昨晚在21IC社区上逛了一晚，看到那些大牛对差模电压和共模电压的各种真知灼见，真是感慨万千，特将那些大牛的经典语录摘录下来，以供学习（尤其是赤铸和computer00两位大牛的解释真是精彩）。
赤铸：
我们需要的是整个有意义的“输入信号”，要把两个输入端看作“整体”。
就像初中时平面坐标需要用x,y两个数表示，而到了高中或大学就只要用一个“数”v，但这个v 是由x,y两个数构成的“向量”……
而共模、差模正是“输入信号”整体的属性，差分输入可以表示为
vi = (vi+, vi-)
也可以表示为
vi = (vic, vid)
c 表示共模，
d 表示差模。两种描述是完全等价的。只不过换了一个认识角度，就像几何学里的坐标变换，同一个点在不同坐标系中的坐标值不同，但始终是同一个点。
运放的共模输入范围：器件（运放、仪放……）保持正常放大功能（保持一定共模抑制比CMRR）条件下允许的共模信号的范围。
显然，不存在“某一端”上的共模电压的问题。
但“某一端”也一样存在输入电压范围问题。而且这个范围等于共模输入电压范围。
道理很简单：运放正常工作时两输入端是虚短的，单端输入电压范围与共模输入电压范围几乎是一回事。
对其它放大器，共模输入电压跟单端输入电压范围就有区别了。
例如对于仪放，差分输入不是0，实际工作时的共模输入电压范围就要小于单端输入电压范围了。
computer00：
两只船,分别站着一个MM和一个GG. MM和GG手拉着手. 当船上下波动时,MM才能感觉到GG变化的拉力。这两个船之间的高度差就是差模信号。
当水位升高或者降低时,MM并不能感觉到这个拉力. 这两个船离水底的绝对高度就是共模信号。
MM和GG只对差模信号响应，而对共模信号不响应。当然，也有一定的共模范围了，别沉到了水底,这样船都无法再波动了。
水位也别太高，高了会顶到天的...........
赤铸：
理论上，MM和GG应该只对差模有响应
但实际上，由于船上下颠簸，MM和GG都晕了，明明只有共模，却产生了幻觉：似乎对方相对自己在动。这就说明，MM和GG内力较弱，共模抑制比不行啊
换杨过和小龙女试试，人家那指标大概就不一样了
computer00：
当然,差模电压也不可以太大，否则会把MM和GG拉开的...
iC921：
主要是这句“共模是两输入端的算术平均值,差模是直接的P端与N端的差值”。
共模电压应当是从源端看进来时，加到放大电路输入端的共同值，差模则是加到放大电路两个输入端的差值。
共模电压有直流的，也有交流的。直流的称为直流共模抑制（比），交流的称为交流共模抑制（比），统称共模抑制（比）。一般的放大器特别是仪表放大器，有较好的直流共模抑制，但对交流共模抑制，频率一高往往就不行了----急剧下降。
一般的信号均有源阻抗，此阻抗可以不同程度破坏电路的对称性，因此，用差分放大器时要小心它引起的误差。参考AD629。
computer00：
不仅仅是在运放电路中。只要是电信号传输，都可以分为共模和差模
赤铸：
差模是两根信号线之间的
共模是信号对地的
所以只要有信号传输就有共模干扰
准确说是：一根线共模和差模叠加在一起，无法区分，只有双线传输才能区分共模和差模
公开发表的学术期刊上的定义，其实也都是各个作者的理解
1. 共模干扰是指干扰电压出现在仪表输人端的一端(正端或负端)对地之间的交流信号,它可用晶体管电压表跨接于仪表输人端的一端(正端或负端)与地之间测量,一般对地干扰大多在几伏到几十伏的范围内
2. 共模干扰是指电路中两个被测量点电位相对大地同时发生同方向交化而产生的干扰,而差模jf扰则是电路中两个被测量点的电位差发生相对变化而产生的干扰
3. 共模干扰是指模数转换器两个输入端上共有的干扰电压,它可能是直流或交流电压,电压幅值可根据应用现场的环境达几伏甚至更高.共模干扰又称共态干扰,常用共模抑制比(CMRR)表示输入电路对共模干扰的抑制能力
4. 共模干扰是指由电源的相线与地线所构成回路中的干扰.差模干扰是指电源的相线和相线所构成的回路中的干扰.传导干扰主要是由电路中高速切换的电压、电流与杂散寄生参数之间相互作用而产生的高频震荡所引起
5. 实际上传导干扰又有共模和差模之分,所谓共模干扰是指地线与相线干扰信号,线间的相位相同、电位相等,而差模干扰是相线间干扰信号相位差180(电位相等)
6. 共模干扰是指在保护装置所有电路或电路的某一点与地(或外壳)之间形成的干扰(电位),如图1中的Vt所示.它是保护装置工作不正常的重要原因
7. 共模干扰”是指干扰大小和方向一致,其存在于电源任何一相对大地、或中线对大地间.共模干扰也称纵模干扰、不对称干扰或接地干扰,是载流体与大地之间的干扰
先看共模和差模的由来，也就是这种区分的价值
1. 传导干扰下：
假设系统的公共参考点（“地”）受干扰，电位发生了波动。其实电位这个概念严格说只有相对意义，一个孤立点不存在什么“电位”，所以波动一定要相对另一个参考点的，例如：大地，或与你的板子或整机相连的那个设备的参考点。这时，两个设备间的两根信号线上的干扰是近似相同的。
2. 空间耦合干扰下：
电磁波具有一定的空间连续性，在很小的空间内，可以认为电磁波是均匀的，如果两根线靠得很近，两根线所受干扰也是近似相同的。
按一般说法，任意一根信号线相对地线所受干扰，就是共模干扰。但只有双线传输时，共模和差模的区分才有价值。而且，一根线可以有“共模”，但没有差模
概念也是人为定的。要么按公认说法（事实标准），要么按权威定义，比如，IEEE标准。
leeice：
差分运放一端加3 v 一端2v
相当于一端加
vd=0.5
vc=2.5
一端加:
vd=-0.5
vc=2.5
任何一种信号,都是共模与差模的复合
但是是什么决定了哪些是共模哪些是差模,就是看参考的信号了
单纯的讲一根线是没有意义的
参考地位其实只不过是以地为0信号
如果一端是VI,
那么地端相当于共模信号为VI/2
差模信号为-VI/2
综合起来就为0了
而任意参考位为V2的话
VI里面的共模量应为(V1+V2)/2
差模量为(V1-V2)/2
另一端相当于共模量(V1+V2)/2
差模量为-(V1-V2)/2
差模与共模只有相比较才有意义吧
个人理解的,不知道对不对
computer00：
简单理解：你选择了一个地之后，两根线的相对高度就是差模。
而两根线的绝对高度的平均值就是共模，当两根线的距离缩小到0，变成一根线时，就只有一个高度了，因此它的绝对值就是共模。
dongshan：
我个人认为所谓的差模与共模都是人为引入的概念来描述输入信号的。当输入
信号跑到你的电路里的时候，它才不管什么是共模与差模呢。但是人们为了更
好的研究输入信号就乱七八糟地计算，最后又乱七八糟地区别对待。仅此而
已。当我们研究输入信号的所产生的各种现象时，就好像当年我们追究日本的
战争责任一样,把日本军国主义与日本人民区别对待。这样做对吗？哈哈，有时
看来却毫无意义
一．差分信号的特点： 图1 差分信号 1.差分信号是一对幅度相同，相位相反的信号。差分信号会以一个共模信号 V ocm 为中心，如图1所示。差分信号包含差模信号和公模信号两个部分， 差模与公模的定义分别为：Vdiff=(V out+-V out- )/2，Vocm=(V out+ +V out- )/2。 2.差分信号的摆幅是单端信号的两倍。如图1，绿色表示的是单端信号的摆 幅，而蓝色表示的是差分信号的摆幅。所以在同样电源电压供电条件下，使用差分信号增大了系统的动态范围。 3.差分信号可以抑制共模噪声，提高系统的信噪比。In a differential system, keeping the transport wires as close as possible to one another makes the noise coupled into the conductors appear as a common-mode voltage. Noise that is common to the power supplies will also appear as a common-mode voltage. Since the differential amplifier rejects common-mode voltages, the system is more immune to external noise. 4.差分信号可以抑制偶次谐波，提高系统的总谐波失真性能。 Differential systems provide increased immunity to external noise, reduced even-order harmonics, and twice the dynamic range when compared to signal-ended system. 二．分析差分放大器电路 图2.差分放大器电路分析图
差动放大电路的分析与综合（计算与设计）实验报告 1、实验时间 10月31日(周五)17:50-21:00 2、实验地点 实验楼902 3、实验目的 1. 熟悉差动放大器的工作原理(熟练掌握差动放大器的静态、动态分析方法) 2. 加深对差动放大器性能及特点的理解 3. 学习差动放大电路静态工作点的测量 4. 学习差动放大器主要性能指标的测试方法 5. 熟悉恒流源的恒流特性 6. 通过对典型差动放大器的分析，锻炼根据实际要求独立设计基本电路的能力 7. 练习使用电路仿真软件，辅助分析设计实际应用电路 8. 培养实际工作中分析问题、解决问题的能力 4、实验仪器 数字示波器、数字万用表、模拟实验板、三极管、电容电阻若干、连接线 5、电路原理 1. 基本差动放大器 图是差动放大器的基本结构。它由两个元件参数相同的基本共射放大电路组成。 部分模拟图如下 1.直流分析数据 2.直流分析仿真数据 3.交流分析数据 4.交流分析仿真数据 具有平衡电位器的 差动放大器 图是差动放大器的结 构。它由两个元件参数相 近的基本共射放大电路组 成。 1.直流分析数据 2.直流分析仿真数据
3.交流分析数据 4.交流分析仿真数据 具有恒流源的差动放大器 图2-3是差动放大器的结构。它由两个元件参数相近的基本共射放大电路组成。 1.直流分析数据 2.直流分析仿真数据 3.交流分析数据 4.交流分析仿真数据 图3.1 差动放大器实验电路 当开关K 拨向右边时，构成具有恒流源的差动放大器。晶体管 T 3 与电阻3E R 共同组成镜象恒流源电路 , 为差动放大器提供恒定电流E I 。用晶体管恒流源代替发射极电阻 E R ，可以进一步提高差动 放大器抑制共模信号的能 力。 1、差动电路的输入输 出方式 根据输入信号和输出信号的不同方式可以有四种连接方式,即 : (l) 双端输入 -双端输出，将差模信号加在1s V 、2s V 两端 , 输出取自1o V 、2o V 两端。 (2) 双端输入 -单端输出，将差模信号加在1s V 、2s V 两端 , 输出取自1o V 或2o V 到地。 (3) 单端输入一双端输出，将差模信号加在1s V 上,2s V 接地 ( 或1s V 接地而信号加在2s V 上 ), 输出取自1o V 、2o V 两端。 (4) 单端输入 -单端输出 将差模信号加在1s V 上,2s V 接地 ( 或1s V 接地而信号加在2s V 上 ), 输出取自1o V 或2o V 到地。
输电线路雷击感应过电压计算蒋陶宁 发表时间：2018-04-08T11:48:28.000Z 来源：《建筑科技》2017年第24期作者：蒋陶宁[导读] 本论文采用时域的计算方法进行求解。 蒋陶宁 国核电力规划设计研究院有限公司北京市海淀区 100095 摘要：雷击感应过电压作为防雷的重要一部分，以往均采用规程推荐和近似算法，但是和实际均存在差异。雷击感应过电压的计算，由于涉及雷电流模型、雷电辐射场的计算、场-线耦合等多种问题，较为复杂，并且由于雷电流辐射场的频谱较宽，所以本论文采用时域的计算方法进行求解。 关键词：雷击感应过电压；雷电辐射场；场线耦合模型 1 引言 图1是雷击线路附近时，线路上产生感应过电压的原理示意图。雷电流的典型波形呈现快速上升缓慢下降的特点，并且雷电过程发生的时间极短，因此雷电辐射的电磁场在时间上和空间上都发生剧烈变化[1]-[3]，并且在输电线路上通过电磁耦合产生感应过电压。 图1 雷电感应模型 2 雷击感应过电压计算方法图2是雷击线路附近时雷电流辐射场和传输线耦合模型的示意图。借用天线理论的术语，外界激励场称为入射场；架空线上感应电流和感应电压产生的辐射场，称为散射场，总场为入射场和散射场的叠加。 图2 雷击线路附近时场-线耦合模型示意图计算雷电辐射场耦合到线路上产生的感应过电压，需要用到场-线耦合模型。场-线耦合模型描述传输线在外界激励电磁场的作用下，线路中感应电压和感应电流的计算模型。根据边界条件和外加激励场的情况，目前常见的场-线耦合模型有Taylor模型、Agrawal模型、Rachidi模型等。Agrawal模型的优点在于其求解过程只用到水平方向电场，因此本文采用Agrawal模型来求解雷电感应过电压。 Agrawal模型将场-线耦合问题处理为电磁散射问题[4]，其等效电路如图3所示。 图3 Agrawal模型等效电路图
108 实验3.7 差动放大器 一、实验目的 （1）理解差动放大器的工作原理，电路特点和抑制零漂的方法。 （2）掌握差动放大器的零点调整及静态工作点的测试方法。 （3）掌握差动放大器的差模放大倍数、共模放大倍数和共模抑制比的测量方法。 二、实验设备及材料 函数信号发生器、双踪示波器、交流毫伏表、万用表、直流稳压电源、实验电路板。 三、实验原理 差动放大器实验电路如图3.7.1所示，其中晶体管T 1、T 2称为差分对管，与电阻R C1、R C2及电位器R W 共同组成差动放大的基本电路。其中R C1=R C2，R W 为调零电位器，若电路完全对称，静态时R W 应处为中点位置，若电路不对称，调节R W ，使U o 两端静态时的电位相等（U o = 0）。 晶体管T 3、D 1与电阻R e3和R 2组成恒流源电路，可以为差动放大器提供恒定电流I 0。两个R 1为均衡电阻，给差动放大器提供对称的差模输入信号。由于电路参数完全对称，当外界温度变化，或电源电压波动时，对电路的影响都是一样的，因此差动放大器能有效的抑制零点漂移。 1、差动放大器的输入输出方式，如图3.7.1所示电路。 根据输入信号和输出信号的不同方式有四种连接方式。 （1）双端输入—双端输出：输入信号U i 加在U i1、U i2两端：U i =U i1-U i2；输出U o 取自U o1、U o2两端：U o =U o1-U o2。 （2）双端输入—单端输出：输入信号U i 加在U i1、U i2两端：U i =U i1-U i2；输出U o 图3.7.1 差动放大器实验电路
109 取自U o1或U o2到地的信号：U o =U o1或U o =U o2。 （3）单端输入—双端输出：输入信号加在U i1上，U i2接地（或U i1接地而信号加在U i2上）；输出U o 取自U o1、U o2两端：U o =U o1-U o2。 （4）单端输入—单端输出：输入信号加在U i1上，U i2接地（或U i1接地而信号加在U i2上）；输出U o 取自U o1或U o2到地的信号：U o =U o1或U o =U o2。 连接方式不同，电路的性能参数有所不同。 2、静态工作点的计算 具有恒流源的差动放大器静态时（U i = 0），由恒流源电路得 e3 BE D 0R U U I -= （3-7-1） 其中U D 为稳压管D 1的稳压值，U BE 为发射结压降。 差动放大器中的T 1、T 2参数对称，则 I C1 = I C2 = I 0 /2 （3-7-2） 2 C1 0CC C1C1CC C2C1R I U R I U U U - -=== （3-7-3） 由（3-7-3）式可知，具有恒流源的差动放大器的工作点，主要由恒流源I 0决定。 3、差动放大器的主要指标计算 （1）差模放大倍数A ud 由分析可知，差动放大器在单端输入或双端输入方式不同时，它们的差模电压增益相同。但是对双端输出和单端输出方式的不同，差模电压增益不同。在此仅分析双端输入情形，单端输入情形可自行分析。 差动放大器的两个输入端分别输入两个大小相等，极性相反的差模信号U id1、U id2 （U id1=-U id2），差动放大器的差模输入信号U id = U id1-U id2。 双端输入—双端输出时，差动放大器的差模电压增益为 （3-7-4） 式中 L L C ||2 R R R '=。A u1为单管电压增益。 双端输入—单端输出时，差模电压增益为： od1od1L ud1u1W id id1b be 1222((1))2 U U R A A U U R r ββ'≈ === +++ （3-7-5） 式中L C L ||R R R '=。 （2）共模放大倍数A uC 差动放大器的两个输入端同时加上两个大小相等，极性相同的共模信号，即 od od1od2L ud u1W id id1id2 b be (1)2 U U U R A A R U U U R r ββ'-= === -+++
差动放大电路实验报告 严宇杰141242069 匡亚明学院 1.实验目的 （1）进一步熟悉差动放大器的工作原理； （2）掌握测量差动放大器的方法。 2.实验仪器 双踪示波器、信号发生器、数字多用表、交流毫伏表。 3.预习内容 （1）差动放大器的工作原理性能。 （2）根据图3.1画出单端输入、双端输出的差动放大器电路图。 4.实验内容 实验电路如图3.1。它是具有恒流源的差动放大电路。在输入端，幅值大小相等，相位相反的信号称为差模信号；幅值大小相等，相位相同的干扰称为共模干扰。差动放大器由两个对称的基本共射放大电路组成，发射极负载是一晶体管恒流源。若电路完全对称，对于差模信号，若Q1的集电极电流增加，则Q2的集电极电流一定减少，增加与减少之和为零，Q3 和R e3等效于短路，Q1,Q2的发射极等效于无负载，差模信号被放大。对于共模信号，若 Q1的集电极电流增加，则Q2的集电极电流一定增加，两者增加的量相等，Q1、Q2的发射极等效于分别接了两倍的恒流源等效电阻，强发射极负反馈使共射放大器对共模干扰起强衰减作用，共模信号被衰减。从而使差动放大器有较强的抑制共模干扰的能力。调零电位器 R p用来调节T1,T2管的静态工作点，希望输入信号V i=0时使双端输出电压V o=0. 差动放大器常被用作前置放大器。前置放大器的信号源往往是高内阻电压源，这就要求前置放大器有高输入电阻，这样才能接受到信号。有的共模干扰也是高内阻电压源，例如在使用50Hz工频电源的地方，50Hz工频干扰源就是高内阻电压源。若放大器的输入电阻很高，放大器在接受信号的同时，也收到了共模干扰。于是人们希望只放大差模信号，不放大共模
国家电力公司武汉高压研究所武汉 430074 0 前言我国在500 kV输变电工程设计方面做了大量的研究工作，取得了很大的成绩，但也有不足。本文着重就500 kV输变电工程设计中的雷电过电压方面的问题提出一些看法。 1 500 kV变电所雷电侵入波保护 1.1 雷击点我国规程规定只计算离变电所 2 km以外的远区雷击［1］，不考虑 2 km以内的近区雷击。而实际上对变电所内设备造成威胁的主要是近区雷击。2 km以外的雷击，雷电波在较长距离传送过程中的衰减和波头变缓，在站内设备上形成的侵入波过电压较低，以它为考察的主要对象不合适。这可能是沿袭中压系统和高压系统作法，认为进线段有避雷线或加强绝缘，不会因反击或绕击而进波。实际上，进线段和非进线段并无本质差异，完全可能受雷击而形成入侵波。在美国、西欧和日本以及CIGRE工作组，均以近区雷击作入变电所侵入波的重点考察对象。我们所进行大量500 kV变电所侵入波的研究，也均是以近区雷击为主要研究对象，同时也考虑远区雷击。大量研究表明，近区雷击的侵入波过电压一般均高于远区雷击的侵入波过电压。有人认为雷击#1塔会在变电所形成最严重的侵入波过电压，以此为近区雷击。这种想法在某些情况下可能是正确的，但在我国，大多数情况下不合适。大量研究表明，#１塔和变电所的终端门型构架(也称#0塔)距离一般较近，雷击#1塔塔顶时，经地线由#0塔返回的负反射波很快返回#1塔，降低了#1塔顶电位，使侵入波过电压减小。而#2、#3塔离#0塔较远，受负反射波的影响较小，过电压较高。所以仅计算雷击#1塔侵入波过电压不全面。进线段各塔的塔型、高度、绝缘子串放电电压、杆塔接地电阻不同，也造成雷击进线段各塔时的侵入波过电压的差异。根据经验，一般为雷击#2或#3塔时的过电压较高。建议我国现有规程对原以考虑2 km 以外的雷击改为主要考虑2 km 以内雷击，或者兼顾近区和远区雷击，以近区雷击为主。 1.2 雷电侵入波计算方法过去受条件限制，主要依靠防雷分析仪来确定侵入波过电压。模拟在2 km处施加一个幅值等于绝缘子串雷电放电电压U50%的直角波，测量变电所内设备上的过电压,后改用计算机计算。有人主张沿用防雷分析仪的办法。该方法的理论基础是侵入波过电压幅值不能大于绝缘子串的放电电压U50%，这个基础可能和只考虑2 km以外的雷击有关。如考虑近区雷击，雷电流在导线上形成的侵入波过电压幅值完全可能超过绝缘子串的临界放电电压U50%。一是此过电压波头较陡，放电电压较高；二是耐张塔放电电压高。所以，这个方法的前提条件不成立。建议采用国际上通过的方法，由雷击时分流进入导线的雷电流幅值和波形，并考虑其它因素，如工频电压、耦合电压等，直接确定导线上侵入波过电压。
雷电引起的感应过电压的计算 1、雷击附近地面时引起地电位升高的计算 当建筑物附近遭受直击雷，建筑物的接地体地电位会有所抬高，地电位升高不仅可能对通信设备造成损害，而且可能造成人身伤亡，因此有必要确定地电位升高并且采取一定的措施加以预防。当需要确定雷击接地装置附近接地体地电位升高时，可根据距离接地装置的远近分别按公式（5-5）计算。如图5-2所示： 图5-2 建筑物附近发生雷击 x r r r I U c c c g x += 1 sin π2ρ （5-5） 式中，Ux 为所需计算点电压，正弦反函数以弧度计算，Ig 为经接地装置流入地中的短路电流，ρ为土壤电阻率，r c 为接地装置的计算半径，x 为接地装置的边缘至计算点的距离。 土壤电阻率ρ=30Ω·m ，取接地电阻为5Ω，由ρ/2πr=R ，计算等效半球接地电极的计算半径为： m 取Ig=30kA ，x=0，当雷击点距离建筑物顶接闪器时、则建筑物的地电位升高为： kV r r x r r r I U c c c c c g x 5.235sin π 3π23030sin π2ρ11 =×=+= 3183 .0π 35π230π2ρ====R r c
1）、当雷击点距离建筑物10米时、建筑物接地体的地电位升高为： kV x r r r I U c c c g x 6256.410 3183.03183 .0sin π 3π23030sin π2ρ11 =+×=+= 2当雷击点距离建筑物20米时、建筑物接地体的地电位升高为： kV x r r r I U c c c g x 3488.2203183.03183 .0sin π 3π23030sin π2ρ11 =+×=+=
肇庆学院 实验报告 学生姓名：胡耿升学号： 201324123116 指导老师:麻幼学 实验时间：2015/5/23 小组成员: 苏桢妍实验成绩： 一、实验名称：差动放大器 二、实验目的 1．加深对差动放大器性能及特点的理解。 2．学习差动放大器主要性能指标的测试方法 三、实验原理 图3－1是差动放大器的基本结构。它由两个元件参数相同的基本共射放大电路组成。当开关K拨向左边时，构成典型的差动放大器。调零电位器R P用来调节T1、T2管的静态工作点，使得输入信号Ui＝0时，双端输出电压U O＝0。RE为两管共用的发射极电阻，它对差模信号无负反馈作用，因而不影响差模电压放大倍数，但对共模信号有较强的负反馈作用，故可以有效地抑制零漂，稳定静态工作点。 图3-1 差动放大器实验电路
当开关K 拨向右边时，构成具有恒流源的差动放大器。它用晶体管恒流源代替发射极电阻R E ，可以进一步提高差动放大器抑制共模信号的能力。 1、 差模电压放大倍数和共模电压放大倍数 当差动放大器的射极电阻RE 足够大，或采用恒流源电路时，差模电压放大倍数Ad 由输出端方式决定，而与输入方式无关。 双端输出: R E ＝∞，R P 在中心位置时， p be B c o d R 12 1 r R R -Ui U A ）（ββ+++=??= 单端输出 d i 1C d1A 21 U U A =??= d i 2C d2A 2 1 -U U A =??= 当输入共模信号时，若为单端输出，则有 E C E P be B C 2 C 1 C 2C C1R 2R -R 2R 2 11r R R -U U A A ≈++++=??= =） ）（（ββ 若为双端输出，在理想情况下 0U U A i o C =??= 实际上由于元件不可能完全对称，因此A C 也不会绝对等于零。
架空线路感应雷过电压的计算方法 陆小花1，潘文霞1，范永威1 1河海大学电气工程学院，江苏南京 (210098) E-mail ：zhangy@https://www.doczj.com/doc/503724570.html, 摘 要：本文分析研究了目前常见的计算雷击导线附近大地时架空线路感应雷过电压的三种方法，并通过仿真分析表明大地电导率对架空线路感应雷过电压有一定的影响。 关键词：感应雷 过电压 模型 仿真 1．引言 架空线路感应雷过电压的计算是电力线路绝缘设计、采取防雷保护措施的基础计算。有研究表明：6kV 或10kV 的架空线路由雷击引起线路闪络或故障的主要因素不是直击雷过电压而是感应雷过电压，感应过电压导致的故障比率超过90%[5]。因此，架空线路的感应雷过电压计算具有重要意义。 国内外的许多专家学者先后提出了多种计算雷击导线附近大地时架空线上产生的感应过电压的方法[2][4]。计算雷击导线附近大地时架空线路上产生的感应过电压最重要的是建立两种模型：雷击通道模型和雷击产生的电磁场对架空线的耦合模型。由于采用不同的雷击通道模型和场线耦合模型，以及计算雷电感应过电压的过程中所做的不同假设，因而计算雷电感应过电压的方法也不同。本文分析研究了三种典型的计算感应雷过电压的方法，并对这三种方法进行了相应的分析。 2．规程法 防雷规程建议[2]，当雷击点与线路的水平距离S 大于65m 时，可按下式计算雷击线路附近大地时导线上产生的感应雷过电压幅值i U 为： S h I U c i ?=25（kV ） （1） 其中：I 为雷电流幅值（一般不超过100 kA ）；c h 为导线悬挂的平均高度，m 。 式（1）只是粗略地考虑了雷电流幅值、线路高度等因素对雷电感应过电压的影响。 3．Chowduri-Gross 模型 计算感应雷过电压时，为了使计算不过于复杂且又能基本反映感应雷过电压的值，做了如下假设[4]: （1）雷击垂直于大地； （2）雷电流以恒定的回击速度向上传播； （3）只考虑雷电回击过程中产生的电磁场； （4）雷电流的波形为直角波； （5）架空线是理想导线，无损耗，且大地为良导体。 https://www.doczj.com/doc/503724570.html,
全差分运算放大器设计 岳生生（200403020126） 一、设计指标 以上华0.6um CMOS 工艺设计一个全差分运算放大器，设计指标如下： ?直流增益：>80dB ?单位增益带宽：>50MHz ?负载电容：＝5pF ?相位裕量：>60度 ?增益裕量：>12dB ?差分压摆率：>200V/us ?共模电压：2.5V (VDD=5V) ?差分输入摆幅：>±4V 二、运放结构选择
运算放大器的结构重要有三种：（a ）简单两级运放，two-stage 。如图2所示；（b ）折叠共源共栅，folded-cascode 。如图3所示；（c ）共源共栅，telescopic 。如图1的前级所示。本次设计的运算放大器的设计指标要求差分输出幅度为±4V ，即输出端的所有NMOS 管的,DSAT N V 之和小于0.5V ，输出端的所有PMOS 管的 ,DSAT P V 之和也必须小于0.5V 。对于单级的折叠共源共栅和直接共源共栅两种结构，都比较难达到该 要求，因此我们采用两级运算放大器结构。另外，简单的两级运放的直流增益比较小，因此我们采用共源共栅的输入级结构。考虑到折叠共源共栅输入级结构的功耗比较大，故我们选择直接共源共栅的输入级，最后选择如图1所示的运放结构。两级运算放大器设计必须保证运放的稳定性，我们用Miller 补偿或Cascode 补偿技术来进行零极点补偿。 三、性能指标分析 1、 差分直流增益 (Adm>80db) 该运算放大器存在两级：（1）、Cascode 级增大直流增益（M1-M8）;（2）、共源放大器（M9-M12） 第一级增益 1 3 5 1113 57 11 351 3 57 5 3 ()m m m o o o o o m m m m o o o o m m g g g g g g G A R r r r r g g r r r r =-=-=-+ 第二级增益 9 2 29 11 29 9 11 ()m o o o m m o o g g G A R r r g g =-=-=- + 整个运算放大器的增益： 4 1 3 5 9 1 2 1 3 5 7 5 3 9 11 (80)10m m m m overall o o o o m m o o dB g g g g A A A g g g g r r r r == ≥++ 2、 差分压摆率 （>200V/us ） 转换速率（slew rate ）是大信号输入时，电流输出的最大驱动能力。 定义转换速率SR ：
雷电冲击过电压的理论与实验 1.引言 高电压技术以试验研究为基础的应用技术，主要研究在高电压作用下各种绝缘介质的性能和不同类型的放电现象，高电压设备的绝缘结构设计，高电压试验和测量的设备及方法，电力系统的过电压、高电压或大电流产生的强电场、强磁场或电磁波对环境的影响和防护措施，以及高电压、大电流的应用等。高电压技术对电力工业、电工制造业以及近代物理的发展（如X射线装置、粒子加速器、大功率脉冲发生器等）都有重大影响，工程上把1000伏及以上的交流供电电压称为高电压。高电压技术所涉及的高电压类型有直流电压、工频交流电压和持续时间为毫秒级的操作过电压、微秒级的雷电过电压、纳秒级的核致电磁脉冲（NEMP）等。20世纪以后，随着电能应用的日益广泛，电力系统所覆盖的范围越来越大，输电电压等级不断提高，输电线路经历了35、60、110、150、230千伏的高压，287、400、500、735～765千伏的超高压和1150千伏的特高压的发展。直流输电也经历了±100 、±250、±400、±450、±500以及±750千伏的发展。这几个阶段都与高电压技术解决了输电线路的电晕现象、过电压的防护和限制以及静电场、电磁场对环境的影响等问题密切相关。这一发展过程以及物理学中各种高电压装置的研制又促进了高电压技术的进步。60年代以后，为了适应大城市电力负荷增长的需要，以及克服城市架空输电线路走廊用地的困难，地下高压电缆输电发展迅速(由220、275、345千伏发展到70年代的400、500千伏电缆线路)；同时为减少变电所占地面积和保护城市环境，全封闭气体绝缘组合电器（GIS）得到越来越广泛的应用。这些都提出许多高电压技术的新问题。高电压技术可大致分为电力系统过电压及其限制，高电压绝缘特性研究，高电压试验设备、方法和测量技术等几个方面。 电力系统过电压及其限制研究电力系统中各种过电压，以便合理确定其绝缘水平是
差动放大器 1 实验目的 1．加深对差动放大器性能及特点的理解。 2．学习差动放大器主要性能指标的测试方法 2 实验原理 1．实验电路 图2-6-1 差动放大电路实验电路图 实验电路如图2-6-1所示。当开关K拨向左边时，构成典型的差动放大器。调零电位器用来调节、管的静态工作点，使得输入信号时，双端输出电压。为两管共用的发射极电阻，它对差模信号无负反馈作用，因而不影响差模电压放大倍数，但对共模信号有
较强的负反馈作用，故可以有效地抑制零漂，稳定静态工作点。当开关K拨向右边时，构成具有恒流源的差动放大器。它用晶体管恒流源代替发射极电阻，可以进一步提高差动放大器抑制共模信号的能力。 2．差动放大器主要性能指标 （1）静态工作点 典型电路：（认为） 恒流源电路： （2）差模电压放大倍数 当差动放大器的射极电阻足够大，或采用恒流源电路时，差模电压放大倍数由输出端决定，而与输入方式无关。 双端输出时，若在中心位置 单端输出时
式中和分别为输入差模信号时晶体管、集电极的差模输出电压。 （3）共模电压放大倍数 双端输出时 实际上由于元件不可能完全对称，因此不会绝对等于零。 单端输出时 式中和为输入共模信号时晶体管、集电极的共模输出电压。 （4）共模抑制比 为了表征差动放大器对有用信号（差模信号）的放大能力和对无用信号（共模信号）的抑制能力，通常用一个综合指标来衡量，即共模抑制比 或（dB）
3 实验内容和步骤 1．典型差动放大器性能测试 按图2-6-1连接实验电路，开关K拨向左边构成典型差动放大器。 （1）测量静态工作点 ①调零：将放大器输入端A、B与地短接，接通直流电源，用万用表测量输出电压，然后调节调零电位器，使。 ②测量静态工作点：零点调好以后，用万用表测量、管各电极电位及射极电阻两端电压，记入表2-6-1中。 表2-6-1 测静态工作点记录表格 （2）测量差模电压放大倍数 ①在放大器的输入端A、B之间加入，的差模信号。 ②用毫伏表测量晶体管、集电极差模输出电压、，记入表2-6-2中。
雷电过电压及防护 雷电放电涉及气象、地形地质等许多自然因素，有很大的随机性，因而表征雷电特性的各种参数也就带有统计的性质。许多国家地区都选择典型地区地点建立雷电观测站，并在输电线路和变电站中附设观测装置，进行长期而系统的雷电观测，将观测的数据进行系统的分析，得到相应的雷电参数，为研究和防雷提供依据，从而进行保护。 一、雷电参数 雷暴日：每年中有雷电的天数。 雷暴小时：每年中有雷电的小时数。 年平均雷暴日不超过15 的地区为少雷区；超过40 的为多雷区；超过90 的地区及根据运行经验雷害特别严重的地区为强雷区 地面落雷密度γ：每一个雷暴日、每平方公里对地面落雷次数。电力行业标准DL/T620-1997建议取γ= 0.07次／平方公里. 雷电日。 雷电通道波阻抗：雷电通道如同一个导体，雷电流在导体中流动，对电流波呈现一定的阻抗，该阻抗叫做雷电通道波阻抗（规程建议取300 ~ 400Ω） 雷电流的极性：国内外实测结果表明，负极性雷占绝大多数，约占 75 ~ 90 %。 雷电流幅值 雷电流：雷击具有一定参数的物体时，若被击物阻抗为零，流过被击物的电流规程规定，雷电流是指雷击于的低接地电阻物体时，流过该物体的电流。 雷电流波头：1 ~ 5 μs 范围内变化，多为2.5 ~ 2.6 μs，规程规定取2.6 μs；雷电流波长：20 ~ 100 μs ，多数为50 μs 左右。为简化计算，视为无限长；雷电流陡度：陡度α与幅值I 有线性的关系，即幅值愈大，陡度也愈大。一般认为陡度超过50 kA/μs 的雷电流出现的概率已经很小（约为0.04）波形： 二、防雷的基本措施 1、避雷针和避雷线 避雷针（线）的保护原理 当雷云的先导向下发展，高出地面的避雷针（线）顶端形成局部电场强度集中的空间，以至有可能影响下行先导的发展方向，使其仅对避雷针（线）放电，
差动放大电路实验报告 严宇杰 141242069 匡亚明学院 1.实验目的 （1）进一步熟悉差动放大器的工作原理； （2）掌握测量差动放大器的方法。 2.实验仪器 双踪示波器、信号发生器、数字多用表、交流毫伏表。 3.预习内容 （1）差动放大器的工作原理性能。 （2）根据图3.1画出单端输入、双端输出的差动放大器电路图。 4.实验内容 实验电路如图3.1。它是具有恒流源的差动放大电路。在输入端，幅值大小相等，相位相反的信号称为差模信号；幅值大小相等，相位相同的干扰称为共模干扰。差动放大器由两个对称的基本共射放大电路组成，发射极负载是一晶体管恒流源。若电路完全对称，对于差模信号，若Q1的集电极电流增加，则Q2的集电极电流一定减少，增加与减少之和为零，Q3 和R e3等效于短路，Q1,Q2的发射极等效于无负载，差模信号被放大。对于共模信号，若Q1的集电极电流增加，则Q2的集电极电流一定增加，两者增加的量相等，Q1、Q2的发射极等效于分别接了两倍的恒流源等效电阻，强发射极负反馈使共射放大器对共模干扰起强衰减作用，共模信号被衰减。从而使差动放大器有较强的抑制共模干扰的能力。调零电位器R p用来调节T1,T2管的静态工作点，希望输入信号V i=0时使双端输出电压V o=0. 差动放大器常被用作前置放大器。前置放大器的信号源往往是高内阻电压源，这就要求前置放大器有高输入电阻，这样才能接受到信号。有的共模干扰也是高内阻电压源，例如在使用50Hz工频电源的地方，50Hz工频干扰源就是高内阻电压源。若放大器的输入电阻很高，放大器在接受信号的同时，也收到了共模干扰。于是人们希望只放大差模信号，不放大共模
实 验 报 告 一、 实验目的 1．加深对差动放大器性能及特点的理解 2．学习差动放大器主要性能指标的测试方法 二、实验仪器 1、THM-3A 模拟电路实验箱 2、SS-7802A 双踪示波器 3、MVT-172D 交流数字毫伏表 4、数字万用电表 5、差动放大器电路模块 三、原理摘要 图6－1是差动放大器的基本结构。 它由两个元件参数相同的基本共射放大电路组成。当开关K 拨向左边时， 构成长尾式差动放大器。调零电位器R W 用来调节T 1、T 2管的静态工作点，使得输入信号U i ＝0时，双端输出电压U O ＝0。R E 为两管共用的发射极电阻， 它对差模信号无负反馈作用，因而不影响差模电压放大倍数，但对共模信号有较强的负反馈作用，故可以有效地抑制零漂，稳定静态工作点。 图6－1 差动放大器实验电路 当开关K 拨向右边时，构成具有恒流源的差动放大器。 它用晶体管恒流源代替发射极电阻R E ，可以进一步提高差动放大器抑制共模信号的能力。 1.静态工作点的估算 长尾式电路 E BE EE E R U U I -≈ （认为U B1＝U B2≈0） 、 E C2C1I 21 I I == 恒流源电路 E3BE EE CC 212 E3C3R U )U (U R R R I I -++≈≈ 、 C3 C1C1I 21I I == 2．差模电压放大倍数和共模电压放大倍数 当差动放大器的射极电阻R E 足够大，或采用恒流源电路时，差模电压放大倍数A d 由输出端方式决定，而与输入方式无关。 双端输出: R E ＝∞，R W 在中心位置时， W be B C i O d β)R (121r R βR △U △U A +++- == 单端输出 d i C1d1A 21△U △U A == 、 d i C2d2A 21 △U △U A -== 当输入共模信号时，若为单端输出，则有 E C E W be B C i C1C2C12R R )2R R 21β)((1r R βR △U △U A A -≈++++-== = 若为双端输出，在理想情况下 0△U △U A i O C == 实际上由于元件不可能完全对称，因此A C 也不会绝对等于零。 3.共模抑制比CMRR 为了表征差动放大器对有用信号（差模信号）的放大作用和对共模信号的抑制能力，通常用一个综合指标来衡量，即共模抑制比 c d A A CMRR = 或 ()dB A A 20Log CMRR c d = 差动放大器的输入信号可采用直流信号也可采用交流信号。本实验由函数信号发生器提供频率f ＝1KHZ 的正弦信号作为输入信号。