稳压电路的计算以及频谱仪的使用

今天大家解析联发科技数字IC设计岗复合题部分。

17、【复合题】已知稳压管的稳定电压UZ为6V，最小稳定电流IZmin为5mA，最大稳定电流IZmax为40mA;输入电压Ui为15V，波动范围为±10%;限流电阻R为200Ω。(20分)1)电路是否能空载?为什么?(10分)

2)作为稳压电路的指标，负载电流IL的范围为多少?(10分)

解析：本题目主要考察了模拟电路基础中关于稳压电路相关的计算

本题目是一种常见的关于稳压电路计算的题目。首先介绍下稳压管的特性。

加在二极管上的反向电压如果超过二极管的承受能力，二极管就会击穿损坏。但有一种二极管，它的正向特性与普通二极管相同，而反向特性却比较特殊：当反向电压加到一定程度时，虽然管子呈现击穿状态，通过较大电流，却不损毁，并且这种现象的重复性很好。拥有这一特性的二极管即为稳压二极管。稳压二极管的稳定电压是指稳压管通过规定的测试电流时，能够稳住稳压管两端的电压值。

稳压管稳定电流IZ是指：稳压管的工作电压等于稳定电压时通过管子的所需最小电流，低于此值，无稳压效果;高于此值，只要不超过最大工作电流IZM均可以正常工作，且电流越大，稳压效果越好。

稳压管的动态电阻是指：稳压管两端电压变化量与相应电流变化量的比值。稳压管稳压性能的好坏，可以用它的动态电阻RZ来表示。稳压管的反向特性曲线越陡，则动态电阻越小，稳定效果越好。在稳压二极管稳压电路中，稳压电阻的作用之一就是限流，以保护稳压管;其次是当输出电压或负载电流变化时，通过该电阻上电压降的变化，取出误差信号以调节稳压管的工作电流，从而起到稳压作用。

介绍完稳压二极管的特性后，再回归到本题的解析上来。

1)由于空载时稳压管流过的最大电流为：

IDZmax = IRmax = (UImax - UZ)/R = 52.5mA > IZmax = 40mA

所以电路不能空载

2)根据IDZmin = (UImin-UZ)/R - ILmax，负载电流最大值为：

ILmax = (UImin-UZ)/R = 32.5mA

根据IDZmax = (UImax-UZ)/R - ILmin，负载电流最大值为：

ILmin = (UImax-UZ)/R = 12.5mA

所以，负载电流的范围为12.5~32.5mA。

18、【复合题】某型号频谱仪低噪为-165dBm/Hz，当RBW设为100KHz时，能否区分出幅度为-120dBm左右的单音信号?如希望准确测量此单音信号的幅度，同时希望尽量节约测试时间，RBW应如何设置?(2分)

解析：本题目主要考察了频谱仪相关的使用

频谱仪是一种常用的测试仪器，在测试芯片中会用到。首先解释下什么是RBW，RBW是分辨率带宽，也叫参考带宽，表示测试的是多大带宽的功率，如测试一GSM 2W干放满功率单载波输出时，RBW设为100KHz时测得30dBm，设为200KHz测得33dBm。

RBW代表两个不同频率的信号能够被清楚的分辨出来的最低带宽差异，两个不同频率的信号带宽如低于频谱分析仪的RBW，此时该两信号将重迭，难以分辨。较低的RBW固然有助于不同频率信号的分辨与量测，低的RBW将滤除较高频率的信号成分，导致信号显示时产生失真，失真值与设定的RBW密切相关，较高的RBW固然有助于宽带带信号的侦测，将增加噪声底层值(Noise Floor)，降低量测灵敏度，对于侦测低强度的信号易产生阻碍。

RBW实际上是频谱仪内部滤波器的带宽，设置它的大小，能决定是否能把两个相邻很近的信号分开，它的设置对测试结果是有影响的。只有设置RBW大于或等于工作带宽时，读数才准确，但是如果信号太弱，频谱仪则无法分辨信号，此时即使RBW大于工作带宽读数也会不准。

下图解释了不同RBW对灵敏度的影响：

对于本题来说100KHz的RBW的噪声：

Pn = -165dBm/Hz + 10log(100KHz/Hz) = -115dBm

-115dBm > -120dBm

因此无法准确测试。最多设置10KHz的RBW时，才可以勉强区分出来。

除了频谱分析仪，常见得到仪器还有示波器、矢量分析仪，大家也可以对比了解一下，它们的特点如下图所示：

审核编辑：汤梓红