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电类专业英语课文译文

第一课定期保养

定期保养，简单说是一种有组织的维护计划，

用于保持设施或设备处于可能的最好状态，

以满足生产的需要。

当然，是否处于可能的最好状态是由组织确定的。

当保养计划定出来后，并不是所有的机械都是在同一个时间实施保养的。

有些设备如果缺乏调整，将会损失很多价值或损失设备的灵敏度，因此，必须首先制定一个完善的周密的保养计划。

保养计划涉及四个领域：

润滑，检查，清洗，零件调整和修理。

说到保养，首先是有关润滑的问题，包括润滑剂的型号，使用的润滑工具或系统，润滑计划的综合有效性，润滑步骤以及实施润滑的人员。

检查对所有设备的正常维护是至关重要的，正如人们应定期作体格检查一样，印刷机械也应定期检查。

人和工厂都是相似的。

婴儿需要经常检查，年青人和成年人要经常检查，中年人和老年人更需要检查。

与此相同，新机械需要保养，直到设备转入正常工作为止。

在机械开始磨损前给与较少的关注，会导致更频繁的检查。

如下因素有助于制定印刷设备的检查步骤：

使用年限，工作条件，设备价值，服务严紧性，安全要求，连续工作时间，设备的损坏敏感程度，设备的磨损敏感程度，对缺乏调整的敏感程度以及操作者个人的工作经验等。

清洗对保养来说是很有必要的，因为它允许人们对适当润滑，磨损因数，合理的调整以及出现故障进行检查。

以重视的态度对印刷设备做恰当操作同样是重要的。

一台清洁干净的机器可给人们能生产出高质量的印刷品的感觉。

确实，如果人们对这些设备高度重视的话，印刷成品将更令人满意。

如果要使可接受的印刷品成为最终成品，零件的调整与修理必须是基本的定期操作。

有些设备要定期更换某些零件，确定零件的有效寿命，然后在磨损之前更换它。

如果事先知道一个零件的寿命，这是一个极为成功的方法，但是，在印刷厂中，只有极少数零件是有一个预期寿命的，这样，检查计划便有助于确定应何时更换零件。

如果机器的调整能确保印刷成品一致的印刷质量，同时降低成本，那么，磨损因数将会降低。

一个定期维护计划只有在印刷质量水平能维持住，并能延长机器的有效寿命时才是有效的。

第二课放大器

放大器是所有电子构件中最普通的一种。

按照定义，放大器是提供增益的一种电路。

它接收低功率的输入，该输入控制一个外部能源，在输出端处产生一个较大的功率值。

一个放大器由若干加有偏置电压的有源器件（晶体管，FET（场效应晶体管），或电子管），功率源和负载所组成。

输入信号用来控制流过有源器件的电流。

例如，一只处在共源模态的FET，栅极与源极之间的输入电压VGS，控制流过负载的电流，此电流产生一个跨接负载的电压。

所以P0=V0I0（瓦特），

而Pi=ViIi瓦特，

所以功率增益AP=P0/Pi

在许多情况下，放大器本来可以按电压增益或电流增益来设计的，

电压增益AP=V0/Vi

电流增益Ai=i0/ii

这是全部以比值来表示的增益。

通常更为方便表示增益的则是用对数单位分贝：

AP=10log（P0/Pi）dB

AV=20log（V0/Vi）dB

Ai=20log（i0/ii）dB

放大器的分类通常是按下面题目一个或其组合来表述的。

（1）预定的应用：

功率，电压或电流增益。

（2）频率响应：

直流（来自零频率）。

音频（15Hz到200kHz）。

已调谐射频（有中心频率的窄带，从几十kHz到几百兆赫兹）。

视频或脉冲（带宽从直流到10兆赫兹）。

甚高频（高到数千兆赫兹）。

（3）运行方法。

意思是加偏置电压，以便确定静态工作点的位置。

A类放大。

加了偏置的有源器件（晶体管，电子管），因而不需任何信号存在电流也能流动。

偏置电流的值随输入信号围绕其平均值而上下波动（或增加或减少）。

这种工作模式通常用在小信号低功率放大器上。

B类放大。

有源器件中加的偏置刚好在切断点上。

因而当信号不存在时没有电流流动。

此器件在输入的半个周期内导通。

AB类放大。

是B类放大的修正形式。

此类有源器件加入的是小偏置值，此值刚好允许器件稍为导通。

这一工作类广泛地用于低频推挽和互补功率放大器上。

C类放大。

是超过切断点的反偏置的有源器件。

因此，只当输入信号的半周波的振幅超过一相当大的值时放大器才导通。

这种工作方法用于已脉冲调制的发射器和功率放大器上。

所有的多级放大器都是用单级连接而成的，以便得到所希望的增益和阻抗匹配。

大多数用在放大器中的有源器件，可以用如下三种格式组成：

1）双极晶体管。

共射极（CE）：

通常是用得最多的。

因为它能提供最高的增益。

共基极（CB）：

比共射极更为稳定。

因为在输入与输出都只有极小的漏电容。

基极在发射极（输入）和集电极（输出）之间起一道屏障作用。

共集极（CC）：

通常称为“射极跟随器”。

电压增益小于1，高输入阻抗和低输出阻抗。

广泛应用在阻抗匹配上。

2）FET（场效应晶体管）。

共源极（CS）：

中等的电压增益，低噪声，很高的输入阻抗

共栅极（CG）：

用在某些串联电路和超高频电路上。

共漏极（CD）：

通常称为“源极跟随器”。

电压增益小于1，高输入阻抗和低输出阻抗。

应用在阻抗匹配上。

大多数放大器都采用某种负反馈，用以抑制器件中的参数、电源和温度的变化，以稳定增益，改善输入输出阻抗。

此外，负反馈可以降低器件内部产生的噪声和给出较宽的带宽。

有一对晶体管，从TR2的集电极，通过R5接至TR1的发射极而构成负反馈。

输出的β

一部分极性相反地与输入信号连接。

这个β分数是

--------------

由于环路增益—>>1，电路的交流增益是

--------------

还有一个通过R3的直流反馈环路，以稳定静态工作点，同时，由于R3是与TR1的输入阻抗并联的，因此，在信号频率处的输入阻抗约为100K。

频率响应约从15KHZ到35KHZ。

C1和RIN限制低频响应，而C2和并联的R5则限制高频响应（见图3-1）。

（4）低频功率放大器：

有许多种各不相同型号的低频放大器，特别是IC（集成电路）。

这里是一只单片的低频IC，型号为TDA2020，接于一个单电源上。

输出能力达15W，畸变率为0.2%。

IC可以用在对称电源场合上（±VS），这时扬声器可以直接接在14脚上（见图3-2）。

但是，万一放大器出故障或是电源单元有一边失效，扬声器可能会损环。

当使用单电源供电，再耦合一只电容器CP，就可给扬声器保护。

用R1和R2给电源电压以半分压，给同相输入（7脚）作编置。

用R5提供100%的直流反馈。

所以，从IC得到的静态输出电压，将等于电源电压的一半。

IC必须安装在一块适当的散热片上，其热阻不大于2℃/W。

在放大器中，由于非线性的原因会发生畸变。

例如，对于0.2V的输入，如果输出仅仅是18V（而不是20V），这只相当于0.1V时的输出，那么就产生幅值畸变。

畸变值常常可以用驱动一个放大器系统的办法来减少。

此放大器有接近最大的输出，从而有最大的“非线性畸变”，这就会导致在输出处出现输入频率的谐波。

实际上，总的谐波畸变是在指定的功率输出点处引入到低频系统中的。

第三课运算放大器

运算放大器实质上是一只很高增益的直流耦合的差动放大器。

符号（指图3-3）表示给出了两个输入端，一个称为同相输入，记为+，另一个称为反相输入端，记为-。

开环电压增益AVOL的典型值是100DB（电压比为100000），因此，只要求一个小的差动输入，便产生一个大的输出变化。

差动就是将一个信号均分，使在两个输入接点间各得到一个毫伏级的一个分数。

例如，若反相输入保持为0V，而同相输入为+0.1mV的水平，那么输出将趋向正，约为+10V。

，若同相输入水平变为-0.1mV的水平，那么输出将趋向-10V。

放大器是响应两条输入接线间的差动电压的，当差动电压为0时，输出接近于0。

这样运算放大器必须有正、负两个电源，从而输出可以在0V两边摆动。

一种典型的传输特性是，当（V1–V2）为正，输出为正，如（V1–V2）超过+0.1mV，输出将饱和。

同样地，当（V1–V2）为负，输出为负，当V1=V2时，特性穿过0点。

实际上，某些“偏移量”总是存在的，必须加入一只电位计以便修整或“调零”这种偏移电压。

这在后面再讨论。

典型的运算放大器有一差动输入级，该级由一恒流源供电。

第二级是放大级和直流电平转换。

最后一级是互补B类放大输出级。

由于是直流耦合，故以晶体管用做电阻，还有必要的保护电路。

但是，上面所述的工作情况是相当直接的，很大程度上取决于差动输入级。

任何直流耦合的放大器，其输出信号的飘移必须保持一个低值。

漂移定义为当输入短路或是保持为0值时电压的任何变化。

引起漂移的两个主要原因是，温度变化引起晶体管的VBE改变约-2mV/℃，还有是电源电压变化。

采用差动输入级，该级的两个晶体管是平衡配置地连接在一起的，温度和电源变化引起的漂移可以减少。

差动配置的最大优点是，同级性信号作用在两个输入端时，它们能有效地彼此抵消，从而得到的输出很小。

这样的信号称为“共模”信号。

量度一只运算放大器的质量是用“共模抑制比”（CMRR）：

CMRR=差动增益/共模增益

当给定共模输入信号时，如果温度变化，两只输入晶体管的VBE一起变化。

如果是IC，输入晶体管和相应的元件分布在同一块硅片上，因而它们能很紧密地匹配。

在线性应用中，运算放大器与外部反馈网络连接，以获得稳定的增益。

对于一个放大器系统带负反馈的增益由下面公式给出：

---------------------------

式中，AC闭环增益，即加了反馈的增益；A0开环增益；

β反馈网络的分数增益；A0β环路增益

由于运算放大器的A0的典型值是100000，则环路增益A0β通常远大于1。

在这情况下，公式可简化为

------------------

这表明闭环增益仅取决于反馈环路的元件值，同时，由于可以作成紧密的容差电阻，因而放大器系统可以准确地设置。

加入负反馈的方法如图3-4所示。

--------------------

对反相放大器，通过R1流入反相端的电流近似为----，这是因为在反相端的有效电压变化很小，A0很大。

同样理由，流经R2的电流必近似等于流过R1的电流。

=======

同相放大器如图3-5所示。

输出信号的一部分反馈到反相输入端。

这种线路是在同相输入端处与输入信号反极性连接的。

因A0很大，--≈0，可以忽略。

所以

注：

在此电路中，输入阻抗很大，输出阻抗很小。

对差动输入型的功率放大器，其闭环增益为R2/R1。

这种形式的电路，可以用于放大来自例如电桥电路的信号。

电压跟随器是一种有用的阻抗缓冲器。

由于输出直接地接到反相输入端，并使VF=V0，

所以，这有100%的负反馈。

--------------

但是，由于A0的典型值是100000，所以

换句话说是输出跟随输入。

这种电路的主要优点是输入阻抗很高，（>100MΩ），而输出阻抗非常低，趋向少于1Ω。

第四课逻辑门电路

各种类型的门电路可以用许多不同的方法构成。

其中有些是用分立元件构成的，而另一些则采用单片集成电路的技术。

分立元件逻辑现在已很少用了。

虽然发射极耦合逻辑（ECL）得到了很快的推广应用，但是，最为普及的逻辑家族是晶体管-晶体管逻辑（TTL），以及互补金属氧化物半导体逻辑（CMOS）。

这些家族提供了小规模集成（SSI）器件和中规模集成（MSI）器件。

前者的例子是门，后者的例子是多路复用器。

SSI与MSI这两个词，分别用在少于10个门的器件中和用于少于100个门（或等效电路）的器件中。

以往，包含有1～4个门的集成电路称为随机逻辑，成为大多数逻辑设计的主流，但现代电路则使用MSI和LSI（大规模集成）器件，比如多路复用器和微处理器，已经很少用随机逻辑了。

不过，这种器件仍然有望继续用在作为LSI器件之间信息交往的接口。

此外，标准的SSI器件能对许多数字需求提供简单的解决方案。

有些LSI器件使用其他形式的逻辑，这些逻辑在较简单的电路上是不用的，称为PMOS，NMOS和集成注入式逻辑电路。

最近，有些LSI电路使用一种称为电荷耦合器件（CCD）的技术，这种数字电路中的某些内容将在后面描述。

最为普及和应用广泛的逻辑家族是晶体管-晶体管逻辑，或称TTL家族。

由于它能提供相当高的速度，特别是肖特基势垒方式，扇入和扇出均好，容易与其他数字电路连接，使这种逻辑家族有极大的普及性。

此外，它价格低廉，许多使用者都乐于使用。

标准的TTL逻辑，是54/74系列，具有低抗噪性和颇高的功率消耗。

74系列是专门为商业应用设计的，工作环境温度达70℃。

54系列起初打算供军事应用的，最大环境温度高达125℃。

标准的TTL与非门电路如图3-6所示。

图中只有两个输入端，但扇入可以高达8个。

用晶体管T3和T4提供输出级，它能提供低输出阻抗和提供沉电流和源电流两者的能力。

--------------

当两个输入端均处于逻辑1态（≈+5V），多发射极晶体管T1的发射极-基极结是反向偏置的，而集电极-基极结则是正向偏置，其意思是T1的工作是反极性的，其电流增益HFE1小于1。

电流从集电极到电源，流经R1和T1，流到晶体管T2的基极。

T2的基极电流是----，该电流大到足以驱使T2进入饱和。

因此，T2的集电极-发射极电压约为0.2V。

T4的基极-发射极电压VBE4是由跨接R3而产生的，此电压使T4转为ON，因此，输出电压跌落为VCE4或约0.2V.现在,T3的基极-发射极电压等于---------------

如此,此晶体管转为OFF.这样，当两输入均为1态时，输出的逻辑状态为0，从而实现了与非功能。

如果没有二极管D1则T3的基极-发射级电压VBE3等于-------=0.75V，此值已大到足以使T3导通。

电路中有D1时--------

当有一个或多个输入是逻辑0时（约0.2V），T1的多个发射极-基极结联合加偏置，T1完全转相ON。

于是，T1的集电极电位为--------

此电位并不大到足以使T2保持导通，因而T2转向OFF。

T2的集电极电位现在是+5V。

其发射极电位是0V，T3转向ON，T4转向OFF。

由于跨于输出端有寄生电容，因此，输出电压并不立即改变其值。

T3源电流流向此电容使输出电压指数上升至+5V。

由于充电电流跌落，T4退出饱和，而VOUT保持一稳态值，等于---------

互补金属氧化物半导体逻辑或CMOS家族提供了期望的极低功率耗散和很好的噪声抗扰力的特点。

主要缺点是，由时间常数产生的相对长的传输时延，这时间常数是由于增强模态MOSFET的非常高的输入阻抗造成的。

一个CMOS的与非门电路由图3-7给出。

由图可见，N-沟道MOSFET是串联连接的，而P-沟道器件是并联连接的。

电路的工作过程如下：

如果只有一个或两个输入为逻辑0（≈0V），那么MOSFET、T1和/或T2一起转向ON，而N-沟道MOSFETT3和/或T4一起转向OFF。

于是，电路的输出端是+5V减去ON时的MOSFET的饱和电压。

相反，如果两个输入为逻辑1（≈5V）T1和/或T2转向OFF，而T3和/或T4转向OFF。

于是，电路的输出端约为0V，或逻辑0。

在输入端对地之间常常接有保护二极管，以减少由于人手接触而产生的静电破坏器件的可能性。

注意，现在P-沟道MOSFET是串联连接的，而N-沟道MOSFET是并联连接的。

如果输入端有一个接逻辑1，则P-沟道MOSFET（T1和/或T2）一起转向ON。

于是，电路的输出电压是低的，NOR（异或）功能便实现了。

只有输入端两个接逻辑0，则N-沟道器件转向OFF，P-沟道MOSFET转向ON，于是，输出就能达到它的1态。

第五课现代控制系统

1．控制系统概念

控制一词常常取自调节、指示或命令之意。

控制系统在我们的环境中广泛存在。

以最概括的话说，可以认为每一个物理对象就是一个控制系统。

控制系统可以按照是描述系统本身还是描述系统的变化来分类。

（1）开环与闭环控制系统。

开环系统是一个其控制动作独立于系统输出的系统。

但是，一个闭环系统其被控对象的输入依赖于系统的实际输出。

（2）线性与非线性系统。

如果一个系统中的所有元件都是线性的，这个系统就是线性的，如果有任意一个元件是非线性的，则这个系统就是非线性的。

（3）连续系统与离散系统。

系统中的所有变量都是时间的连续函数，称为连续变量系统或模拟系统。

描述变量的是微分方程。

有一个或多个变量只在特定的瞬时已知，称为离散变量或数字系统。

（4）时不变和时变系统。

时不变（或静态）系统的参数不随时间而变化。

在有输入加入时，时不变系统的输出与时间无关。

时变（或非静态）系统的一个或多个参数随时间而变化。

在现代产业和社会中，闭环控制是一个基本事实。

例如，当汽车能自动响应驾驶员的命令时，驾驶汽车就是一件愉快的事情。

许多卡车有动力操纵盘和制动器，这是利用液力放大器将力放大来制动或驱动操作盘。

汽车方向盘控制系统的简单方框图示于图3-8。

----------------------------------------------

期望旅行路径驾驶员方向盘汽车实际旅行路径

图3-8

测量视觉与触觉

----------------------------------------------

期望路径与测量出的实际路径相比较，以产生一误差值。

此值由视觉与触觉（人体活动）反馈得到。

还有一个从手（敏感器）操作方向盘的感觉而来的附加反馈。

此反馈系统是与海洋轮班或大型飞机的飞行控制那样的操纵舵控制系统。

控制系统是按闭环序列工作的。

用一个精确的敏感器，测量待测输出等于系统的实际输出。

期望输出与实际输出间的差就等于误差。

然后，此误差被控制器件（例如放大器）所调整。

控制器件的输出作用于执行器，并对过程进行调制，以减少误差。

这个工作次序好比一

条船不正确地驶向右边，方向舵被激励将船驶向左边。

因为输出同输入相减所得的差值用作功率放大器的输入信号，因此，这个系统是一个负反馈控制系统。

通常的控制系统都有作为一个系统的同样的基本元件。

例如，电冰箱有温度设定或期望温度，有温度计以测量实际温度和误差，有放大用的压缩电机。

在家庭中的其他例子有烤箱，炉子和热水器。

在工业中，有速度控制，过程的温度和压力控制，位置，厚度，成分及质量控制，还有许多。

在现代的应用中，自动化可定义为这样的一门技术，即用程序命令去操作一个给定的过程，同信息反馈相结合，去决定原先由人去操作的事情。

当自动时，过程不需人的协助或干预。

其实，大多数自动系统都有能力在很短时间以很高的精度实现它们的功能超过人类所能做的。

半自动过程是将人和机器人联合起来的一种过程。

例如，许多汽车装配线就要求操作人与智能机器人联合工作。

机器人是一种可控计算机的机器，与自动化技术紧密联系。

工业机器人可定义为自动化的一个特殊领域，其中的自动机器（就是机器人）被设计成代替人类劳动。

这样，机器人就具有某些人性化的特征。

今天，最一般的人性化的特征是机械手，这是模仿人的手？

和脘关节的模型。

我们要认知，有些任务自动机很适合去做，而另一些任务最好由人去实现。

控制技术的另一个非常重要的应用是现代汽车的控制。

悬挂，方向舵和引擎控制等控制系统已经引入了。

许多新车有一种四轮方向舵系统和反滑行系统。

三坐标控制系统作检查各个半导体拼件时使用一台专用电机驱动每一个坐标ZU分别处于X、Y、ZZU的希望位置上。

目的是在每条？

上达到平滑、准确地移动。

这种控制系统对半导体人工-FACTURE工业是重要的。

2．传递函数

一个系统（或元件）的传递函数表示描述所研究系统的动力学的关系。

线性系统的传递函数定义为，输出变量的拉普拉斯变换与输入变量的拉普拉斯变换的比值，其所有的起始条件假设为零

------------

传递函数可以只对线性、平稳（常参数）系统定义。

一个非平稳系统有一个或多个时变参数，可以不采用拉普拉斯变换。

此外，传递函数又是一个系统行为的输入-输出描述信息。

这样，传递函数并不包括任何有关的系统内部结构及其行为的描述。

线性系统的传递函数法允许分析人员对各种输入信号下，按照传递函数的极点和零点的位置去决定系统的响应。

使用传递函数符号，可以画出系统内部连接的元件和方框图模型。

3．反馈控制系统的稳定性

当研究反馈控制系统的分析与设计时，稳定性是非常重要的。

从实际的观点出发，一个闭环反馈系统不稳定是没有价值的。

事实上，反馈控制系统的稳定性直接地与系统传递函数的特征方程的根的位置有关。

对于线性系统我们知道，稳定性的要求可以用闭环传递函数的极点的位置来定义。

一个反馈系统为稳定的充分与必要条件是，所有系统传递函数的极点均有负实部。

第六课传递函数

一个线性系统的传递函数定义为输出变量的拉普拉斯变换与输入变量的拉普拉斯变换的比值，其所有的起始条件假设为零。

一个系统（或元件）的传递函数表示描述所研究系统的动力学的关系。

传递函数可以只对线性、静态（常参数）系统定义。

一个非静态系统，常常称为时变系统，有一个或多个时变参数，就不采用拉普拉斯变换。

此外，传递函数又是一个系统行为的输入-输出描述。

这样，传递函数并不包括任何有关的系统内部结构及其行为的描述信息。

RC网络的传递函数示于图3-9，由写出的基尔霍夫电压方程得出，得

------------

输出电压为--------------

所以，对I（S）解式

（1），代入式

（2），我们有---------------

于是，可求得传递函数为比值V2（S）/V1（S），这就是---------------

式中，=RC，网络时间常数。

G（S）的单极点是----。

如果我们看到此电路是个电压分压器，式（3）可立即得到。

即

---------------

多回电路或模拟多质量机械系统可得到一组拉普拉斯变换的联立微分方程。

用矩阵和行列式（原书的生词与解析中把行列式译错了！

）常常更方便求解这组联立方程。

运算放大器属于重要的一类模拟集成器件，通常用作控制系统和其它许多重要应用场合中的执行构件。

运算放大器是个有源器件（因有外部电源），当工作在其线性区域时有一增益。

理想的运算放大器的工作条件是----，这样，意味着输入阻抗为无限大，又----。

理想运算放大器的输入-输出关系是-------。

式中的增益K趋于无限大。

在我们的分析中，我们假定线性运算放大器是工作于高增益，及在理想化的工作条件下。

考虑反相放大器（见图3-10），在理想条件下，我们有------，因此，写出在V1的节点方程。

得-----------

由于V2=V1（在理想条件下）且V2=0，可以推出-------，所以---------

重新整理各项，得------------

我们看到，当R2=R1时，理想运算放大器电路转换输入的符号，这就是----------

现考虑系统的长期行为，并决定其在某些输入下的响应，该输入是当暂态过程已衰减掉后仍保留的值。

考虑由微分方程表示的动态系统-----------------

式中，Y（t）表示响应，R（t）表示输入或驱动函数。

若初始条件全部为0，则传递函数为

-----------

输出响应由自然响应（由初始条件决定）加上驱动响应（由输入决定）组成。

现可得

――――――――――――

如果输入具有有理形式，则

式中，Y1（s）是自然响应的部分分式展开，Y2（s）是包含q（s）因子的项的部分分式展开，Y3（s）是包含d（s）因子的项的部分分式展开。

取反拉普拉斯变换，得---------------

暂态响应由----组成，而稳态响应是------。

考虑由微分方程表示的系统-----------------

其中，初始条件为Y0=1，------。