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電路設計中的哪里找到磁滯回線(xiàn)
非線(xiàn)性行為隨處可見(jiàn)，線(xiàn)性行為只是任何物理系統中真實(shí)行為的近似值。在電子產(chǎn)品設計中，您通?？梢栽O計許多組件，并確保電路中的線(xiàn)性響應，但是系統中的許多組件或電路始終是非線(xiàn)性的，并表現出飽和或整流。結合了非線(xiàn)性行為的這兩個(gè)方面的一種效應是磁滯現象，其中飽和作為輸入信號電平發(fā)生，并且沿不同方向變化。
當您需要分析電路或組件中的磁滯如何影響系統行為時(shí)，需要在單個(gè)電路中模擬一個(gè)磁滯回線(xiàn)。您還可以在較大的電子系統中使用磁滯模型-作為任何常規分析的一部分，您將在SPICE模擬器中運行。當您需要為具有滯后的電路創(chuàng )建SPICE仿真時(shí)。
電子中會(huì )出現磁滯回線(xiàn)的地方
在非線(xiàn)性元件以及包含非線(xiàn)性元件的電路中會(huì )發(fā)生磁滯回線(xiàn)。它可以通過(guò)許多機制來(lái)產(chǎn)生，這些機制可能很難預測，但是，磁滯在時(shí)域中很容易可視化，或者通過(guò)查看循環(huán)的傳輸曲線(xiàn)（輸出與輸入信號之間的關(guān)系）即可看到。當發(fā)生磁滯回線(xiàn)時(shí)，在高輸入信號電平下會(huì )導致輸出飽和。一旦輸入信號電平反轉，傳輸曲線(xiàn)就會(huì )短暫地顯示出整流狀態(tài)，直到輸入通過(guò)某個(gè)閾值為止。
在重復輸入信號周期之后，當將這兩個(gè)量繪制為傳輸曲線(xiàn)時(shí)，輸出信號將無(wú)法返回其原點(diǎn)。如下圖所示。
初始輸出與輸入傳輸曲線(xiàn)以黑色顯示，并隨著(zhù)輸入信號增加到第一個(gè)反轉點(diǎn)而達到飽和。在第一次反轉（紅色曲線(xiàn)）期間，輸出信號沿另一條路徑到達第二次反轉點(diǎn)。在第二次反轉（藍色曲線(xiàn)）期間，信號沿另一條路徑返回第一個(gè)反轉點(diǎn)。
傳遞曲線(xiàn)中的磁滯回線(xiàn)。
磁滯不會(huì )在每個(gè)組件中都發(fā)生，但是在某些非常常見(jiàn)的組件中確實(shí)會(huì )發(fā)生磁滯。例如，可以在以下組件中觀(guān)察到磁滯回線(xiàn)：
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(lèi)似地，以下電路和系統中可能會(huì )出現磁滯回線(xiàn)，即使它們可能不包含表現出磁滯的組件也是如此：
比較器和其他具有正反饋的電路
基于變容二極管的倍頻器
PID控制器和其他控制系統
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轉換器，磁滯會(huì )限制初級側電橋級和次級側輸出級之間的功率傳輸。為了確定滯后是有益還是有問(wèn)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撲，則需要為系統開(kāi)發(fā)SPICE模型以模擬滯后作用。自從SPICE模擬器首次開(kāi)發(fā)以來(lái)，該電子設計領(lǐng)域一直是當前的研究主題。
如果需要模擬典型模擬電路中的磁滯效應，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上升和下降交叉點(diǎn)定義輸出信號電平。隨著(zhù)輸入信號的循環(huán)，該值將產(chǎn)生不同的輸出特性。換句話(huà)說(shuō)，輸出信號電平定義為輸入的分段函數。
瞬態(tài)分析的示例結果可用于構建磁滯回線(xiàn)。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(gè)輸入波周期的9條疊加輸出曲線(xiàn)。
瞬態(tài)分析結果中顯示了磁滯。
即使輸入端沒(méi)有噪聲，輸出波形也會(huì )發(fā)生很大變化。通過(guò)在單個(gè)周期內繪制輸出曲線(xiàn)與輸入波形的關(guān)系，可以構建如下所示的磁滯回線(xiàn)。
從瞬態(tài)分析結果構建的磁滯回線(xiàn)，例如一個(gè)反向施密特觸發(fā)器電路。