确的方法是用图五的电路在表一中的一套规格化的R3 的阻值可以用作产生不同等级的衰减。
对于表中没有的阻值，可以用以下的公式计算R3＝(Vo/Vin)/(2-2(Vo/Vin))如果表中有值，按以下方法处理：为Rf和Rin在1K到100K之间选择一个值，该值作为基础值。
将Rin 除以二得到RinA 和RinB。
将基础值分别乘以1 或者2 就得到了Rf、Rin1 和Rin2，如图五中所示。
在表中给R3 选择一个合适的比例因子，然后将他乘以基础值。
比如，如果Rf是20K，RinA和RinB都是10K，那么用12.1K的电阻就可以得到－3dB的衰减。
图六中同相的衰减器可以用作电压衰减和同相缓冲器使用。
2.3 加法器图七是一个反相加法器，他是一个基本的音频混合器。
但是该电路的很少用于真正的音频混合器。
因为这会逼近运放的工作极限，实际上我们推荐用提高电源电压的办法来提高动态范围。
同相加法器是可以实现的，但是是不被推荐的。
因为信号源的阻抗将会影响电路的增益。
2.4 减法器就像加法器一样，图八是一个减法器。
电容模拟电感
电容模拟电感
电容和电感是两种不同的电子元件，它们具有不同的电路特性。
电容是一种储存电能的元件，可以用来滤波、耦合、谐振等，它的电路符号通常是一个平行板电容器的形状，由两个金属板和绝缘材料组成。
而电感是一种储存磁能的元件，可以用来滤波、谐振等，它的电路符号通常是一个线圈的形状，由一个线圈和两个引脚组成。
虽然电容和电感的作用和用途不同，但是可以通过一些模拟电路来实现电容或电感的功能。
以下是一些常见的电容模拟电感的方法：
1、电容电感串联：将一个电容和一个电感串联在一起，可以形成一个类似于一个简单的RLC串联电路。
这个电路可以用来滤波、谐振等，其中电容和电感的值可以根据需要来选择。
2、电容电阻串联：将一个电容和一个电阻串联在一起，可以模拟一个简单的RC滤波电路。
这个电路可以用来滤波交流信号，并将信号衰减到所需的幅度。
3、电容并联：将多个电容并联在一起，可以形成一个类似于一个简单的LC并联电路。
这个电路可以用来滤波、耦合、谐振等，其中电容的值可以根据需要来选择。
4、电感并联：将多个电感并联在一起，可以模拟一个简单的LLC 并联电路。
这个电路可以用来滤波、谐振等，其中电感的值可以根据
需要来选择。
需要注意的是，虽然这些方法可以模拟电容或电感的功能，但它们的响应和性能可能会受到环境条件和温度变化等因素的影响，因此需要根据实际情况来选择合适的元件来实现所需的功能。
comsol教程
comsol教程
COMSOL教程：简单电感器的建模和模拟
本教程将演示如何使用COMSOL Multiphysics软件建模和模拟简单电感器。
我们将展示如何创建一个简单的绕线电感器，并通过模拟分析其电感特性。
1. 创建几何模型
- 打开COMSOL软件并创建一个新的“2D”模型。
- 使用绘图工具绘制一个圆形作为电感器的主体。
- 在圆形内部绘制一个更小的圆形，表示电感器的线圈。
2. 设定物理属性
- 在物理界面上，选择适当的物理场，比如“电磁场”。
- 在“电磁场”设置中，设定所需的物理特性，比如电流密度和导磁率。
3. 设定边界条件
- 在边界条件设置中，定义线圈上的传导边界条件。
- 根据实际需求，可以设置电流输入或者电压输入的边界条件。
4. 添加网格
- 在网格界面上，为模型添加适当的网格。
- 确保网格密度足够高，以获得准确的模拟结果。
5. 进行模拟
- 在求解界面上，选择合适的求解器，并设置模拟时间和其他参数。
- 点击求解按钮开始模拟。
6. 分析结果
- 在结果界面上，查看模拟结果。
- 可以显示电感器内部的磁场分布、感应电压等信息。
此外，在建模和模拟过程中，如果遇到问题，可以参考COMSOL的官方文档和论坛，或者查阅相关的教程和案例。
总之，通过本教程，您可以学习如何使用COMSOL软件建模和模拟简单电感器，并对所需的物理特性进行分析和优化。
模拟电感电路设计
模拟电感电路设计模拟电感电路是一种基于电感元件的电路设计方法。
电感是一种储存电能的元件，它的主要作用是产生电磁感应现象。
在模拟电路设计中，电感电路常用于滤波、振荡和放大等应用中。
在滤波电路中，电感起到滤除高频信号的作用。
通过将电感与电容并联或串联，可以构成低通滤波器或高通滤波器。
低通滤波器通过让低频信号通过而阻断高频信号，用于去除噪声信号。
高通滤波器则相反，通过让高频信号通过而阻断低频信号，用于增强信号的高频部分。
在振荡电路中，电感与电容组成的谐振电路可以产生稳定的振荡信号。
根据电感与电容的不同连接方式，谐振电路可以分为串联谐振电路和并联谐振电路。
串联谐振电路通过调整电感和电容的数值，可以实现在某一频率上的振荡输出。
并联谐振电路则可以产生频率较高的振荡信号。
在放大电路中，电感起到放大信号的作用。
通过将电感与其他元件组成放大电路，可以将输入信号放大到更大的幅度。
常见的放大电路有共射放大电路、共基放大电路和共集放大电路等。
这些电路中，电感的作用是提供反馈以增强放大效果。
在模拟电感电路设计中，需要根据具体的应用需求选择适当的电感元件。
电感元件的参数有感值、电阻和频率响应等。
感值决定了电感的储能能力，电阻则影响了电路的损耗。
频率响应则是指在不同频率下电感的阻抗特性。
根据设计需求，选择合适的电感元件可以满足电路的性能要求。
总结起来，模拟电感电路设计是一种基于电感元件的电路设计方法，广泛应用于滤波、振荡和放大等电路应用中。
通过合理选择电感元件的参数和连接方式，可以实现电路的滤波、振荡和放大等功能。
在实际设计中，需要注意电感元件的参数和性能，以确保电路的性能要求。
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李芳，李征，柯熙政
西安理工大学自动化与信息工程学院陕西西安710048
摘要：介绍了3种有源模拟电感电路，以及他们在混沌同步电路中的应用，最后对其性能进行了比较。
通过仿真研究，证实模拟电感可以代替混沌电路中实际的电感，而不影响其性能，既可以使电感元件在电路中实现集成化，又有利于解决混沌同步电路对初值敏感的缺点，因此有着非常广泛的应用前景。
关键词：模拟电感器；混沌同步；仿真；特性
Abstract： This paper introduces three types of stimulated inductances,and the application to chaotic synchronization circuits Finally,comparing their characteristics wi th each other According to simulation, stimulated inductances are verified tha t real inductances can be replaced by them in chaotic synchronization, but have no influence on circuit′s characteristicHence, stimulated inductances are no t only used for integration,but also have advantages of solving the problem of the sensitivity to original value of chaotic synchronization circuit, which has a better application in future
Keywords：stimulated inductances；chaotic synchronization；si mulation；characteristic
众所周知，电子学的近代趋势是减小电路的尺寸，而在集成电路中要减小电阻和电容器的尺寸是比较简单的，至于无源电感器，体积庞大，不利于集成。
这是因为半导体内得不到电磁效应，而半导体又是集成电路的主要材料，因此组成铁芯的磁物质和组成电感绕组的导线必须沉积在半导体的表面上，这种结构只能得到很低的电感量；再者电感器的尺寸与品质因数也有很大的关系，尺寸越小其品质因数也越小，因而微小的电感通常是不能应用的。
基于上述原因，为了在电路中消除电感，可以用有源器件来模拟电感。
所谓模拟电感器，就是将电路中每个电感用一个综合电路来代替，这个理论使电感元件在电路中实现微型化、片型化和集成化。
本文即是将有源电感应用于混沌电路，并进行了仿真，得到了理想的结果。
1混沌与混沌同步原理
所谓混沌是指确定性系统产生的类似随机的输出。
所谓确定性电路是指电路的参数和输入都为确定值，没有随机因素。
所谓不确定、类似随机的输出是指电路的输出既
不是周期的，又不是拟周期的；既不趋于无穷、又不趋于静止，而是在一定区域内呈现永不重复的输出。
总体上说，混沌同步属于混沌控制的范畴，迄今已发现了几种类型的混沌同步，其中一种类型就是Pceora和Carroll提出的同步方案。
该方案电路中存在驱动与被驱动的关系，其中驱动电路可分为稳定部分和不稳定部分，将其中的稳定部分复制一个响应，然后把响应系统与驱动系统用驱动信号耦合起来，由此可达到相应系统与驱动系统同步。
随着非线性电路研究的深入，目前已有很多产生混沌的实际电路用于研究混沌产生机制的电路的报道。
混沌现象广泛的存在于非线性电路中，比较典型并已得到深入研究的电路是蔡氏电路。
蔡氏电路如图1（a）所示。
电路中的非线性由一个分段线性的负电阻引入，非线性电阻的伏安特性如图1(b)所示。
当电路的参数满足一定的条件时，将会产生成为双涡卷的自激振荡吸引子。
图2就是一个蔡氏混沌同步电路。
2模拟电感器
本文介绍3种常用的模拟电感电路：里奥登电感电路、无损模拟电感电路及低损耗模拟电感电路。
2.1里奥登电感电路
该电路(图3)是由2个集成运放、4个电阻及1个电容构成。
由于运放被视作理想集成运放，因此开环差模电压放大倍数Aod≦∞,流入两输入端的电流I+≦I_≦0，U+≦U_。
第一个运放实现的是同相比例运算电路，因此可以得到：
因此，里奥登电路可以等效为一个L=R2C的模拟电感。
2.2新型无损模拟电感电路
该电路(图4)由1个运放、4个电阻及2个电容组成。
Ui为输入信号，Uo为输出信号。
由理想运放的特点，可以得出：
因此，该电路可以等效为一个L=2R2C的模拟电感。
2.3低损耗模拟电感电路
该电路(图5)是由1个运放、4个电阻及1个电容组成。
Ui为输入信号，Uo为输出信号。
根据理想运放的特点，可以列出：
由此可以得出，此电路可以等效为一个电阻与一个L=R1R2C的串联组合。
3仿真研究
将图2中的电感分别用上述3种模拟电感分别替换进行仿真。
观察用18 mH模拟电感代替实际电感时3个电路的时域波形、混沌吸引子及输出电压频谱。
3.1里奥登电路在混沌同步电路中的应用
将前面介绍的里奥登电路中的参数取R=1kΩ,电容C=18nF,则里奥登电路可相当于L=R2C=(103)2×18×10-9=18mH的电感。
将其应用于混沌同步电路中得到的时域波形、混沌吸引子及电压频谱如图6所示。
3.2新型无损模拟电感电路在混沌同步电路中的应用
将前面介绍的无损模拟电感电路中的参数取R=1kΩ，C=9nF，则此新型模拟电感电路可等效为一个L=2R2C=2×(103)2×9×10-9=18mH的电感。
将其应用于混沌同步电路中得到的时域波形、混沌吸引子及电压频谱如图7所示。
3.3低损耗模拟电感电路应用到混沌同步电路中
将前面介绍的低损耗模拟电感电路中的参数取R4=R2=0.05kΩ，R1=R3=4kΩ,C=90nF 则此低损耗模拟电感电路可等效为一个L=R1R2C=4×103×0.05×103×90×10-9=18 mH 的电感。
将其应用于混沌同步电路中得到的时域波形、混沌吸引子及电压频谱如图8所示。
4结语
通过将里奥登电路、新型无损模拟电感电路及低损耗模拟电感电路应用到混沌同步电路中进行仿真研究发现，模拟电感可以代替实际中的电感，而不影响混沌电路的混沌特性，基于模拟电感的混沌电路不但具有白噪声的频谱特征，而且自相关函数具有接近于δ函数的性态，这为开发研究集成功能的混沌振荡器提供了条件。
仿真结果表明，基于模拟电感的混沌电路不仅毫不影响混沌电路本身的特性，而且具有体积小、便于集成的特点。
因此，他具有非常广泛的应用前景。
参考文献
［1］徐遵，汪遵基.有源模拟电感的研究［J］.苏州丝绸工学院学报，1999， 19(5)
［2］卢孟夏.一种新型模拟电感［J］.北京联合大学学报，1999，13(1)
［3］孙学平，黄立霞，罗涛.用有源器件实现模拟电感［J］.实验室研究与探索1996，(2)
［4］ Song MA clock fed through reduction circuit it for switched current systems［ J］.IEEE J of solidstate circuits,1993,28(1).
摘自《现代电子技术》。