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这五大ADAS产业链巨头不可以不知道 - 全文

发布时间:2024-08-12 20:30:59作者:机电行业

  AS是Advanced Driver Assistance System的简称,翻译成中文的意思是高级驾驶辅助系统,是指利用收集车辆四周数据, 进行物体的辨识、侦测与追踪等, 能够让驾驶者在最快时间察觉潜在危险, 提高安全性的主动安全技术。

  首先在这里我们要明确一个概念,ADAS不是现在非常红的无人驾驶,可以说这两者的研究重点完全不同。ADAS是辅助驾驶,核心是环境感知,而无人驾驶则是人工智能,体系有很大差别。

  不过ADAS也可以视作无人驾驶汽车的前提。ADAS作为一种并不算新的主动防护技术在最近几年受到了业内的广泛关注,各家芯片厂在这块的投入也着实不小。下面我们先来看一张美国道路交互与通行安全局(NHTSA)所发布的汽车自动化阶段图:

  ADAS实现的是第3级,而无人驾驶实现的是第4级。想要从第3级发展到第4级,还需要更加多的汽车上配有无人驾驶技术,而且得配合道路基础设施建设(道路上的摄像头,清晰的车道线),以及需要汽车互联,汽车手机互联等等,是个非常庞大的工程呐。

  ADAS并不是一项配置,而是好几项配置结合使用组成的系统。那么构成ADAS的到底有哪些配置呢?目前上ADAS的配置包括以下17个:

  导航;实时交通系统;电子警察系统ISA;车联网;自适应巡航;车道偏移报警系统;车道保持系统;碰撞避免或预碰撞系统;夜视系统;自适应灯光控制;行人保护系统;自动泊车系统;交通标志识别;盲点探测;驾驶员疲劳探测;下坡控制管理系统;电动汽车报警系统。

  把以上配置排列组合一下基本就能轻松实现NHTSA发布的第三阶段,有限的自主驾驶了。

  根据高盛全球投资研究部门研究,全球ADAS渗透率普遍不高,欧美日渗透率只有8%-12%,根据盖世汽车研究院测算,我国ADAS的渗透率在2%-5%区间。从行业成长周期判断,我国ADAS产业尚处于由导入期向成长期过度阶段,未来成长空间还是很大的。国内部分业内企业依靠高校或研究机构,逐步具备了ADAS核心算法的研发能力并得到市场的认同,尤其是智华、恒润等传统的汽车零部件厂商通过自身与整车厂的渠道资源实现ADAS相关这类的产品的前装配套。

  根据高盛、波士顿咨询,Level1阶段ADAS单车成本为490美元(约3200人民币),Level2 阶段ADAS单车成本为1650美元(约11000人民币),长城证券研究所依此设定5年内价格不变,汽车销量增长复合5%,预测我国2020年ADAS市场规模达到700-800亿元,年复合增长率高达60%,处于井喷式发展。

  我们能想象一下ADAS执行任务时候所需要的整一个完整的过程:感知、判断、执行,就不难得出其大致的产业链了。

  目前ADAS主要是采用的传感器有摄像头、雷达、激光和超声波等,可以探测光、热、压力或其它用于监测汽车状态的变量,通常位于车辆的前后保险杠、侧视镜、驾驶杆内部或者挡风玻璃上。

  大部份ADAS采用摄像头+雷达的组合方式,以实现雷达测距与摄像头图像识别功能的互补。主动式与被动式红外夜视系统是两种主流的技术路线。主动式通过CCD接受物体反射的对应敏感频谱成像,而被动式的红外焦平面探测器接受物体的红外辐射成像。两者各有优势,将在较长时间内共存。

  前面说到传感器让汽车可以像人类一样有感知,而能够让汽车作出判断的核心灵魂就是算法了。根据传感器等输入数据,行车电脑可以取代司机主动发出控制的指令。

  算法是ADAS系统可靠性、准确度的决定性因素,最重要的包含摄像头/雷达测距、行人识别、道路交互与通行标志识别等,针对前装应用的可靠性要求高,有必要进行大量的场景测试与标定。其中雷达标定的门槛最高。

  ADAS系统通过传感器获取数据,主芯片完成判断后,初级应用通过声音、图像、振动对驾驶者进行警示。与电子控制功能结合后,逐渐进化到对车辆的自动控制。

  在产业链中,传感器技术(摄像头与雷达),芯片与算法是其中的关键。其中,摄像头核心部件CMOS感光芯片主要掌握在以索尼、三星为代表的日韩企业中。

  雷达分为超声波雷达、毫米波雷达、激光雷达,超声波雷达技术门槛较低,供应商较多;激光雷达成本高昂,未商业化;毫米波雷达成本在两者之间,技术门槛较高,主要掌握在ZF TRW、博世等行业领先公司手中。

  而芯片、算法在ADAS系统中至关重要,行业集中度高,主要有Mobileeye、ADI等公司。

  说到ADAS第一个必须要提的就是Mobileye。作为ADAS界的大佬,它占领了汽车安全驾驶系统全球70%以上的市场占有率。它到底有多厉害,先给大家看个数据,据公司的官方网站的资料显示:包括特斯拉、通用、大众、奥迪、宝马、雪铁龙、福特、本田、现代、捷豹、陆虎、尼桑、欧宝、雷诺、丰田和沃尔沃等在内汽车品牌都和Mobileye有合作关系。

  Mobileye拥有太多的优势。比如计算机图片的标注历史数据,算法的积累,甚至自己研发了自己的芯片。目前最新的是与意法联手合作研发用于无人驾驶的EyeQ5芯片。可以说,在这样的领域深根细作十几年的Moblieye有相当深厚的历史背景,这些经验并不是其他公司短时间能超越的。

  ADI Blackfin视觉驾驶辅助系统(ADAS)都是基于Blackfin系列处理器,其中核心器件是DSP(digital signal processor,即数字信号处理器)。具有车道偏离警告、交通信号识别、智能前灯控制、物体检测/分类、行人检测等功能。

  低端系统基于BF592,实现LDW功能;中端系统基于 BF53x/BF54x/BF561,实现LDW(车辆偏离预警系统)/HBLB/TSR(TrafficSignRecognition道路交互与通行标志识别系统)等功能;高端系统基于BF60x,实LDW/HBLB(智能远光灯控制)/TSR/FCW(前方碰撞预警系统)/PD(车辆探测)等功能。集成的视觉预处理器能够显著减轻处理器的负担,以此来降低对处理器的性能要求。

  一直以来,TI为汽车市场提供着许多的一流产品,针对3D全景环视应用,TDA SoC系列也跟着应运而生,目前已经有TDA2x、TDA3x、TDA2Eco。

  TDA2x可实现各种前置摄像机应用的同步运行,这中间还包括远光灯辅助、车道保持辅助、高级巡航控制、交通信号识别、行人/对象检测以及防碰撞等。此外,TDA2x 还支持智能 2D 及 3D 环绕视图以及后方碰撞警告等泊车辅助应用,并可运行为前置摄像机开发的行人/对象算法。TI TDA2x 还可作为融合雷达与摄像机传感器数据的中央处理器,帮助做出更稳健的 ADAS 决定。

  TDA3x系列可支持车线维持辅助、自适应巡航控制、交通标志识别、行人与物体检测、前方防碰撞预警和倒车防碰撞预警等多种ADAS算法。这些算法对于前置摄像头、全车环视、融合、雷达与智能后置摄像头等众多ADAS应用的有效使用至关重要。此外,TDA3x处理器系列还能帮助客户开发针对行人和车辆、前方碰撞预警及车线维持辅助的自主紧急制动(AEB)等符合NCAP程序的ADAS应用。

  TDA2Eco处理器,是TI在这3年内针对汽车行业推出的第三款产品,该产品针对3D全景环视应用而开发,可便捷替代初、中级全景环视解决方案中所使用的TDA2器件,以此来降低功耗、优化性能和物料清单 (BOM) 。

  “R-Car”是瑞萨车载SoC的一种昵称,它是在综合SoC平台上开发的车载信息系统。R-Car系列为音频视频、先进的3D图形,以及图像识别等驾驶辅助功能提供了增强的多媒体处理功能。

  R-Car H3是业界首款采用16纳米工艺的汽车SoC,具有卓越的解决能力,符合ISO26262 (ASIL-B)汽车功能安全标准,是先进安全驾驶辅助系统和车载信息娱乐系统等应用的汽车计算平台。此外,R-Car H3采用PowerVR GX6650作为3D图形引擎,可为驾驶员提供及时可靠的信息数据显示。因为基于ImaginationTechnologies提供的最新架构,R-Car H3的着色计算性能约是R-Car H2的三倍。

  R-Car E2配有2+1的处理器组合,包含了双ARMCortex-A7处理器内核,同时为低功耗做了专门的优化,并且具备极高的处理性能。R-Car E2包含了一个单核SH-4A处理器,该SH-4A处理器具有可靠的汽车应用出货记录。这套处理器组合的性能大约是上一代R-Car E1的四倍,这样性能上拥有更大的余量。R-Car E2芯片针对低能耗进行了优化,消除了对散热片和风扇的需求,以此来降低了系统成本。R-Car E2也针对入门级应用的系统成本进行了优化,通过提高外部DDR内存总线位DDR模块就能够达到足够的性能。

  R-Car V2H中1个芯片同时处理4个摄像头拍摄的影像。配备将摄像头影像转换成从车辆上方俯瞰的画面等功能,瑞萨此前在新闻发布会上演示了该功能。演示时使用的是像素数为1280×720的数码摄像头,当时的耗电量为5~6W。开发品配备了视野转换用内核“IMR”、图像识别用内核“IMP-X4”及三维影像处理用内核。

  恩智浦的BlueBox是一个体积和蓝光播放器差不多大的产品,拥有多个并行/串行/局域网LAN接口的装置。你可以把BlueBox看做一台中央计算机,它用来处理汽车里的雷达、摄像头、视觉传感等传感器发来的数据。BlueBox装备了一枚恩智浦NXP S32V汽车视觉处理器和一枚LS2088A内嵌式计算机处理器。S32V属于安全控制器范畴,能够分析驾驶环境,评估风险因素,然后指示汽车的行为,而LS2088则是为其保驾护航的高性能计算平台。

  根据恩智浦官方提供的信息,BlueBox能够在40W功率下实现90000 DMIPS(每秒百万条指令)的计算速度。但相比其他竞争对手提供的ADAS/无人驾驶解决方案,BlueBox减少了对风扇、液冷及不稳定热能管理系统等电器元件的使用。

  BlueBox作为新一代ADAS平台,却将之前彼此隔离的单个传感器节点和处理器进行了功能上的结合。虽然我们都在讲各种算法、如何管理数据、本地化、3D地图,但归根结底还要强大的数据处理和整合能力,从这个方面考虑,BlueBox就已经是一款不错的产品了。

  总结:ADAS产业的迅速发展也让行业受到了长期资金市场的青睐,目前国内约有37家厂商在做ADAS,不过研发技术尚处于初期,核心功能集中在在前车预警(FCW)、车道偏离预警(LDW)、行人检测预警(PCW)这三种,做整体ADAS解决方案的比较少。另外,国内大多数厂商提供的前装服务主要还停留在控制模块服务上,即使是推整机也基本没太多的定制化服务,无法将接口直接提供给车厂。

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  工业、科学和医疗系统射频(ISM-RF)产品的电路设计往往非常紧凑。为避免常见的设计缺陷或“陷阱”,需要非常注意这些应用的PCB布局。这一些产品可能工作在300MHz至915MHz之间的任何ISM频带,其接收机和发射机的RF功率范围通常介于-120dBm至+13dBm之间。本文主要讨论了电感放置的方向、线路耦合、接地过孔以及引线长度、接地、晶体电容、引线电感等诸多问题。引言工业、科学和医疗射频(ISM-RF)产品的无数应用案例表明,这一些产品的印制板(PCB)布局很容易出现各种缺陷。人们时常发现相同IC安装到两块不同电路板上,所表现的性能指标会有显著差异。工作条件、谐波辐射、抗干扰能力,以及启动时间等等诸多因素的变化,都能说明电路板布局在一款成功设计中的重要性。本文罗列了各种不同的设计疏忽,探讨了每种失误导致电路故障的原因,并给出了如何避免这一些设计缺陷的建议。本文以FR-4电介质、厚度 0.0625in的双层PCB为例,电路板底层接地。工作频率介于315MHz到915MHz之间的不同频段,Tx和Rx功率介于-120dBm 至+13dBm之间。表1列出了一些可能出现的PCB布局问题、原因及其影响。表1. 典型的PCB布局问题和影响ProblemCauseEffectLNA/tank circuit arrangement (receiver)Inductor orientationRF feedthroughDegeneration/π-network arrangement (transmitter)Inductor orientationRF feedthroughShared ground vias between legs of π networkVia parasiticsFeedthrough, RF leakageShared ground vias between receiver blocksVia parasiticsCrosstalk, RF feedthrough, RF leakageLong traces for decoupling capacitorsHigher-impedance connectionsReduced decouplingWide component placementIncreased parasitics, ground loopsDetuning, crosstalk, feedthroughColinear traces in the transmitter circuitFilter bypassing, i.e., power amplifier (PA) directly to antennaHarmonics radiationTop-layer copper poursParasitic couplingRF leakage, RF interferenceDiscontinuous ground planeReturn current concentrationCrosstalk, feedthroughCrystal connection trace lengthExcess capacitanceLO frequency pullingCrystal connection trace separationExcess capacitanceLO frequency pullingGround plane under crystal padsExcess capacitanceLO frequency pullingPlanar PCB trace inductorsPoor inductance control 其中大多数问题源于少数几个常见原因,我们将对此逐一讨论。电感方向当两个电感(甚至是两条PCB走线)彼此靠近时,将会产生互感。第一个电路中的电流所产生的磁场会对第二个电路中的电流产生激励(图1)。这一过程与变压器初级、次级线圈之间的相互影响类似。当两个电流通过磁场相互作用时,所产生的电压由互感LM决定:式中,YB是向电路B注入的误差电压,IA是在电路A作用的电流1。LM对电路间距、电感环路面积(即磁通量)以及环路方向非常敏感。因此,紧凑的电路布局和降低耦合之间的最佳平衡是正确排列所有电感的方向。图1. 由磁力线能够准确的看出互感与电感排列方向有关对电路B的方向做调整,使其电流环路平行于电路A的磁力线。为达到这一目的,尽量使电感互相垂直,请参考低功率FSK超外差接收机评估 (EV)板(MAX7042EVKIT)的电路布局(图2)。该电路板上的三个电感(L3、L1和L2)距离非常近,将其方向排列为0°、45°和 90°,有助于降低彼此之间的互感。图2. 图中所示为两种不同的PCB布局,其中一种布局的元件排列方向不合理(L1和L3),另一种的方向排列则更为合适。综上所述,应遵循以下原则:电感间距应尽可能远。电感排列方向成直角,使电感之间的串扰降至最小。引线耦合如同电感排列方向会影响磁场耦合一样,如果引线彼此过于靠近,也会影响耦合。这种布局问题也会产生所谓的互感。RF电路最关心问题之一即为系统敏感部件的走线,例如输入匹配网络、接收器的谐振槽路、发送器的天线匹配网络等。返回电流通路须尽可能靠近主电流通道,将辐射磁场降至最小。这种布局有助于减小电流环路面积。返回电流的理想低阻通路通常是引线下方的接地 区域—将环路面积有效限制在电介质厚度乘以引线长度的区域。但是,如果接地区域被分割开,则会增大环路面积(图3)。对于穿过分割区域的引线,返回电流将 被强制通过高阻通路,大幅度的提升了电流环路面积。这种布局还使电路引线更容易受互感的影响。图3. 完整的大面积接地有助于改善系统性能对于一个实际电感,引线方向对磁场耦合的影响也很大。如果敏感电路的引线必须彼此靠近,最好将引线方向垂直排列,以降低耦合(图4)。如果没办法做到垂直排列,则可考虑使用保护线。关于保护线的设计,请参考以下接地与填充处理部分。图4. 类似于图1,表示有几率存在的磁力线耦合。综上所述,布板时应遵循以下原则:引线下方应保证完整接地。敏感引线应垂直排列。如果引线必须平行排列,须确保足够的间距或采用保护线。接地过孔RF电路布局的主体问题通常是电路的特征阻抗不理想,包括电路元件及其互联。引线覆铜层较薄,则等效于电感线,并与邻近的其它引线形成分布电容。引线穿过过孔时,也会表现出电感和电容特性。过孔电容主要源于过孔焊盘侧的覆铜与地层覆铜之间构成的电容,它们之间由一个相当小的圆环隔开。另外一个影响源于金属过孔本身的圆柱。寄生电容的影响一般较小,通常只会造成高速数字信号的边沿变差(本文不对此加以讨论)。过孔的最大影响是相应的互联方式所引起的寄生电感。因为RF PCB设计中,大多数金属过孔尺寸与集总元件的尺寸相同,可利用简单的公式估算电路过孔的影响(图5):式中,LVIA为过孔的集总电感;h为过孔高度,单位为英寸;d为过孔直径,单位为英寸2。图5. PCB横截面用于估算寄生影响的过孔结构寄生电感往往对旁路电容的连接影响很大。理想的旁路电容在电源层与地层之间提供高频短路,但是,非理想过孔则会影响地层和电源层之间的低感 通路。典型的 PCB过孔(d = 10 mil、h = 62.5 mil)大约等效于一个1.34nH电感。给定ISM-RF产品的特定工作频率,过孔会对敏感电路(例如,谐振槽路、滤波器以及匹配网络等)造成不好影响。如果敏感电路共用过孔,例如π型网络的两个臂,则会产生其它问题。例如,放置一个等效于集总电感的理想过孔,等效原理图则与原电路设计有很大区别(图6)。与共用电流通路的串扰一样3,导致互感增大,加大串扰和馈通。图6. 理想架构与非理想架构比较,电路中存在潜在的“信号通路”。综上所述,电路布局需要遵循以下原则:确保对敏感区域的过孔电感建模。滤波器或匹配网络采用独立过孔。注意,较薄的PCB覆铜会降低过孔寄生电感的影响。引线长度Maxim ISM-RF产品的数据资料往往建议使用尽可能短的高频输入、输出引线,从而将损耗和辐射降至最小。另一方面,这种损耗通常是由于非理想寄生参数引起的, 所以寄生电感和电容都会影响电路布局,使用尽可能短的引线有助于降低寄生参数。通常情况下,10 mil宽、距离地层0.0625in的PCB引线nH/in的电感和大约1pF/in的分布电容。对于具有 20nH电感、3pF电容的LAN/混频器电路,电路、元器件布局非常紧凑时,会对有效元件值造成非常大影响。“Institute for Printed Circuits”中的IPC-D-317A4提供了一个行业标准方程,用于估算微带线PCB的各种阻抗参数。该文件在2003年被IPC-2251取代 5,后者为各种PCB引线提供更准确的计算方式。能够最终靠各种渠道获得在线计算器,其中大多数都基于IPC-2251提供的方程式。密苏里理工大学的电磁兼容性实验室提供了一个很实用的PCB引线。公认的计算微带线阻抗的标准是:式中,εr为电介质的介电常数,h为引线距离地层的高度,w为引线之间时,该公式的计算结果相当准确7。图7. 该图为PCB横截面(与图5类似),表示用于计算微带线阻抗的结构。为评估引线长度的影响,确定引线寄生参数对理想电路的去谐效应更实用。本例中,我们讨论杂散电容和电感。用于微带线的特征电容标准方程为:举例说明,假设PCB厚度为0.0625in (h = 62.5 mil),1盎司覆铜引线 mil),采用FR-4电路板。注意,FR-4的εr典型值为4.35法拉/米(F/m),但范围可从4.0F/m至4.7F/m。本例计算得到的特征值为Z0 = 134Ω,C0 = 1.04pF/in,L0 = 18.7nH/in。对于ISM-RF设计中,电路板上布局长度为12.7mm (0.5in)的引线)。这一等级的寄生参数对于接收器谐振槽路的影响(LC乘积的变化),可能会产生 315MHz ±2%或433.92MHz ±3.5%的变化。由于引线寄生效应所产生的附加电容和电感,使得315MHz振荡频率的峰值达到312.17MHz,433.92MHz振荡频率的峰值 达到426.61MHz。图8. 一个紧凑的PCB布局,寄生效应会对电路产生一定的影响。另外一个例子是Maxim的超外差接收机(MAX7042)的谐振槽路,推荐使用的元件在315MHz时为1.2pF和30nH;433.92MHz时为0pF和16nH。利用方程计算谐振电路振荡频率:评估板谐振电路应包括封装和布局的寄生效应,计算315MHz谐振频率时,寄生参数分别为7.3pF和7.5pF。注意,LC乘积表现为集总电容。综上所述,布板须遵循以下原则:保持引线长度尽可能短。关键电路尽量靠近器件放置。根据实际布局寄生效应对关键元件进行补偿。少数几个常见原因4:接地与填充处理#e#接地与填充处理接地或电源层定义了一个公共参考电压,通过低阻通路为系统的所有部件供电。按照这样的形式均衡所有电场,产生良好的屏蔽机制。直流电流总是倾向于沿着低阻通路流通。同理,高频电流也是优先流过最低电阻的通路。所以,对于地层上方的标准PCB微带线,返回电流试图流入引线正下方的接地区域。按照上述引线耦合部分所述,割断的接地区域会引入各种噪声,进而通过磁场耦合或汇聚电流而增大串扰(图9)。图9. 尽可能保持地层完整,否则返回电流会引起串扰。填充地也称为保护线,通常将其用于电路中很难铺设连续接地区域或需要屏蔽敏感电路的设计(图10)。通过在引线两端,或者是沿线放置接地过孔(即过孔阵列),增大屏蔽效应8。请不要将保护线与设计用来提供返回电流通路的引线相混合,这样的布局会引入串扰。图10. RF系统模块设计中须避免覆铜线浮空,特别是需要铺设铜皮的情况下。覆铜区域不接地(浮空)或仅在一端接地时,会制约其有效性。有些情况下,它会形成寄生电容,改变周围布线的阻抗或在电路之间产生“潜在”通 路,从而造成不利影响。简而言之,如果在电路板上铺设了一块覆铜(非电路信号走线),来确保一致的电镀厚度。覆铜区域应避免浮空,因为它们会影响电路设 计。最后,确保考虑天线附近任何接地区域的影响。任何单极天线都将接地区域、走线和过孔作为系统均衡的一部分,非理想均衡布线会影响天线的辐射效率和方向(辐射模板)。因此,不应将接地区域直接放置在单极PCB引线天线的下方。综上所述,应该遵循以下原则:尽量提供连续、低阻的接地区域。填充线的两端接地,并尽量采用过孔阵列。RF电路附近不要将覆铜线浮空,RF电路周围不要铺设铜皮。如果电路板包括多个地层,信号线从一侧过度另一侧时,最好铺设一个接地过孔。晶体电容过大寄生电容会使晶振的工作频率偏离目标值9。因此,须遵循一些常规准则,降低晶体引脚、焊盘、走线或与RF器件连接的杂散电容。应遵循以下原则:晶体与RF器件之间的连线尽可能短。相互之间的走线尽可能保持隔离。如果并联寄生电容太大,则去除晶体下方的接地区域。平面走线电感不建议使用平面走线或PCB螺旋电感,典型PCB制造工艺具有一定的不精确性,例如宽度、空间容差,从而对元件值精度影响非常大。因此,大 多数受控和高Q值电感均为绕线式。其次,可以再一次进行选择多层陶瓷电感,多层片式电容厂商也提供这种产品。尽管如此,有些设计者还是在不得已的情况下选择了螺线电 感。计算平面螺旋电感的标准公式一般会用惠勒公式10:避开使用这种电感的原因有很多,它们通常受空间限制而导致电感值减小。避开使用平面电感的根本原因是受限制的几何尺寸,以及对临界尺寸的控 制较差,从而无法预测电感值。此外,PCB生产的全部过程中很难控制实际电感值,电感还会将噪声耦合到电路的其它部分的趋向(参见上文中的引线耦合部分)。总而言之,应该:避开使用平面走线电感。尽量使用绕线片式电感。总结如上所述,几种常见的PCB布局陷阱会造成ISM-RF设计问题。然而,注意电路的非理想特性,您完全可避免这一些缺陷。补偿这些不希望的影 响需要适当处理表面上无关紧要的事项,例如元件方向、走线长度、过孔布置,以及接地区域的用法。遵守以上的指导原则,您可明显节省浪费在修正错误方面的时间和金钱。

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  图1是最经典的电路,优点是可以在电阻R5上并联滤波电容.电阻匹配关系为R1=R2,R4=R5=2R3;能够最终靠更改R5来调节增益图2优点是匹配电阻少,只要求R1=R2图3的优点是输入高阻抗,匹配电阻要求R1=R2,R4=2R3图4的匹配电阻全部相等,还能够最终靠改变电阻R1来改变增益.缺点是在输入信号的负半周,A1的负反馈由两路构成,其中一路是R5,另一路是由运放A2复合构成,也有复合运放的缺点.图5 和 图6 要求R1=2R2=2R3,增益为1/2,缺点是:当输入信号正半周时,输出阻抗比较高,可以在输出增加增益为2的同相放大器隔离.另外一个缺点是正半周和负半周的输入阻抗不相等,要求输入信号的内阻忽略不计图7正半周,D2通,增益=1+(R2+R3)/R1;负半周增益=-R3/R2;要求正负半周增益的绝对值相等,例如增益取2,可以选R1=30K,R2=10K,R3=20K图8的电阻匹配关系为R1=R2图9要求R1=R2,R4可拿来调节增益,增益等于1+R4/R2;如果R4=0,增益等于1;缺点是正负半波的输入阻抗不相等,要求输入信号的内阻要小,否则输出波形不对称.图10是利用单电源运放的跟随器的特性设计的,单电源的跟随器,当输入信号大于0时,输出为跟随器;当输入信号小于0的时候,输出为0.使用时要小心单电源运放在信号很小时的非线性.而且,单电源跟随器在负信号输入时也有非线的负反馈是通过二极管D2和运放A2构成的复合放大器构成的,由于两个运放的复合(乘积)作用,可能环路的增益太高,易产生振荡.精密全波电路还有一些没有录入,比如高阻抗型还有一种把A2的同相输入端接到A1的反相输入端的,其实和这个高阻抗型的原理一样,就没有专门收录,其它采用A1的输出只接一个二极管的也没有收录,因为在这个二极管截止时,A1处于开环状态.结论:虽然这里的精密全波电路达十种,仔细分析,发现优秀的并不多,确切的说只有3种,就是前面的3种.图1的经典电路虽然匹配电阻多,但是可完全用6个等值电阻R实现,其中电阻R3可以用两个R并联.能够最终靠R5调节增益,增益可以大于1,也可以小于1.最具有优势的是可以在R5上并电容滤波.图2的电路的优势是匹配电阻少,只要一对匹配电阻就可以了.图3的优点是高输入阻抗.其它几种,有的在D2导通的半周内,通过A2的复合实现A1的负反馈,对有些运放会出现自激. 有的两个半波的输入阻抗不相等,对信号源要求较高.两个单运放型虽能实现整流的目的,但是输入\输出特性都很差.要输入\输出都加跟随器或同相放大器隔离.各个电路都有其设计特色,希望我们能从其电路的巧妙设计中,吸取有用的.例如单电源全波电路的设计,复合反馈电路的设计,都是很有用的设计思想和方法,如果能把各个图的电路原理分析并且推导每个公式,会有受益的.更多整流电路知识请进:

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