f(x)周期T与频率f的关系为T1，g(x)周期T与频率f的关系为T2，f(x)g(x)周期T与频率f的关系

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2020-04-18 01:50 标签： 周期T与频率f的关系

摘要：本应用笔记所述设计中的APTGT75A120IGBT昰快速沟槽器件采用MicrosemiCorporation?专有的视场光阑IGBT技术。该IGBT器件还具有低拖尾电流、高达20kHz的开关频率以及由于对称设计，具有低杂散电感的软恢複并联二极管选定IGBT模块的高集成度可在高频率下提供最优性能，并具有较低的结至外壳热阻

绝缘栅极双极性晶体管(IGBT)是适用于高压应用嘚经济高效型解决方案，如车载充电器、非车载充电器、DC-DC快速充电器、开关模式电源(SMPS)应用开关频率范围：直流至100 kHz。IGBT可以是单一器件甚臸是半桥器件，如为图1所示设计选择的

本应用笔记所述设计中的APTGT75A120 IGBT是快速沟槽器件，采用Microsemi Corporation?专有的视场光阑IGBT技术该IGBT器件还具有低拖尾电鋶、高达20 kHz的开关频率，以及由于对称设计具有低杂散电感的软恢复并联二极管。选定IGBT模块的高集成度可在高频率下提供最优性能并具囿较低的结至外壳热阻。

使用ADI公司的栅极驱动技术驱动IGBTADuM4135栅极驱动器是一款单通道器件，在>25 V的工作电压下（VDD至VSS）典型驱动能力为7 A源电流囷灌电流。该器件具有最小100 kV/μs的共模瞬变抗扰度(CMTI)ADuM4135可以提供高达30 V的正向电源，因此±15 V电源足以满足此应用。

系统测试电路的电气设置如圖2所示直流电压施加于半桥两端的输入，900 ?F (C1)的解耦电容添加到输入级输出级为200 ?H (L1)和50 ?F (C2)的电感电容(LC)滤波器级，对输出进行滤波传送到2 Ω至30 Ω的负载(R1)。表1详述了测试设置功率器件U1是用于HV+和HV?的直流电源，T1和T2是单个IGBT模块

完整电气设置如图3所示，表2详细列出了测试中使用嘚设备

图2.系统测试电路的电气设置

表1.测试设置功率器件

图3.栅极驱动器配电板测试的连接图

在无负载测试设置中，在模块输出端汲取低输絀电流在此应用中，使用一个30 Ω的电阻。

表3显示无负载的电气测试设置的重要元件且负载内的电流低。表4显示在模块上观察到的温度表3和表4总结了所观察到的结果。图5至图10显示各种电压和开关频率上的开关波形的测试结果

如表3中所示，测试1和测试2在600 V电压下执行测試1在10 kHz开关频率下执行，测试2在20 kHz开关频率下执行测试3在900 V电压下执行，开关频率为10 kHz

图4显示无负载测试的电气设置。

图4.无负载测试的电气设置

表3.无负载测试对应插图

2 IIN表示通过U1的输入电流。

表4.无负载测试温度总结1

1 所有温度都通过热摄像头记录。

此部分测试结果显示不同目标電压下的开关波形其中fSW = 10 kHz和20 kHz。VDS是漏极-源极电压VGS是栅极-源极电压。

测试配置类似于图2所示的测试设置表5总结了观察到的结果，图11至图16显礻各种电压、频率和负载下的测试性能和结果

1 IOUT是负载电阻R1中的输出电流。

2 VOUT是R1两端的输出电压

开关 IGBT 的性能图和无负载测试

此部分测试结果显示fSW = 10 kHz和20 kHz的不同目标电压下的开关波形。


测试配置类似于图3中所示的物理设置表6总结了观察到的结果，图17至图20显示各种电压、频率和负載下的测试性能和结果

输出负载电阻视各个测试而异，如表1所示其中2 Ω到30 Ω负载用于改变电流。测量VOUT，也就是R1两端的电压

开关IGBT的性能图和负载测试

此部分测试结果显示fSW = 10 kHz和20 kHz的不同目标电压下的开关波形。

系统测试电路的电气设置如图21所示直流电压施加于半桥两端的输叺，900 ?F的解耦电容添加到输入级此设置用于测试去饱和检测。在此应用中最大IC = 150 A，其中IC是通过T1和T2的电流

高端开关IGBT (T1)被83 μH的电感旁路，T1开關必须关闭

表7详细列出了去饱和测试设置的功率器件。

图22显示电感L1中电流135 A时的开关动作图23显示电感L1中电流139 A时的去饱和检测。

表7.功率器件去饱和测试的测试设置

图21.系统测试电路的电气设置

ADuM4135栅极驱动器具有优异的电流驱动能力合适的电源范围，还有100 kV/?s的强大CMTI能力在驱动IGBT時提供优良的性能。

本应用笔记中的测试结果提供的数据表明ADuM4135评估板是驱动IGBT的高压应用的解决方案。

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2、每1毫秒对一条无噪声4kHz信道采样┅次试问最大数据传输率是多少？如果信道上有噪声且信噪比是30dB，试问最大数据速率该如何变化
解：一个无噪声的信道不管多久采集一次,都可以传输任意数量的数据,高于每秒2B次采样无意义。对于无离散等级的模型对于一个4KHZ的信道，B=?4K?2B?=?8K，若每次采样产生16bits?,则朂大速率为16*8K?=?128Kbps若每次采样1024bit?则最大速率为1024*8K?=?8Mbps。若信噪比为30dB则S/N=1000，由香农定理最大速率=B

3、电视信道宽6MHz如果使用4级数字信号，试问每秒可以发送多少个比特假设电视信道为无噪声的。

4、如果在一条3kHz的信道发送一个二进制信号该信道的信噪比为20dB，试问可达到的最大数據率为多少

6、试问光纤作为传输介质，相比铜线有什么优势是否存在不足？
答：光纤有比铜芯更高的带宽并且不会被电压浪涌，电磁干扰、电源故障、以及空气中的化学物质侵蚀影响光纤不会漏光，也不容易被接入使用光心可以防止窃听，有更高的安全性但是咣纤也有一些缺点，它要求较高的操作技能过度弯曲容易折断，双向通信要求使用2根光纤或者在光纤上划分频段光纤接口成本也高于電子接口。

7、试问在0.1微米频谱上1微米波长的带宽是多少（即10个0.1微米的（这样才等于1微米波长）带宽（频率）是多少！（这里的带宽是物悝意义上的，以赫兹度量区别于bps计量的网络数据传输速率）答案为0.1微米的频率（带宽）值f的1/10，计算为0.1*（C/0.1微米）C为光速，寒注）

8、现在需要在一条光纤上发送一系列的计算机屏幕图像屏幕分辨率为像素，每个像素24比特每秒钟产生60幅屏幕图像。试问需要多少带宽在1.30微米波段需要多少微米的波长？（1.3微米波段在一个光速内可以传输的带宽（频率赫兹）为（C/1.3微米）即传输（C/1.3微米）的带宽在一个光速内需偠1.3微米，那么需要传输X带宽就需要X/（C/1.3微米）个1.3微米（本题中X对应5898

9、试问尼奎斯特定理对高质量的单模光纤成立吗还是它只适用于铜线？

10、当无线电天线的直径等于无线电波长时天线通常工作得最好常见的天线直径范围为1~5米。试问这将覆盖多大的频率范围

11、一束1毫米宽嘚激光对准了100米建筑物顶上的一个1毫米宽探测器。试问若要使该激光束对准探测器则激光束必须小于多大的角度？

12、铱星计划中的66颗低軌道卫星被分成绕着地球的六条链它们在自己的高度绕地球一圈周期T与频率f的关系是90分钟。试问对于一个固定发射器切换的平均间隔昰多少？
解：每条链路有11颗卫星每90分钟11颗卫星都会绕地球一圈，这意味着每90/11=491秒（约为8分钟11秒）就有一次传输即切换平均间隔。

13、试分別计算在两个GEO（高度：35800千米）、MEO（高度：18000千米）和LEO（高度750千米）卫星之间一个数据包的端到端传输时间
解：传输时间：t=2*高度/光速。计算嘚：GEO的传输时间是239ms,?MEO的传输时间是120ms?LEO的传输时间是5ms。

14、如果使用铱星卫星通信试问从北极发出一个电话呼叫到达南极的延迟是多少？假设卫星交换时间是10微秒地球半径为6371千米。
解：传输距离是2*750km+地球在750km?高空周长的一半周长=2*π*(720km，所以传输距离=23860km所以传输时间是23860km/3*108?=79.5ms。此外交换发生在六颗卫星上（两极通信需要6颗），时间是60微秒所以总延迟是79.56ms。

15、如果信号传输使用NRZ、MLT-3和曼切斯特编码试问为了到达B bps速率，至少需要多少带宽
答：NRZ?每个周期T与频率f的关系传送2bit数据，所以NRZ码需要的带宽是B/2HZ；MLT-3每个周期T与频率f的关系传输4bit所以需要B/4HZ；曼切斯特码每周期T与频率f的关系传输1bit，所以需要BHZ

16、试证明在4B/5B编码模式中，至少每4个比特时间要发生一次信号跳变
答：4B/5B使用的是NRZI，每次1发送时都需要一个信号跳变，每次传输0的数量不会超过3次所以最糟糕的序列是10001，所以每四个比特时间就要发送一次信号跳变

17、1984年以前每个端局由三位数字的区域号和本地号码中的前三位命名，试问那时共有多少个电话端局区域号数字由2~9开始，第二位是0或者1最后一位数字任意取值。本地号码的前两个数字总在2~9范围内第三个数字可以是任何数字。

18、一个简单的电话系统包括端局和一个长途局每个端局通過一条1MHz的全双工中继线连接到长途局。在每8个小时的工作日中平均每部电话发出4次呼叫，每次呼叫平均持续6分钟并且10％的呼叫时长途（即通过长途局）。试问端局最多能支持多少部电话（假设每条电路为4kHz）请解释为什么电话公司决定支持的电话数要少于端局的最大电話数？
解：每个电话机 0.5 个呼叫每小时每次持续6 分钟，所以每部电话每小时占用3 分钟20个电话可以共享一条线路。其中长途电话只占10%所鉯需要200个电话可以才能全时间占用长路线路，电话线路共有1MHZ/4Khz 250条所以最大支持250*200=50000 部电话。支持最大电话数会造成严重的延迟（每部电话每小時只能占用信道3分钟）

19、一个区域电话公司有1000万个用户。每部电话通过双绞线连接到一个中心局这些双绞线的平均长度为10千米。试问夲地回路中的铜价值多少假设每股线的横截面直径是1毫米，铜的密度是9.0克/立方厘米并且每千克铜可以卖6美元。

20、试问石油管道是单工系统半双工系统还是全双工系统？或者三者都不是河流或者类似对讲机的通信是什么系统？
答：石油管道是半双工系统只有一根管噵，但可以向两个方向流动河流是单工系统，对讲机是半双工

21、高速微处理器的价格已经降到了可以在每个调制解调器中都安装一个嘚程度。试问这对电话线路的错误处理有什么影响它能否决第二层差错检测/纠正的需求？
答：传统上比特数据在物理层上传输没有任哬差错检测纠正，而现在每个 modem 上都有 CPU 使得在第一层都可以进行差错监测纠正这使得第二层的差错减少了很多。但是第二层 的差错检测纠囸还是必要的因为数据可能由于缓冲区空间的不足丢失在第一层向第二层传输的过程中。

22、某个调制解调器星座图有以下几个数据点：（1,1）、（1,-1）、（-1,1）和（-1,-1）试问一个具备这些参数的调制解调器以1200符号/秒的速率能获得多少bps？
解：4个符号所以比特率是波特率的2倍(2^2 = 4)，所鉯1200符号/秒的速率能获得2400bps

23、如果波特率是1200并且不需要差错检测试问V.32标准调剂解调器能达到的最大比特率是多少？
解：有32个符号所以5bit 可以被编码（2^5 = 32），所以1200波特率可以传输6000bps

24、试问一个全双工QAM-64调制解调器使用了多少频率？
答：该模型只是使用了振幅和相位频率不可知。

25、囿10个信号每个需要4000Hz带宽，现在用FDM将它们复用在一条信道上试问对于被复用的信道，需要的最小带宽是多少假设保护带为400Hz宽。

26、试问為什么PCM采样时间被设置为125微秒
答：采样时间125us，所以每秒8000次采样根据尼圭斯特定理，这是在4k信道上需要的采样频率例如电话信道。

28、若将无噪声的4kHz信道用于下面的用途请比较它们的最大数据传输率：（1）每个样值2比特的模拟编码（比如QPSK）（2）T1 PCM系统
答：根据尼圭斯特定律 4kHZ信道上 需要每秒8000采样，每次2bit 所以速率为16kbpsT1系统每次7bit ，速率为56kbps

29、如果一个T1载波系统失去同步不知道自己在哪里，它试图在每一帧的第1位偅新同步试问在出错概率为0.001的情况下，平均要检查多少帧才能重新获得同步

30、试问调制解调器的解调部分与编码解码器的编码部分有沒有区别？如果有的话区别是什么？
答：编码器允许任意相位的模拟信号并且从中产生一个数字信号。调制解调器只允许调制正弦波

31、SONET时钟的漂移率大约是1/109。试问经过多长时间才能使得漂移等于1比特的宽度？该结果有什么实际含义吗
答：漂移率10-9意味着，每秒1ns的漂迻在OC-1 50Mbps速度下，1bit 需要20ns这意味着只要20秒的时间就会漂移1bit的宽度，所以必须保持时钟的连续一致性

37、有三个包交换网络，每个包含n个节点第一个网络采用星型拓扑结构，有一个中心交换机；第二个网络采用双向环结构；第三个网络采用全联通结构每个节点都有一条线路與其他的节点相连。试问从传输路径的跳数来看，哪个最好哪个其次？哪个最差
答：星型网络最好的情况是2跳，平均为2跳最坏的凊况2跳；双向环网络，最好情况1跳平均n/4跳，最坏情况n/2；全联通网络最好情况1跳平均1跳，最坏1跳

38、比较在一个电路交换网络和一个（負载较轻）包交换网络中，沿着k跳路径发送一个x位长度消息的延迟假设电路建立时间为s秒，每一跳的传播延迟为d秒数据包的大小为p位，数据传输率为b bps试问在什么条件下数据包网络的延迟比较短？
解：电路交换网络 t=s时链路建立，t=s+x/b 最后一位数据发送完成t=s+x/b+kd 数据到达。包茭换网络中t = x/b 最后一位发送完成为到达目的，最后一个数据包必须传输k-1次（路由器之间） 每次传输时间p/b sec。所以总延迟时间是x/b+(k-1)p/b+kd当s>(k-1)p/b 时， 包茭换网络延迟时间短

39、假定在一个包交换网络中用户数据长度为x位，将以一系列数据包的形式沿着一条k跳路径传输每个数据包包含p位數据和h位头，这里x>>p+h线路的比特率为b bps，传播延迟忽略不计试问什么样的p值使得总延迟最小？

40、在一个蜂窝的典型移动电话系统中不允許相邻蜂窝重复使用频段。如果总共有840个频率可用试问对于一个给定的蜂窝最多可以使用多少个频率？
答：每个蜂窝有6个邻居假设中惢蜂窝用的频率组为A，那么它的6个邻居可以用 B,C,B,C,B,C换句话说 只需要3个不同的频率组，所以每个蜂窝可以使用840/3=280个频率

41、蜂窝的实际布局很少非常规则，即使单个蜂窝的形状也往往是不规则的试给出一个可能的理由说明为什么要这样？这些不规则形状对每个蜂窝的频率分配有什么影响
答：一，一开始安装基站时蜂窝设备被布置在人口密度大的地区，这些地区运营商后期后不想移动它们。二天线一般需偠依靠较高的建筑或者山顶，由于地形及建筑物分布的不规则所以蜂窝设备也不规则。三一些社区或者财产拥有者不允许蜂窝中心坐落在他们的建筑物上。为此天线并没有安装在蜂窝中心。在规则的布局下用户在各自的蜂窝范围不会重复使用相同的频率，但在不规則的布局下用户可能在蜂窝的重叠区域可能使用了相同的频率，这使得频率分配复杂化

42、为了覆盖旧金山（120平方千米），请粗略估算需要多少个直径为100米的PCS蜂窝
答：每个蜂窝覆盖范围为2500π，将需要1.2*10^8/2500π = 15279个微型蜂窝，当然我们不能将区域划分成圆形所以要比该数量更多嘚微型蜂窝才足够，所以大概需要20000个微型蜂窝

43、有时当一个移动用户从一个蜂窝边界跨越到另一个蜂窝时，当前的电话呼叫会被突然中圵即使所有的发射器和接收器都在正常工作。试问这是为什么
答：当跨入另一个蜂窝区域时，不能使用与之前相同的频率必须获得噺的蜂窝分配的频率，所以电话呼叫会被突然终止

45、考虑用另一种方式来看待CDMA码片序列的正交特性。一对序列中的每一位要么匹配要麼不匹配。试按照匹配和不匹配来表示正交特性
答：如果2个元素匹配，产生+1如果不匹配产生-1，为了使总和为0匹配的个数和不匹配的個数必须一样多，所以如果两个码片正交需要序列一半匹配 一半不匹配。

48、在低端电话系统呈星型结构，邻近范围内的所有本地回路嘟集中到端局相反，有线电视网络的低端则使用一条长电缆穿过邻近范围内的所有住户假设未来的有线电视电缆是10Gbps的光纤，而不再是銅线试问，它可以模拟电话模型即每个住户都有自己的专用路线连接到端局吗？如果可以的话试问一根光纤上可以挂接多少个只有┅部电话的用户？
答：不考虑语音压缩一个数字PCM电话需要64kbps速率，10Gbps 速率可以提供156250个只有一部电话的住户

49、一个有线电视工程决定为一个甴5000个住户的区域提供Internet接入服务。该公司使用了一根同轴电缆它的频谱分配方案允许每根电缆有100Mbps的下行带宽。为了吸引客户公司决定在任何时候都保证每个用户至少有2Mbps的下行带宽。试问该公司需要采取什么措施才能提供这样的带宽保证
答：2Mbps 的下行速率，意味着50个用户用哃一根电缆用户数总共5000，所以该公司需要在一根同轴电缆中分离出100根电缆并且将它们直接连接到光纤节点。

50、利用本章给出的有线电視频谱分配方案以及本章中给出的信息试问一个有线电视系统分配的上行带宽和下行带宽分别是多少个Mbps？

51、如果网络空闲一个有线电視用户的接收数据率是多少？假设用户接口分别是：（1）10Mbps以太网（2）100Mbps以太网（3）54Mbps无线局域网
答：有限电视下行速率要比调制解调器和PC要小如果下行通道在27Mbps工作，那么在10Mbps 的以太网速率是10Mbps 若在100Mbps 其下行速率受制于下行通道，所以下行速率也是27Mbps在54Mbps ,下行速率也是27Mbps。

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