自觉浪费了很多时间在学校里,在我那一直延续到三十多岁的求学生涯中,仅有两门课可说修正了我的思维习惯。这两门课都发生在加州理工学院。一门是Carver Mead教授的模拟IC设计,课程的内容已不再重要,只记得Mead教授的课本开首的一句话:“我每多写一个公式,就知道这本书的读者会减少一半。”整个课本讲述一个实习生去水坝工作的所见所闻。半导体的势垒当然就是那水坝,载流子的移动是他感受到的从水坝上“飘过来”的水气。整个课本几乎没有一个公式!对知识真正的理解往往可以化作一种感觉。如果您能感觉到零点和极点的移动,普通的控制理论就不再是什么深奥的学说。另一门课是Middlebrook教授的控制理论。Middlebrook和Cuk教授是开关电源控制理论的奠基者,他们的贡献后来被我的大师兄Ericsson(虽然理论上我可以这样叫他,但与他的水平实在相差太远)写在了《Fundamentals of Power Electronics》,至今我仍然认为那是一本该行业最好的教科书。上Middlebrook的课是一种享受。记得第一堂课他让大家计算一个并不复杂的电路的传递函数,大家几乎都“做对了”。但当他指着我们延绵了三四行的算式问我们应当调整哪些参数时,大家终于明白:一个工程师所面对的未知量几乎从来都比已知量多。我们从小做的作业和试题让我们相信多数问题都可以列出和未知数一样多的方程。那门课就是教人如何抛弃不重要的量,或假设某些量可以抛弃,再验证其合理性。最后剩下极少数可以清晰控制的未知量。计算机可以代人验证,却大多不能代替人思考。
开关电源的控制理论是个十分抽象的、有时令人望而生畏的东西。系统不稳定却是个常常会遇到的问题,如何调整?为何调好的系统大批量生产时又出问题?讲理论的材料很多,大多数人还是觉得Unitrode的那几篇最早的应用手册最有用。这里只想讲讲俺一些不完全需要通过上半身就能感受到的东西。哈!开个玩笑。有了感觉再看Ericsson那几百页应当不那么困难。因是讲感觉,不周密之处难免,还望谅解。
先说极点,简单的例子是一个RC滤波。对直流C是开路,对无限高频C是短路,所以波特图的幅值在极点前是平的,极点后开始以-20dB/dec下降。俺对极点的感觉就是一个男人。男人通常开始热情高涨,但多半经不起时间的考验。无论是对爱情,还是日渐稀松的头发,男人_大抵都是如此。
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这样零点当然就是女人。简单的例子是一个电容的ESR零点。在直流时,电容的阻值是无穷大,随着频率的增高,阻值不断下降,到极点以后,剩下ESR电阻的阻值就再也不减小了。男人是火,则女人是水,女人虽不见得轰轰烈烈,却多半比男人更有耐力。女人对爱情多半也是刻骨铭心的,看看安娜·卡列尼娜和他的情人就不难了解男人和女人的区别。
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讲完男人女人,轮到两个男人。俺不幸在旧金山附近呆了很久,但这里不想谈论同志(多好的词啊,糟蹋了)的问题。一个LC滤波组成了双极点。两个男人难免起冲突,这就像那高高的Q值。一个没有寄生电阻的LC有无穷高的Q值,会把那个谐振频率的信号放大很多,这是我们当年调一个小电容就能在收音机里收到不同电台的原因。两个男人冲突的很厉害对电源可不是什么好事。而冲突的程度是取决于寄生的电阻值,或者说是取决于劝架的强度(学名叫
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