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我们并不落后!“光电混合集成电路”随想
热度 5 zlyang 2016-3-21 13:51
The farther back you can look, the farther forward you are likely to see. ― Winston Churchill 丘吉尔: 你能看见多久的过去,就能看见多远的未来。 我们并不落后!“ 光电混合集成电路 ”随想 看到美国电气电子 工程师学会院士(Fellow, IEEE)闵应骅老师的精选博文《光电混合集成电路(160321)》, 突发一阵莫名其妙的随想。 遥想当年,真傻一阵莫名其妙,仿照门捷列夫的元素周期表,改进了蔡少棠(Leon O. Chua)教授 的“电路元件关系图”,在世界上首次完善了“互容”的概念。 只知道有用的人,强迫我说“互容”有什么用。被逼无奈的我只好随口说: 可惜,这个胡言乱语是个落伍的想法。据说有人试过了,散热难题解决不了。 德国的战略家、预言家俾斯麦,通过对发生在19世纪下半叶的中国与日本向西方 学习的运动却认为:“中国和日本的竞争,日本必胜,中国必败。因为日本到欧洲来的人,讨论各种学术,讲究政治原理,谋回国做根本的改造;而中国人到欧洲来的,只问某厂的舰炮造得如何,价值如何,买了回去就算了。” 急功近利,临渊羡鱼。从不去退而结网。不劳而获?能量守恒? “ 科学文化的历史积淀不够 , 科学价值观存在一定偏差 , 科学原创自信心尚显不足 ,正在成为制约中国科学走向卓越的深层次因素。”于是,从某种角度看就成为必然。 相关链接: 闵应骅,2016-03-21 ,光电混合集成电路(160321) 精选 http://blog.sciencenet.cn/blog-290937-963826.html Neil Savage, Linking Chips With Light, Posted 23 Dec 2015. Researchers integrated 70 million transistors and 850 optical components into a silicon processor using standard chipmaking tricks http://spectrum.ieee.org/semiconductors/optoelectronics/linking-chips-with-light 太监 真傻 ,1995,关 于“互容”概念的意义 http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-DQDZ199504010.htm http://www.cqvip.com/QK/98031X/199504/2000725.html 中国科学院,2014-05-26,中国科学院学部主席团发布《追求卓越科学》宣言 http://www.cas.cn/xw/zyxw/yw/201405/t20140525_4126367.shtml 科学文化的历史积淀不够,科学价值观存在一定偏差,科学原创自信心尚显不足, 正在成为制约中国科学走向卓越的深层次因素。 新华网,2014-05-26,中科院学部主席团发布《追求卓越科学》宣言 http://news.xinhuanet.com/politics/2014-05/26/c_1110867000.htm 新华网,2007-01-18, 日本必胜 中国必败 从俾斯麦 预言看我军建设 http://news.xinhuanet.com/mil/2007-01/18/content_5622644.htm 感谢您的指教! 感谢您指正以上任何错误!
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[转载]生产电路的新时代:工程师把电路打印到纸上
alaclp 2015-10-25 12:14
网易 科技讯 11月27日消息,人类历史上最伟大的技术进步之一就是把文字打印到纸上的能力。而现在,归功于田纳西大学工程学院的助理教授Anming Hu, 正是技术本身被打印到了纸上。 机械、航空与生物医学工程学院的Hu教授已经找到了一种方法,可以把电路打印到纸张上。这一技术的主要冲击力体现在:在不久的将来,任何电子设备的制造成本将大大节省,而便 携程 度也会显著增加。 “能够设计你需要的电路,然后将其打印出来,有了这样的能力,就可以实现更迅速及时的电路设计、更简单的控制以及更低廉的成本,”Hu教授说。“在你需要的时间打印你需要的电路的能力可以彻底变革很多事物。” 这一技术所能带来的最大进步之一可能发生在医学领域。当前,不计其数的人遭受疾病或者苦痛之折磨,使得他们经常需要看医生或者进行医学检测。拿糖尿病患者来说,他们依赖于日常的手指扎针抽血来检测血糖含量。有了一个封入不透液体的护套的纸质电路,将来有一天就可以把带有这样的纸质电路的传感器植入这些病人体内,然后就不仅可以检测出血糖含量什么时候偏离正常值,也可以在需要往体内注射胰岛素的时候发出信号。 “能够研发一个不透液体的封闭系统,而且有内置电源,这样的能力将会为很多医学领域之进步铺平道路。”Hu教授表示。“目前,研究的焦点是如何设计线路以使电路更小。” 想要搞明白Hu教授研发的电路打印系统如何运作,最简单的方式就是拿喷墨式打印机来类比,但是从油墨盒喷出来的却是液体金属。Hu教授和他的团队在测试了三十多种不同材质的纸张后,才明白到标准的喷墨打印纸和其他任何纸张同样有效,而且相对来说也最便宜。另一方面,他们所使用的金属也最普通不过了。“我们利用银块来制作纳米线,”Hu教授说。“相比制作电子线路的‘常态’方式,银依然非常便宜,而且远比铜耐用,因为铜很容易氧化。”Hu教授和他的团队有能力把纸一样薄的电路折叠5,000次,而丝毫不损坏其很高程度的功能性,也不用担心制成品的耐用性。 虽然这样的电路的最常态的影响力可能体现在医学使用上,但是其灵活性和易于使用性则意味着,凡是电子产品,都可能从中受益。“从长远来看,这一技术的全球推广使用将推动发展进程,”Hu教授说。“但就目前而言,我们将专注于提高改进这一新类型的打印技术的运作机制,研发多重喷最打印。” 而在另一篇文章《纸质电子技术可能让医学治疗更廉价》中,也提到了这一技术,全文如下: 将来,纸面上的电子传感器大有可能大幅削减很多医疗器械的价格,从机器人帮手到诊断检验工具。通过直接把导电墨水打印到纸上,科学家如今已经发展出了一种更快、成本更低的方式来制造传感器。他们的研究成果发表在美国化学学会(American Chemical Society)的杂志Applied Materials Interfaces上面。 Anming Hu教授及其同事指出,因为纸张在世界范围内易于获取,价格低廉,使其成为轻微的、可折叠的电子元件的极佳载体,而且几乎可以在任何地方制造,在任何地方使用。其实之前,科学家就已经制造出了基于纸张的即时诊断工具和便携的DNA检测器。但是,这些仪器需要既复杂又昂贵的制造技术。银质的纳米线墨水高度导电而且稳定,提供了一个更实际的解决方案。Hu教授和他们团队希望研发出一种技术,直接把金属墨水打印到纸面来制作传感器,而这样的传感器又可以对碰触或者诸如葡萄糖等特定分子作出回应。 研究人员开发了一个打印系统,能到在短短几分钟内把一个银质墨水图案打印到纸上,然后用照相机闪光灯照射使其变硬。即使被弯曲,被反复折叠展开15次,被反复卷曲铺开5,000次,打印出来的传感器还是可以对碰触作出回应。该团队最后得出结论,他们打印的既耐用又轻微的传感器可以应用于很多应用软件上。 (编译:曹建峰)、 来源:http://tech.163.com/14/1128/01/AC3PS1RL000915BD.html
个人分类: 3D打印机|954 次阅读|0 个评论
狄拉克δ函数应用的迷思
热度 12 xying 2015-6-12 08:06
理工科学生都知道狄拉克δ (x) 函数。作为解决实际问题的数学模型,它基本有两种用法。一是类比于分布函数,把所有权重集中在一点,用积分来抽取与之相乘的函数在这点函数值。狄拉克在获取连续谱波函数分解系数时,以此来与离散谱的计算保持形式和直观上的统一。傅立叶变换与傅立叶级数分析的类比即是如此。另一,常用在工程中,称为单位脉冲函数,作为简化计算的近似数学模型,计算系统在极短时间内供应了总量后的状态变化。前者模型关心极限处的性质,用有穷的此岸推测无穷彼岸中的表现,后者用极限来近似现实中瞬间作用后的状态。这两种应用的模型很容易转换地想象,互相解读,非常直观。 和 这是人们通常了解δ函数的基本性质。上篇 《狄拉克δ函数的数学迷思》 里谈过,在严格数学意义上,δ函数不是数域到数域的函数,而是个定义在函数空间上的泛函。上面的两个公式不是δ函数的真正定义,前者只是它在函数对偶空间以参数为变量的范数值函数,或看作单位脉冲函数极限情况的性质;后者则是对常值 1 函数积分内积的泛函值。它们都不足以确定广义函数,只是部分性质的描述。真正能够反映泛函功能的定义应该是: 从δ (x) 函数容易推出一些初等性质,如缩放、对称、平移、线性、代数、微分等等,也有许多典型用法的范例,物理和工程学生多已熟知。有这些知识后,在绝大多数情况可以忘却数学上泛函的定义,以上述δ函数基本性质为数学模型,只用到初等代数运算和微积分的基本概念,便能让物理学者和工程师不需要解微分方程,凭借直观推理得出许多问题的答案。 学了更多数学知识的人会以为,用这个只需要初等数学的工具解题,应该不是件难事。其实,按数学从定义开始的严格推理,与应用者拥有许多已知实例和模式来直观推算,是两种不同的才能。就像程序员自始至终独立开发软件,与在所知甚少已有的大程序中纠错扩展,这是两种不同的技能。 物理学者和工程师的基本功是直观想象,用一个个可以清晰想象的概念作为思考的砖块,被验证或证明成立的事实和理论作为构件,典型模式作为算法结构,通过逐步的推测来理解事物,以此构建心中世界的图像。在这过程中,累积了大量的实例、推理模式和抽象规律。应用起来左右逢源,不再纠结于长考。凡对所学没有清晰图像的人,书没读通,更无把握应用和研究。 现在将δ函数的一个应用为例,挖掘工程师知其然背后的所以然。也以此说明,对工程师们都能轻松解的题,缺乏经验即使更有数学知识,却会在深思中迷惑。 下面是清华大学的电路原理课一道题(图例抄自课文),在几个论坛里,就见过电机、物理和数学大学生和教授,对电阻 R 上的初始电流 $i_R(0)$ 值的解题争议。吵什么呢? 对工科生都不难推算如下。这个脉冲电源供给的电量 Q 是 1mC (题中没给出单位,毫库仑是对电子电路合理的量级),在极短的瞬间加在 1mF 电容后,产生的电压是 U= 1mC/1mF = 1V ,这电压加在电阻 R=1k Ω 上的电流是 I R (0) = U/R = 1V/1k Ω = 1mA ,经过 1 秒 RC 电路放电后,电流是 I R (1)= I R (0)exp(-1/RC) = 0.368mA. 这不过是考 RC 线路电流和电学单位而已。 详细点写出公式和推理过程。电量是电流在时间区间上的积分。在脉冲源供电时,这瞬间,电源上所有的电量 Q 都到了电容。按电容上电压与电量的关系,这时电容 C 两端的电压是 $Q/C$ 。与之并联的电阻有相等的电压,所以电流 $i_R(0)=Q/RC$ 。当 $t 0$ 时,脉冲电源不再供电了,这是典型的电容通过电阻的放电过程,已有熟知的公式: $ i_R(t) = i_R(0)\exp(-\frac{t}{RC})$ 。套入数值便得到答案。 对爱思考的人,质疑来了。针对这个推理过程中δ函数作用,凭什么脉冲电源中所有电量都到电容里,去电阻的只有 0 ? 答:供电时,因为持续时间极短,在这无穷小的瞬间,通过电阻的电量为 0. 又问:这只有现实中通过电阻的电流 $i_R(0)$ 是有限情况才对呀!既然电源的电流δ (0) 可以是无穷大,在这假定的极端情况,为什么 $i_R(0)$ 不能也是无穷大? 这就需要用电压等式来进一步解释。如果 $i_R(0)$ 是无穷大,则电阻和与之并联电容上的电压也是无穷大。这只有电容上的电量也是无穷大才有可能,而已知的电源总电量是 1 ,矛盾排除了这个可能。所以 $i_R(0)$ 必须是个有界的数,不论是多少,这个瞬间流过电阻的电量都是 0 。所以说,电源中所有的电量,在无穷大电流下一瞬间都给了电容。当然,实际电路上的电流不可能是无穷大,也没有供电区间为 0 的δ函数电源,但上述的分析推算,不难看出是一个很好的近似,当供电区间非常小时,脉冲电源的电量几乎全到了电容上。在极限情况则全部是了。 既然质疑这 $i_R(0)$ 的数值,我们最好验算一下。这关于电压电流均衡状态的数值,最好用方程来说明。在电源充电的瞬间,根据电流和电压公式,分别有: 将式( 1 )在 区间( 0 的无穷小邻域)积分,代人( 2 )式后有 ,便得到 ,这与工科生的算术推理完全一样。 有人再较真这电容的瞬间充电过程。一说是电容在开始充电的瞬间形同短路,它上面的电压是 0 ,所以电阻上的电流也应该是 0 才对。而上面认为,这电压不是 0 ,是电容上被脉冲电源瞬间建立起的电压,因此电阻上的电流必须是上面的计算数值。也有的说,这该是你们说的两数中间值。 到底哪个对呢?其实各有道理,一个着眼于电源开始供电的时刻,另一反映了供电完成时刻,还有的在中间。将这供电的瞬间从 0 拉长为实际的区间,在开始供电的过程中,电阻上的电流随着电容充电建立起电压,从 0 开始上升直到最大。在电源停止供电后,才从最高点按指数函数下落。δ (t) 函数是将这个脉冲电源供电区间收缩为一个点的极限情况,所以在这个时间点上,电阻上电流的数值可以是从 0 到 1/RC 区间中某个数值,依它是从脉冲函数的什么相位来看而定。 认真地用数学证明方式验算一下,假设电源供给矩形脉冲电流是: $H_{h,k}(t)$ ,这里 h 是脉冲时间区间的宽度,k 是在 0 到 1 中的一个时间相位值,我们来看在这供电区间电阻上的电流是多少。 这个矩形电流脉冲的宽度是 h 高为 1/h ,所以总电量是 1 ,脉冲从 $–kh$ 时刻开始 , $0\le k\le 1$ 。不难列出这电路上在电阻电流 $i_R(t)$ 的微分方程 它的解在 $-kh \le t \le(1-k)h$ 区间是: 我们有 , 当脉冲宽度趋向 $h \rightarrow0$ 时,矩形电流脉冲函数 $H_{h,k}(t) \rightarrow \delta(t)$ ,这时有: $i_R(0) =\frac{k}{RC}$ , k 是 0 到 1 中的一个数,所以依 0 点在脉冲电流源的相位, $i_R(0)$ ,可以是 0 到 1/RC 中的某个数值。 再回到极限前的情况,注意到在 0 点矩形电流脉冲并没有结束供电,供电结束是在 $t=(1-k)h$ 时刻,这时电阻上的电流是: 当脉冲宽度趋向 $h \rightarrow0$ 时,电流脉冲 $H_{h,k} f(t) \rightarrow \delta(t)$ ,供电结束时间 $t=(1-k)h \rightarrow0$ ,记为 0+ ,在这时刻 $i_R(0_+) = \frac{1}{RC}$ ,可以证明,这对于无论什么样的脉冲电流源理想化成δ函数都是一样的。 数学上 $i_R(t)$ 在 0 点是个函数值从 0 跳跃到 1/RC 的间断点,作为这点的定义值,它具体是哪个数值,对工程应用并没有什么意义,而右极限 $i_R(0_+)$ 的数值,是脉冲电源供电后决定后续变化的初值。所以在应用上不再区分 0 与 0+ ,认为 $i_R(0)=i_R(0_+)$ 。在脉冲电源供电期间,通过电阻的电量是它上面的电流对这段时间区间的积分,不难算出当 h 很小时约等于 $h/(2RC)$,以致在极端情况可以忽略。这时所有的电量可以看作都加在电容上。 这便是对这种应用模式的工科计算,穷究到底的数学依据。在分析δ (x) 函数作为动力源的工程系统中,有了可以模仿的范例后,工科生都会很自然地认为它所带来的总量在 $t = 0$ 时刻,可以完成对电容的全部赋予,用直观的算术推理便能得出答案,而不必重覆细究这应用模式的细节证明。 在这里我们可以看出数学和应用者的解法不同。物理和工程的思考如同算术的计算,套用各种熟知的模式,推理直观明朗,至于无实用价值的细节,则不予深究。而数学思考出发于严格的定义,犹如代数的计算,将具体的问题归纳为抽象问题,或再把抽象问题转化成从另一种的抽象,精确分析引用已被证明过的答案,过程严谨冷峻,摒除想象的误导。在上面的分析中,对δ函数,我们只用到不被认为是“定义”的部分性质作为推理的根据,即使在计算中也只把它当作近似中的极端情况,丝毫没有作为泛函来处理。因为在这个工程应用中,我们关心的是现实系统近似的表现,由于极端情况下的性质易于估算,我们以此来简化计算。 如果满足于在工程和教学中的计算应用,你在校所受到的数学训练是足够了。那些都是专业中的前辈,为后辈挑选出来基本的数学工具,也提供了便于仿效的简化计算推理的范例,它们的正确性已经被数学证明和实践检验过,你只要知其然,认真仿效便足以谋生。如果你不满足于此,想知其所以然,还想有所创新,你就要有更深邃的数学眼光。 另一方面,学好数学并不见的就懂得应用。这必须接地气,对应用对象有真实的感觉和经验,才能用虚拟世界里的想象,指引现实天空下的飞翔。
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物理学笔记(6):基尔霍夫定律的“盲点”
热度 18 lev 2014-11-2 14:48
物理学笔记(6):基尔霍夫定律的“盲点” 不得不说,我是一个无聊的人...... 曾经有位初三的小朋友来问我电路问题。这位小朋友物理基础似乎不错(至少初中物理基础),这诱使我产生了做个“小试验”(不是“实验”!)的冲动,于是乎故作神秘告诉他:我现在传你一个一劳永逸的“秘术”,但你到上大学之前,只能在草稿纸上演算,万不可轻易示人。如果你不听我的,考试扣分别怪我哦!——估计许多朋友已经猜到:所谓“秘术”,不过就是电路拓扑的基尔霍夫定律(KCL KVL)罢了—— 我以为,就直流电路的情况而言,一位数理基础良好的初中生完全可以掌握它 。 不出所料,小朋友掌握的情况还不错,即使这个两个定律在他上大学前所遇到的电路求解问题中并不实用——除了一些简单的电桥电路外,在初高中阶段使用KCL和KVL,甚至还有点儿“脱了裤子放屁”(谁叫我这么无聊呢!),就算他有点儿“无用的收获”吧。 其实,真正的收获是我的,虽然微乎其微: 由于他们在初中阶段遇到的电路都是“理想电路”(即考虑内阻或内压降为零的“理想电源”),在解算过程中,我不经意地意识到了基尔霍夫定律一个非常隐蔽的“盲点”。之所以隐蔽,是因为我们在使用基尔霍夫定律是主要面对的是“实际电路”,这使得该“盲点”被自然地规避了。换句话说,在实际问题中,无论你有没有意识到这个“盲点”,一般不影响电路的求解 ——要不然怎么说我很无聊呢? 我们现在使用的基尔霍夫定律是古斯塔夫·基尔霍夫( Gustav Kirchhoff )于1845年提出的,它一般被表述为两个定律:基尔霍夫第一定律,也叫电流定律(KCL);基尔霍夫第二定律,也叫电压定律(KVL)。 对一个占据空间体积的V 闭合曲面(高斯面)S ,由电荷守恒定律易知:S 内单位时间减少的电荷等于单位时间从边界 流出的电荷,即 引入电流强度定义,则 由此可得到电荷守恒的数学表达式——电流连续性方程,取其微分形式为: 为体电荷密度。 对某一电流场 ,若任意高斯面内 ,则有描述此类电流场的稳恒电流条件: 电荷守恒定律在稳恒条件下可充分导出电路学中的基尔霍夫第一定律:任一节点处的各电流的代数和等于零,即 也就是说, KCL本质上是电荷守恒定律在电路中的反映。 KVL则是能量转化与守恒定律在电路中的反映 。根据静电场(有势而无旋)的安培环路定理,结合部分电路的欧姆定律的积分形式(也就是初中物理教的欧姆定律)I=U/R,可以很容易得到基尔霍夫第二定律 :对任一闭合回路,各支路上的电压代数和等于零,即 KCL和KVL究其本质,都是对称或守恒,且是一种动态的守恒:前者“有进有出”,后者“有升有降”。就其守恒本质和在稳恒电路的应用,初中生是可以掌握的 。 我们有必要保持审慎:物理学中不存在“放之四海而皆准的真理”。关于基尔霍夫定律的适用条件,一般文献(教材)给出类似这样的说法:原则上它可以用来解算 任何 复杂电路(当然在推广到交流的情形时,应引入含时电荷密度和元件电感的修正)。 我一般比较警惕有“全称量词”( )与“必然模态”( )的论断表述,比如周衍柏先生的《理论力学教程》中的表述(p326):哈密顿原理是和牛顿运动定律等价的原理......甚至牛顿运动定律也可认为是哈密顿原理的必然结果——我就持保留意见,至少“牛三”应视为基本的实验定律。 那么基尔霍夫定律的“盲点”在哪儿? —— 基尔霍夫定律不适用于存在零电阻回路的电路 。比如下图: 若并联的两个电源为零内阻的理想电源,则电路存在一个零电阻回路(虚线箭头所示)。此时,除非两个电源输出的路端电压(理想电源,路端电压=电源电动势)相等,基尔霍夫定律不适用 。 补记 : 感谢各位老师补充指正! 其实所谓基尔霍夫定律的“盲点”,或者说零点阻回路,正是理想电路模型的“奇点 ”——我时常强调“ 奇点意识 ”,在这里却把它“忽略”了,实在不应该! 这个纯属臆造的“电路”,是否类似于“克里特人”或者那位脾气古怪的“理发师”呢??? 根据部分电路的欧姆定律 R=0这个“奇点”是十分明显的,在实际情况中,即R足够小(小到在实验中可以忽略),它的物理意义一般理解为元件的“短路”(若U足够大则意味着“击穿”)。 而在通常的电路分析中, 理想电路模型无法给出自由电荷的微观运动图像 。 基尔霍夫定律在零电阻回路的失效,其实是理想电路模型在“奇点”失效了—— 微观图像则需要依赖其他模型近似给出 ,比如 在经典情况下, 金属电子论 给出的电流微观表达式( 当 然固体物理中还有其他模型近似 ) 其中 为载流子的迁移速率,是外场与介质(晶格)阻碍的结果,是一个平均速率而非瞬时速率。关于此中“细节”,L.Cooper在《物理世界》(An Introduction to the Meaning and Structure of Physics的中译本)中是这么说的(p350~251): 如果在导线的两端加上电位差,导线中就会产生电场,也就是说,将有一个力开始作用于电子。倘若电子可以自由运动,那么它的加速度将等于a=F/m=eE/m,此时它的速度将不断地增大。结果是,电流将随时间和增长。这种景象可以在所谓 理想导体 中观察到。在这个意义上,普通的金属都不是理想导体。一般说来,在一个稳定的电位差作用下将产生一个稳定的电流,也就是说,导体中的电子以某个不变的 平均速度 运动。产生这种情况的原因之一是,电子与物质中的杂质不断碰撞。开始时,电子被加速,但通过某个 平均自由程 距离以后, 电子与杂质相碰撞并失掉它的平移运动的大部分能量。然后,它又开始重新加速,如此等等 。其结果是,电子以某个平均速度朝着电场引起的力的方向运动,因而出现某个平均电流。这个结论与观察结果一致,即纯材料的导电性能优于有杂质的同类材料 。 当我们把一个固有理论(定律、公式或模型)推演到“奇点”附近时,“风险”极大,务必慎之又慎,慎之又慎,当引以为戒 !
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What is reactive power ?(如何定义/解释无功功率)
qhhuangscut 2014-2-18 01:13
这几天在 Power Globe 上看到对无功功率的一些讨论,把一些比较好的解释放到这里。正如Charles A. Gross 所说,这些解释都(部分地)正确地揭示或说明了无功功率,但也都不是一个完美或根本的解释,其中的一个原因是我们在尝试为一个非物理或抽象的量提供物理解释。 It’s been fun reading all the explanations. One of my favorites is “Q is the foam on the beer…”.They all have elements of truth, but never the whole truth and nothing but the truth. Hence, none really explain what Q is.The reason that we are having so much trouble coming up with a physical explanation for Q is that Q is non-physical, as are many concepts in engineering. --Charles A. Gross, PE, PhD, FIEEE Reactive power is a measure of the back and forth flow between energy in magnetic and electric fields in components. The reactive power value measures the magnitude of the instantaneous flow between these fields. ---B.Ross ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- The answer to your question requires some understanding of ac circuits. Ac voltages (V) and currents(I) vary sinusoidally in time and have three basic properties: strength (RMS magnitude, V in volts, I in amperes); frequency (e.g. 60 Hz); and phase. Phase involves two quantities (V and I, in this case) . V and I are said to be “in phase”, if they both peak at the same instant; are zero at the same instant; reverse polarity/direction at same instant; etc. V and I are said to be “out of phase”, if when V peaks, I is zero, and vice versa. More precisely we really should say “V and I are 90 degrees out of phase”. . Now general, V and I are not in phase or 90 degrees out of phase but somewhere in between. It is possible to divide the current (I) into two components: the in-phase component or “active current” (IA) and the (90 deg) out-of-phase component or “reactive current” (IR) Correspondingly, there are two kinds of power: Active Power (P) = V*IA, which we say is measured in watts Reactive Power (Q) = V*IR, which we say is measured in volt-amperes reactive, or “vars” There is also a third kind of power in ac circuits: Apparent Power (S) = V*I, which we say is measured in volt-amperes , or “VA”. These three are related: S = sqrt as are the currents. I = sqrt How much of “I” is “IA” is communicated thru something called the power factor (pf), such that IA = I*pf and P = S*pf An Example: A 120 V ac source supplies 10 A at a pf = 0.8 lagging. The term lagging means that the current trails the voltage in time. Find S, P, and Q. S = V*I = 120(10) = 1200 VA P = S*pf = 1200(0.8) = 960 W Q= sqrt(1200^2-960^2)= 720 var I = 10 A IA = I*pf = 10(0.8) = 8 A IR = sqrt(10^2-80^2)= 6 A Now that we know what Q is, at least in terms of V, I, and phase, what is it physically? There are three passive circuit elements: R,L,C R, and only R, dissipates active power (P). L and C are called “reactive elements” in that they do not dissipate energy, but they do store it an internal magnetic field (L), or electric field (C). This field energy” is constantly flowing into and out of L and C and the source, and over an ac cycle, averages to zero. This energy exchange requires a current component that is necessarily 90 deg out of phase with the voltage (IR), and hence a corresponding power component Q = V*IR. --- Charles A. Gross, PE, PhD, FIEEE ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Reactive power is a myth and a delusion. It is no more than a mathematical coincidence. It can be extremely useful, but it is without foundation. You know the math: it is just a matter of using a sine or a cosine term to switch between real and reactive power. It is just the difference between the one side or the other of a right-angle triangle. But think! That right triangle does not represent a phasor. The 90-degree rotation business of phasors does not apply because power is not a phasor. A few years ago, NIST did a survey of the way this thing called reactive power was being measured, and found there were at least nine different methods that would give nine different results, depending on how far the waveform was from sinusoidal. It became a NEMA report: NEMA C12.24 TR-2011, Definitions for Calculations of VA, VAh, VAR, and VARh for Poly-Phase Electricity Meters, registered with ANSI May 2011. Over a hundred years ago, we engineers were asking whether it was possible to measure something that was not real, and whether the fact that you could measure something meant that it was real. The digital revolution in measurements has firmly answered that it is possible to measure something that is not real, because the number-crunching part of measurement is no more than data compression. The ways we measure reactive power underlines that. Today, you can buy equipment that will let you choose whose definition you use in the measurement. That is not to say the idea of reactive power is not useful. It has simplified thinking about voltage management in the power system. It has led to some interesting solutions in that area: SVCs for example. But once you get away from the simplified notion of a perfect sine-wave, you enter undefined territory, the realm of imagination. Power factor is in the same boat. Another calculation of very great value and usefulness, and yet not defined for waves that are not sinusoidal. We will, of course, continue to use these terms: they are much too useful to abandon. But we should be aware of their limited meaning, and sometimes we are not. See, for example, Berrisford, A.J., “Smart Meters should be smarter”, presented at the IEEE PES General Meeting, San Diego, CA July 2012. DOI 10.1109/PESGM.2012.6345146 --- Harold Kirkham,Staff Scientist,Pacific Northwest National Laboratory.
个人分类: 科研天地|8818 次阅读|0 个评论
近三个月下载量Top25——电气、控制、电路与通信类文章
热度 1 WileyChina 2013-8-30 14:23
我们从 Wiley 出版的电气工程、控制系统、电路理论和通信技术类期刊中,选取了过去三个月 内下载量最高的 25 篇文章,推荐给大家免费阅读,时间有限,大家抓住机会。 Analysis of possible introduction of PV systems considering output power fluctuations and battery technology, employing an optimal power generation mix model Electrical Engineering in Japan Semi-Global Output Feedback Stabilization for a Class of Uncertain Nonlinear Systems Asian Journal of Control A signal processing adaptive algorithm for nonstationary power signal parameter estimation International Journal of Adaptive Control and Signal Processing A novel design of compact wideband hexagonal antenna Microwave and Optical Technology Letters Distributed Tracking Control for Networked Mechanical Systems Asian Journal of Control Robust stability of nonlinear model predictive control with extended Kalman filter and target setting International Journal of Robust and Nonlinear Control Globally decentralized adaptive backstepping neural network tracking control for unknown nonlinear interconnected systems. Asian Journal of Control Planar UWB monopole antenna with dual band-notched characteristics for UWB applications Microwave and Optical Technology Letters Multiobjective particle swarm optimization for a novel fuzzy portfolio selection problem IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering Low-power, low-area preamplifier for ultra high-speed multi-channel optical communication system International Journal of Circuit Theory and Applications Composite adaptive disturbance observer?based control for a class of nonlinear systems with multisource disturbance International Journal of Adaptive Control and Signal Processing Consensus of multi-agent systems with nonlinear dynamics and sampled-data information: a delayed-input approach International Journal of Robust and Nonlinear Control A model-driven development method for Management Information Systems Electronics and Communications in Japan Microlens for uncooled infrared array sensor Electronics and Communications in Japan Distributed output regulation of leader–follower multi-agent systems International Journal of Robust and Nonlinear Control Bounded Consensus Algorithms for Multi-Agent Systems in Directed Networks Asian Journal of Control RC models of a constant phase element International Journal of Circuit Theory and Applications Robust control of robot manipulators based on uncertainty and disturbance estimation International Journal of Robust and Nonlinear Control A 5-GHz energy-efficient tunable pulse generator for ultra-wideband applications using a variable attenuator for pulse shaping International Journal of Circuit Theory and Applications Inactivation property of microorganisms in water irradiated by atmospheric-pressure plasma using dielectric barrier discharge IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering Nonlinear convex and concave relaxations for the solutions of parametric ODEs Optimal Control Applications and Methods A CCII-based wide frequency range square waveform generator International Journal of Circuit Theory and Applications Hybrid modelling and emulation of mem-systems International Journal of Numerical Modelling: Electronic Networks, Devices and Fields 1 x 8 MEMS Flexible integrated optical device for optical fiber-based networking applications Microwave and Optical Technology Letters Decoupled WWAN/LTE antennas with an isolation ring strip embedded therebetween for smartphone application Microwave and Optical Technology Letters
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[转载]电路中的阻抗问题一 【摘自百度等网页】
zgsheng 2013-5-27 21:30
1、阻抗匹配 : 信号传输过程中负载阻抗和信源内阻抗之间的特定配合关系。一件器材的输出阻抗和所连接的负载阻抗之间所应满足的某种关系,以免接上负载后对器材本身的工作状态产生明显的影响。对电子设备互连来说,例如信号源连放大器,前级连后级,只要后一级的输入阻抗大于前一级的输出阻抗5-10倍以上,就可认为阻抗匹配良好;对于放大器连接音箱来说,电子管机应选用与其输出端标称阻抗相等或接近的音箱,而晶体管放大器则无此限制,可以接任何阻抗的音箱。 匹配条件为:1)负载阻抗等于信源内阻抗,即它们的模与辐角分别相等,这时在负载阻抗上可以得到无失真的电压传输。2)负载阻抗等于信源内阻抗的共轭值,即它们的模相等而辐角之和为零。这时在负载阻抗上可以得到最大功率。这种匹配条件称为共轭匹配。如果信源内阻抗和负载阻抗均为纯阻性,则两种匹配条件是等同的。 2、 为什么大多数工程师喜欢用50欧姆作为PCB的传输线阻抗(有时候这个值甚至就是PCB板的缺省值) ,为什么不是60或者是70欧姆呢? 对于宽度确定的走线,3个主要的因素会影响PCB走线的阻抗。首先,是PCB走线近区场的EMI(电磁干扰)和这个走线距参考平面的高度是成一定的比例关系的,高度越低意味着辐射越小。其次,串扰会随走线高度有显著的变化,把高度减少一半,串扰会减少到近四分之一。最后,高度越低阻抗越小,不易受电容性负载影响。 所有的三个因素都会让设计者把走线尽量靠近参考平面。阻止你把走线高度降到零的原因是,大多数芯片驱动不了阻抗小于50欧姆的传输线。(这个规则的特例是可以驱动27欧姆的Rambus,以及National的的BTL系列,它可以驱动17欧姆) 并不是所有的情况都是用50欧姆最好。例如,8080处理器的很老的NMOS结构,工作在100KHz,没有EMI,串扰和电容性负载的问题,它也不能驱动50欧姆。对于这个处理器来说,高的阻抗意味着低功耗,你要尽可能的用细的,高的这样有高阻抗的线。 纯机械的角度也要考虑到。例如,从密度上讲,多层板层间距离很小,70欧姆阻抗所需要的线宽工艺很难做到。这种情况,你应该用50欧姆,它的线宽更加宽,更易于制造。 同轴电缆的阻抗又是怎么样的呢?在RF领域,和PCB中考虑的问题不一样,但是RF工业中同轴电缆也有类似的阻抗范围。根据IEC的出版物(1967年),75欧姆是一个常见的同轴电缆阻抗标准,因为你可以和一些常见的天线配置相匹配。它也定义了一种基于固态聚乙烯的50欧姆电缆,因为对于直径固定的外部屏蔽层和介电常数固定为2.2(固态聚乙烯的介电常数)的时候,50欧姆阻抗趋肤效应损耗最小。 你可以从基本的物理学来证明50欧姆是最好的,电缆的趋肤效应损耗L(以分贝做单位)和总的趋肤效应电阻R(单位长度)除以特性阻抗Z 0 成正比。总的趋肤效应电阻R是屏蔽层和中间导体电阻之和。屏蔽层的趋肤效应电阻在高频时,和它的直径d 2 成反比。同轴电缆内部导体的趋肤效应电阻在高频时,和他的直径d 1 成反比。总共的串联电阻R,因此和(1/d 2 +1/d 1 )成正比。综合这些因素,给定d 2 和相应的隔离材料的介电常数E R ,你可以用以下公式来减少趋肤效应损耗。 在任何关于电磁场和微波的基础书中,你都可以找到Z 0 是d 2 ,d 1 和E R 的函数 把公式2带入公式1中,分子分母同时乘以d 2 ,整理得到 公式3分离出常数项( /60)*(1/d 2 ),有效的项((1+d 2 /d 1 )/ln(d 2 /d 1 ))确定最小点。仔细查看公式三公式的最小值点仅由d 2 /d 1 控制,和E R 以及固定值d 2 无关。以d 2 /d 1 为参数,为L做图,显示d 2 /d 1 =3.5911时,取得最小值。假定固态聚乙烯的介电常数为2.25,d 2 /d 1 =3.5911 得出特性阻抗为51.1欧姆。很久之前,无线电工程师为了方便使用,把这个值近似为50欧姆作为同轴电缆最优值。这证明了在50欧姆附近,L是最小的。但这并不影响你使用其他阻抗。例如,你做一个75欧姆的电缆,有着同样的屏蔽层直径和绝缘体,趋肤效应损耗会增加12%。不同的绝缘体,用最优d 2 /d 1 比例产生的最优阻抗会略有不同。 3、推论: 1)上述推导也解释了为什么 75 欧姆电视电缆切面是藕状空芯结构而 50 欧姆通信电缆是实芯的。 2) 重要提示,只要经济情况许可,尽量选择大外径电缆(博主注: d2 ),除了提高强度外,更主要的原因是,外径越大,内径也越大(最优的径比 d2/d1 ),导体的 RF 损耗当然就越小。
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与2012-13学年电路分析基础A班同学共勉
chengzhu 2013-4-20 11:11
与2012-13学年电路分析基础A班同学共勉 程翥 按语: 尽管在 4 月份以前我们还不曾谋面, 7 月份以后我们也许再次成为平行线,然而我希望能够成为你们前进道路的坚实的铺路石,帮助大家向理想迈进一步是我的荣幸。 《礼记·学记》说,“ 时过然后学,则勤苦而难成 ”。一般来说,以后补比学生时打好基础更难乎其难。 在科学上,一个成年人心智的成长,超不过他青年时打的基础所能承受的高度 。 学习(教育)的目的: 爱因斯坦认为,教育的价值不在于学习大量知识,而在于 训练心智 去思考课本上学不到的东西。如同 5km 是锻炼我们的毅力和身体的工具一样,课程内容的学习是心智锻炼的途径而不是目的。 个人认为在大学要学习最重要东西应该是: 1) 学习的能力, 即有意识地优化我们学习习惯和方法,使我们具备适应这变动不居世界的能力; 2) 征服未知的冲动, 这是你们创新力的原始驱动; 3) 合理的价值取向, 仁,义,(礼?),信,忍耐力(执着)和对成功的自信;成为和谐社会的正能量,在恰当的地方安放自己的心灵; 4) 科学完善的哲学 如辩证法,唯物论;使你的思维清晰,合乎逻辑; 5) 思维的爱好 ,尤其是抽象思维的偏好,强大的分析推理能力;思维能力是执行力的内核 6) 表达能力 ,思维之前必有表达,否则不可能,表达能力也是沟通的媒介,信息社会其实是沟通的社会,表达能力不足注定会成为社会网络上的哑节点 7) 条理性 ,条理性是处理复杂问题的有效手段, 有条 才能 不紊 8) 团队协作精神 ,你不是一个人在战斗 预习: 通过预习,可以发现课程中难点和自身知识基础的不足之处,通过提前准备,提高上课听讲的针对性,听课时就易于宏观把握,留心费解之处,巩固已懂之处,大大改善听课的效果,从而进一步匀出时间预习后面的内容,达到良性循环。 预习应着眼于全局,抓住重点,多注意问题的本质,其意义如何,难点何在,关键概念要标注等等,主要是精读教材等材料。临上课前最好花一两分钟回想一下预习的内容。尝试比较不同参考书对同一问题的描述,品味其中的区别与联系;尝试用自己的语言描述课本相关概念,并写下来,分析品位和原文的区别。 这也是表达和思辨能力的锻炼哦。 阅读要旨:积极、主动、批判。 把阅读看作是一种跨时空的交流。要设身处地,如果是自己来写,你会如何表达,积极猜测、预期后面的内容,比较你思路与现作者的异同,寻求与他思维的共振,提高进一步阅读的切合程度。力争彻底把握主题、透彻理解,同时积极寻找书本内容与既有知识或经验的联系。有意识地围绕同一主题的多种材料进行比较阅读,效果更佳。要想理解更上一层楼,就要以意逆志,弄清作者的推理思路。阅读过程中发现知识基础的欠缺,不可听之任之, 机会难得 ,要及时去学相关的知识,补习相关的基础。 听课:四要素:问题,描述,解法,评估。 先搞清问题 :与预习时的表述有无异同?究竟是个什么问题,相关的定义有哪些 ? 目的用途是什么?意义是什么 ? 是否用自己的语言描述清楚? 接着 审查老师的描述 : 与预习时的表述有无异同? 是否妥当?有否缺陷?是否严谨?有没有例外?可否改进?可否另起炉灶? 然后 再看解法 :与预习时的表述有无异同?何以可行?为何如此?利用了什么知识和条件?可否另辟蹊径?是不是有隐含的限制条件,如何解决这个限制条件(如网孔分析法只列写 KVL ,那电流源怎么办)? 最后 看评估 :比较对象是否权威,重要?比较的方面是否适当?是不是还有没有列出的重要方面?是否令人信服、公允?效果有多好是否有效? 课要 积极地而不是消极地听 。 设身处地,换位思考 :面对这个问题,我会怎么办?这个问题像哪个问题?可以用上哪种方法? 应不断自问自答,积极主动猜测、预期。 带着批判的眼光, 不要轻易接受 老师的观点和结论。多想想这些问题,就不至于被老师牵着鼻子走得晕头转向。 如有疑点,我鼓励大家随时提问。 提问时要大胆,克服自己,不用担心老师和同学的嘲笑,因为如果你不清楚,很有可能你旁边的同学更不清楚,甚至还没有想到可能存在这样的问题,他应该会感叹你思维的深入、前瞻,而老师有义务向大家解释关于本学科的任何疑问,即使当时不能立刻回答,也会尽快和大家一起寻求解决解决这个问题的思路、方法。 作业: 作业是课堂学习的延伸,作业前 最好再次阅读教材 ,看在预习的难点解决了没有。 作业宜于 独立完成 ,以检验对知识掌握程度和运用能力。 应该注意作业的 逻辑性,规范性,完整性 要求,该化简得要化简,该出数值结果的要出结果,分多种情况的该讨论的要讨论,该先标图的要先标图,中间过程应该有的解释要充分,语句要完整,要准确表达你的解题思路,不要有太多思维的跳跃,注意“理由先”,不要让老师猜测你的思路。 作业 完成后 可以相互讨论一下,比较一下区别,尝试说服对方接受自己的结果,在说服或被说服的过程中巩固知识, 培养团队协作和科技交流表达能力 。 对于课后的其他习题,可以先整理一下解题思路,如果你认为你的方法可以解决这个问题,可以看一下答案,如答案跟你的思路不一样,要比较区别,分析为什么,必要时也可把你的思路做出来, 不可迷信答案 。针对同一问题 尝试不同方法 ,比较不同方法的差异,可以大胆假设,但必须小心求证。 祝大家在成功的道路上更进一步。
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2013年3月4日
yzmhit 2013-3-4 19:22
归来,整理研究思路:若干个。 首先一点,只需要能够对FPGA进行有效的延迟测试即可,然后分析NBTI效应,参考英国人的文章,从仿真和硬件加速试验的角度,分析NBTI效应对于FPGA的影响,这个就可以出paper。 二是提出模型,比如RC模型,然后在HSPICE下仿真验证,再在FPGA上进行验证,但这里需要FPGA精确的电路模型。 三是标准电路集,用DC进行综合,生成门级网表gate-level netlist,分析其延迟变化的特点,然后设计延迟检测单元,对于老化情况进行实时监测,但一定要说明其有效性,证明其有抗老化特性,还要分析其功耗,面积等参数。
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如何验证研究成果--流片?仿真?
yzmhit 2013-1-2 23:44
目前,计划在晶体管退化效应分析以及抗退化电路结构方面进行研究,但是有一个比较困扰的难题,就是如何去验证自己的想法,例如精确的晶体管模型,电路退化结构是否有效?如果单纯利用HSPICE进行仿真,其效力有限,但是如何是流片,网上所说的流片价格又难以接受,真是左右为难啊。
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数字电路的实验课
热度 4 gaixiaxu 2012-12-13 13:15
大三数电的实验课,比模电要简单很多,实验讲义写得也很清楚,可是就有好多同学到了实验室,才开始预习实验。 记录近期在学生实验课发生一些让人无语的事: 1.基本与非门实验74LS00 学生:老师,这个电路我们反复检查了三遍了,没问题,可是电路就是不工作!!连灯都不亮!!! 我低头检查线路。。。。 学生:。。。老师,这个面板是不是坏了呀? 我抬头怒:电源和地怎么没接? 学生:啊?!还要接电源吗?实验报告上没标出来啊!!! 难道每个芯片,不用供电,自己就可以主动有输出吗?这是常识啊,好不好? 2.简单时序电路74LS74 学生:老师,我们的电路一通电就报警! 我:是不是哪里接短路了? 学生:老师,我们检查了两遍,还重新接了一遍,都没问题啊? 我:那是不是芯片坏了?你们把线拔下来,换个芯片吧! 学生把线拔下来了,我低头看芯片,然后 “你们怎么把芯片插反了?” 14脚的芯片,缺口向左,逆时针的管脚顺序。。。 前后重申过若干遍,学生还是把缺口向着右边,管脚顺序全错了。。。 3.计数器74LS162 学生喜滋滋得跑过来和我讲:老师,我发现了一个很神奇的现象呢! 我:啊?!我看看! 学生开始手动连续按单脉冲,然后电路的输出端LED灯依次亮起来。。。 然后,学生欣喜得抬头望着我。。。 我一头雾水:啊?!做得没错。。。你说的神奇现象呢? 学生:老师,你不觉得神奇吗?那些灯都会闪呢,而且真的满7个脉冲就进位了耶!!~~~~和书上说的一样。。。! 神奇吗?验证实验当然和书上讲的一样啊! 感情你们觉得老师上课是在给大家讲好多白马天上飞吗?(所谓天马行空)
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电路的阶数
max 2012-10-29 15:47
1 背景: 经典电路中有“一阶电路”、“二阶电路”之说,并且“一阶”电路可以采用三要素法进行求解,而“二阶”电路可以采转化为二阶常系数微分方程进行求解。根据微分方程特征根的情况,又分为欠阻尼、过阻尼和临界阻尼三种情况。那么,更一般的情况,如何判定最后求解的方程可以转化为多少阶的常系数微分方程呢?这就是电路的“阶数”。 事实上,一般求解复杂电路并不转化为真实的常系数方程,但是要进行微分方程的列写,这一方程组称为“状态方程”。其实,独立状态方程的个数就是电路的“阶数”。 2 电路阶数的求解: 对于状态方程列写时,经常选择电容电压和电感电流为状态量。因此,从电容和电感的角度求取电路的阶数比较方便。具体实施如下: (1) 设置:阶数 = 所有电感、电容储能元件之和。 这个直接点数即可。 (2) 寻找由“电容和独立电压源组成回路的个数”,并减掉。 这是因为由这些回路可以列写一个电压之和等于零的一个方程,因此有一个变量为“非独立”,需要减掉。” (3) 寻找由“电感和独立电流源组成割集的个数”,并减掉。 同上道理,但是这个非常有迷惑性,该割集不一定位于同一个节点上,反倒很多是是一个大的“虚拟节点”。 3 总结: 电路的阶数 = 储能元件的总数 - 电容和电压源组成回路的总数 - 电感和电流源组成回路的总数
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广义电路
zpleefly 2012-10-14 20:15
广 义电路是一种用多端网络及节点集合表示的电路模型。 多端网络为广义电路的基本单元,每一个多端网络等效表示实际网络中的一个元部件。 从广义电路上导出的节 点电位方程可表述为:广义电路上节点电位方程的增广矩阵等于各单元电路的分矩阵之和;单元电路的分矩阵可以用它自己的y参数方程转化得到。 根据上述结论, 在计算机上自动形成电路的节点电位方程非常简便。 。
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[转载]DNA电路可检测导致疾病的基因损伤
crossludo 2012-9-26 21:59
DNA电路可检测导致疾病的基因损伤 据美国科学促进会网站报道,在近日召开的美国化学协会第244届全国会议与博览上,一项关于DNA电路的研究颠覆了公众对“电路”的认知。这是一种利用电路导电性变化来检测基因损伤和错误的生物传感器,如果基因复制发生错误而不及时纠正,会导致癌症、生理与精神类疾病。“DNA电路及其在识别人类患某种疾病风险方面的潜在应用”也是当天全体参会人员讨论的焦点主题。 “DNA电路非常脆弱,不能装在房间里用于常见的公共电子设备。但这种脆弱性让它极为敏感,能作为一种识别DNA损伤的电生物传感器。”加州理工大学化学与化工分部主席、化学教授杰奎琳·巴顿说。巴顿由于发现DNA双螺旋链就像一条信号线,可用于探测及修复基因损伤而获得美国国家科学奖章。 巴顿解释说,DNA在不断地损坏,比如阳光紫外线会损害皮肤细胞,香烟中含有的致癌物会损害肺部细胞;但细胞也有一套天然修复系统,其中有一些特殊蛋白质就像巡查员,在建造DNA双螺旋结构的过程中不断地巡查,监控着细胞DNA中大约30亿个碱基对,寻找并修复致癌物造成的损伤。 在化学性质上,DNA跟晶体管和一些电子元件所用的固体材料很相似,它们的碱基互相堆积在彼此的顶端,这种排列方式是能导电的。巴顿说:“这就像把一堆铜币堆在一起,恰当对准的话它们就能导电。如果这堆硬币中一个出了差错或放得不好,导电性就会下降。如果是碱基对搭配不当,或出现了可能致癌的损伤,线路就会被打乱,电流就不能畅通。” 巴顿小组通过研究发现,电子能从一条DNA链的末端流到另一条,就像在电线中一样。DNA的这一电学性质能提供一种强大的信号平台纠正蛋白质,修复DNA损伤。如果DNA突然导电不良,这就是有蛋白质需要修理的信号。在最新进展中,他们让电流通过了一段34纳米长的DNA片断,这一长度对医疗诊断设备和生物传感器来说正合适,能良好检查DNA中的突变和变化,这些改变可能导致癌症或其他疾病。 目前,研究小组正在开发一种“DNA芯片”设备,利用DNA天然的导电性和它们能跟互补碱基结合的能力,探测DNA序列中的损伤。
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社区检查电路确保圣诞节和元旦欢度
黄安年 2011-12-12 00:24
社区检查电路确保圣诞节和元旦欢度
社区检查电路确保圣诞节和元旦欢度 黄安年文 黄安年文 黄安年的博客 / 2011 年 12 月 11 日 ( 美东时间 ) 发布 连日来 , 我们在美国所住社区主管部门开展电路的系统检查 , 以确保圣诞节和元旦欢度。与此同时,一些家庭的供暖和供热水锅炉设备因老化(一般预期寿命 10 年)出现故障,需要更换的也不少,各家各户开始装点门面,营造节日气氛。 照片6 张是 9 日在社区附近拍摄的。
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镜子微博:回答: 电荷在电路中是如何流动的?
liwei999 2011-2-20 03:38
回答: 又:电荷在电路中是如何流动的? 由 JFF 于 June 24, 2005 01:50:48: 真空二极管是个很好的例子:就是从一端到另一端。电镀也是。 电荷在电路中流动速度是个“传送”的课题,而能量的“传递”是“势”的传递。电流是电荷比时间,没有“速度”的问题。 到了技术的现场,就要想这些问题了。如何能镀得好,如何能控制腐蚀速度等等,半导体产业都是这些东西,不理解也得理解。
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周四讨论班:电路选讲(姜懿郎)
grandft 2010-12-19 09:21
题目:电路选讲 主讲人:姜懿郎 时间: 2010年1月6日下午4:30 地点:16楼308 1.线性电路基础 1.1 电源和电阻、电容、电感 1.2 基尔霍夫定律 2.纯电阻电路 2.1叠加原理 2.2戴维南定理与诺顿定理 3.交流稳态电路 3.1 阻抗 3.2 互感 3.3 复功率 3.4 谐振 4.暂态电路 4.1 阻抗 4.2 时间常数
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工程师应该掌握的20个模拟电路
Kupeprntlkn 2010-12-8 18:42
对模拟电路的掌握分为三个层次。 初级层次 是 熟练记住 这二十个电路,清楚这二十个电路的作用。只要是电子爱好者,只要是学习自动化、电子等电控类专业的人士都应该且能够记住这二十个基本模拟电路。 中级层次 是能分析这二十个电路中的关键元器件的作用,每个元器件出现故障时电路的功能受到什么影响,测量时参数的变化规律,掌握对故障元器件的处理方法;定性分析电路信号的流向,相位变化;定性分析信号波形的变化过程;定性了解电路输入输出阻抗的大小,信号与阻抗的关系。有了这些电路知识,您极有可能成长为电子产品和工业控制设备的出色的 维修维护技师 。 高级层次 是能定量计算这二十个电路的输入输出阻抗、输出信号与输入信号的比值、电路中信号电流或电压与电路参数的关系、电路中信号的幅度与频率关系特性、相位与频率关系特性、电路中元器件参数的选择等。达到高级层次后,只要您愿意,受人尊敬的高薪职业--电子产品和工业控制设备的开发 设计工程师 将是您的首选职业。 一、 桥式整流电路 1 、二极管的单向导电性 2 、桥式整流电流流向过程: 输入输出波形: 3 、计算: Vo, Io, 二极管反向电压。 二、 电源滤波器 1 、电源滤波的过程分析: 波形形成过程: 2 、计算:滤波电容的容量和耐压值选择。 三、 信号滤波器 1 、信号滤波器的作用: 与电源滤波器的区别和相同点: 2 、 LC 串联和并联电路的阻抗计算,幅频关系和相频关系曲线。 3 、画出通频带曲线。 计算谐振频率。 一、 微分和积分电路 1、电路的作用,与滤波器的区别和相同点。 2 、微分和积分电路电压变化过程分析,画出电压变化波形图。 3 、计算:时间常数,电压变化方程,电阻和电容参数的选择。 二、 共射极放大电路 1 、三极管的结构、三极管各极电流关系、特性曲线、放大条件。 2 、元器件的作用、电路的用途、电压放大倍数、输入和输出的信号电压相位关系、交流和直流等效电路图。 3 、静态工作点的计算、电压放大倍数的计算。 三 、 分压偏置式共射极放大电路 1 、元器件的作用、电路的用途、电压放大倍数、输入和输出的信号电压相位关系、交流和直流等效电路图。 2 、电流串联负反馈过程的分析,负反馈对电路参数的影响。 3 、静态工作点的计算、电压放大倍数的计算。 4 、受控源等效电路分析。 一、 共集电极放大电路(射极跟随器) 1 、元器件的作用、电路的用途、电压放大倍数、输入和输出的信号电压相位关系、交流和直流等效电路图。电路的输入和输出阻抗特点。 2 、电流串联负反馈过程的分析,负反馈对电路参数的影响。 3 、静态工作点的计算、电压放大倍数的计算。 八、电路反馈框图 1 、反馈的概念,正负反馈及其判断方法、并联反馈和串联反馈及其判断方法、电流反馈和电压反馈及其判断方法。 2 、带负反馈电路的放大增益。 3 、负反馈对电路的放大增益、通频带、增益的稳定性、失真、输入和输出电阻的影响。 九、二极管稳压电路 1 、稳压二极管的特性曲线。 2 、稳压二极管应用注意事项。 3 、稳压过程分析。 十、串联稳压电源 1 、串联稳压电源的组成框图。 2 、每个元器件的作用;稳压过程分析。 3 、输出电压计算。 十一、差分放大电路 1 、电路各元器件的作用,电路的用途、电路的特点。 2、 电路的工作原理分析。如何放大差模信号而抑制共模信号。 3、 电路的单端输入和双端输入,单端输出和双端输出工作方式。 十二、场效应管放大电路 1 、场效应管的工作特点、场效应放大器的特点。各元器件的作用。 2 、放大过程分析。 3 、电压放大增益的计算。 十三、选频(带通)放大电路 1、 每个元器件的作用: 选频放大电路的特点: 电路的作用: 2 、特征频率的计算: 选频元件参数的选择: 3 、幅频特性曲线: 十四、运算放大电路 十五、差分输入运算放大电路 1、 差分输入运算放大电路的的特点: 用途: 输出信号电压与输入信号电压的关系式
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基本电路中整流电路简单小结
williammilo 2010-2-6 08:47
我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站! 本文永久链接 http://xiongbox.com/基本电路中整流电路/ 1.整流电路利用 器件单向导电特性 将 交流电变成直流电 的电路。电子设备需要各种不同电压的直流电源,而供电电源供给的一般都是交流电,因此须用 整流电路 提供所需要的直流电。 2.常用的整流器件有 金属整流器件 、 电子管整流器件和半导体整流器件 。 电子管整流器件效率较低,可靠性差,不易维护 ,已逐渐为半导体整流器件所代替。根据整流器件在电路中的接法,整流电路可分为 半波、全波、桥式和倍压 等电路形式。交流供电又分为 单相供电和三相供电 电路。前者常为 小功率整流器 所采用,后者则为 中、大功率整流器 所采用。 3.整流电路的主要技术指标有 纹波因数,变压器次级功率利用系数和反峰电压 等。纯电阻负载整流电路的纹波因数都很大。在实际应用时必须 加接滤波器,滤掉输出电流中的交变分量 , 使输出尽量平稳 。滤波电路一般由电抗元件组成。最简单的方法是在负载电阻两端并联一个足够大的电容器,或用一个串联的扼流圈;有时也采用 Г型LC滤波器或型CRC滤波器 。 4.当 工作电流较小 、 工作电压 又较高时,为了避免因提高变压器电压而带来的困难,可 采用倍压整流 电路。  
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关于电路的简单归纳与小结
williammilo 2010-1-28 09:26
我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站! 本文永久链接 http://xiongbox.com/关于电路的简单归纳与小结/ 1.电路是 若干无源元件 或(和) 有源元件 的 有序联结体 。电路的 基本功能 在于 传输、变换、处理和存储电能或电信号 。 2.电路中的计算对象主要有 电压、电流、电荷和磁链 四个物理变量。联系这四个变量的最基本的 二端电子元件有电阻器、电容器和电感器 三种。另外,还有 理想变压器、理想回转器 等基本的四端电子元件。 3.有源元件指在所考虑的信号范围内和一定的工作状态下能 不断产生能量 的元件,真空电子器件、固态电子器件和量子电子器件等都属此类。无源元件指在所考虑的 信号范围内和在任何情况下只消耗能量,或所产生的能量不大于所储能量的元件 ,传输线、电阻器、电容器、电感器、变压器、天线、波导等都属此类。 4.在 无源元件的尺寸远比信号波长为短 时,表征其特性的参数是 不连续分布 的,这种元件通常称之为集总参数元件。但当元件尺寸与信号波长可以比拟时,其特性参数已不能只用一种在常规下定义的物理量来表征,而要用 无限多个连续分布 的 基本元件参数 来表征。这种元件称为分布参数元件。
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