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電路設(shè)計中的哪里找到磁滯回線
非線性行為隨處可見，線性行為只是任何物理系統(tǒng)中真實行為的近似值。在電子產(chǎn)品設(shè)計中，您通?？梢栽O(shè)計許多組件，并確保電路中的線性響應(yīng)，但是系統(tǒng)中的許多組件或電路始終是非線性的，并表現(xiàn)出飽和或整流。結(jié)合了非線性行為的這兩個方面的一種效應(yīng)是磁滯現(xiàn)象，其中飽和作為輸入信號電平發(fā)生，并且沿不同方向變化。
當(dāng)您需要分析電路或組件中的磁滯如何影響系統(tǒng)行為時，需要在單個電路中模擬一個磁滯回線。您還可以在較大的電子系統(tǒng)中使用磁滯模型-作為任何常規(guī)分析的一部分，您將在SPICE模擬器中運行。當(dāng)您需要為具有滯后的電路創(chuàng)建SPICE仿真時。
電子中會出現(xiàn)磁滯回線的地方
在非線性元件以及包含非線性元件的電路中會發(fā)生磁滯回線。它可以通過許多機制來產(chǎn)生，這些機制可能很難預(yù)測，但是，磁滯在時域中很容易可視化，或者通過查看循環(huán)的傳輸曲線（輸出與輸入信號之間的關(guān)系）即可看到。當(dāng)發(fā)生磁滯回線時，在高輸入信號電平下會導(dǎo)致輸出飽和。一旦輸入信號電平反轉(zhuǎn)，傳輸曲線就會短暫地顯示出整流狀態(tài)，直到輸入通過某個閾值為止。
在重復(fù)輸入信號周期之后，當(dāng)將這兩個量繪制為傳輸曲線時，輸出信號將無法返回其原點。如下圖所示。
初始輸出與輸入傳輸曲線以黑色顯示，并隨著輸入信號增加到第一個反轉(zhuǎn)點而達(dá)到飽和。在第一次反轉(zhuǎn)（紅色曲線）期間，輸出信號沿另一條路徑到達(dá)第二次反轉(zhuǎn)點。在第二次反轉(zhuǎn)（藍(lán)色曲線）期間，信號沿另一條路徑返回第一個反轉(zhuǎn)點。
傳遞曲線中的磁滯回線。
磁滯不會在每個組件中都發(fā)生，但是在某些非常常見的組件中確實會發(fā)生磁滯。例如，可以在以下組件中觀察到磁滯回線：
鐵氧體組件（電感器，鐵氧體磁珠/鉗位器，變壓器）
晶閘管
由獨特材料制成的二極管
陶瓷壓電換能器
物理吸附和化學(xué)吸附薄膜傳感器
類似地，以下電路和系統(tǒng)中可能會出現(xiàn)磁滯回線，即使它們可能不包含表現(xiàn)出磁滯的組件也是如此：
比較器和其他具有正反饋的電路
基于變?nèi)荻O管的倍頻器
PID控制器和其他控制系統(tǒng)
恒電位儀進(jìn)行循環(huán)伏安法測量
遲滯對于電路功能（例如在比較器中）可能是理想的效果。在比較器電路中，磁滯具有抗噪聲能力，正反饋可與磁滯一起使用，以從噪聲信號中產(chǎn)生干凈的方波。在其他電路中，例如諧振LLC轉(zhuǎn)換器，磁滯會限制初級側(cè)電橋級和次級側(cè)輸出級之間的功率傳輸。為了確定滯后是有益還是有問題，您需要將仿真與正確的組件模型一起使用。
帶有滯環(huán)的建筑仿真
如果您要處理具有滯后作用的特殊組件，新材料或獨特的電路拓?fù)?，則需要為系統(tǒng)開發(fā)SPICE模型以模擬滯后作用。自從SPICE模擬器首次開發(fā)以來，該電子設(shè)計領(lǐng)域一直是當(dāng)前的研究主題。
如果需要模擬典型模擬電路中的磁滯效應(yīng)，則需要針對具有磁滯的特定組件的SPICE模型。在SPICE模型中定義磁滯需要根據(jù)上升和下降交叉點定義輸出信號電平。隨著輸入信號的循環(huán)，該值將產(chǎn)生不同的輸出特性。換句話說，輸出信號電平定義為輸入的分段函數(shù)。
瞬態(tài)分析的示例結(jié)果可用于構(gòu)建磁滯回線。下面的窗口顯示了輸入1 V CMOS Schmitt觸發(fā)緩沖器的三角波和9個輸入波周期的9條疊加輸出曲線。
瞬態(tài)分析結(jié)果中顯示了磁滯。
即使輸入端沒有噪聲，輸出波形也會發(fā)生很大變化。通過在單個周期內(nèi)繪制輸出曲線與輸入波形的關(guān)系，可以構(gòu)建如下所示的磁滯回線。
從瞬態(tài)分析結(jié)果構(gòu)建的磁滯回線，例如一個反向施密特觸發(fā)器電路。