VFD原理及应用

VFD原理及应用

一、VFD基础

（一）、什么是VFD

真空荧光显示屏（VACUUM FLUORESCENT DISPLAY）是从真空电子管发展而来的显示器件，由发射电子的阴极（直热式，统称灯丝）、加速控制电子流的栅极、玻璃基板上印上电极和荧光粉的阳极及栅网和玻盖构成。它利用电子撞击荧光粉，使荧光粉发光，是一种自身发光显示器件。由于它可以做多色彩显示，亮度高，又可以用低电压来驱动，易与集成电路配套，所以被广泛应用在家用电器、办公自动化设备、工业仪器仪表及汽车等各种领域中。

VFD根据结构一般可分为2极管和3极管两种；根据显示内容可分为：数字显示、字符显示、图案显示、点阵显示；根据驱动方式可分为：静态驱动（直流）和动态驱动（脉冲）。

（二）、VFD的结构及工作原理

VFD种类繁多，以其中最被广泛应用的3极管构造为例说明其基本构造与原理。

图1是VFD结构的分解斜视图，图2为剖面图，其构造以玻盖和基板形成一真空容器，在真空容器内以阴极CATHODE（灯丝FILAMENT）、栅极GRID及阳极ANODE为基本电极，还有一些其它的零件（如消气剂等）。

图1.VFD的分解斜视图

图2.VFD的剖面图

图3.VFD的基本工作原理

灯丝是在不妨碍显示的极细钨丝蕊线上，涂覆上钡（Ba）、锶（Sr）、钙（Ca）的氧化物（三元碳酸盐），再以适当的张力安装在灯丝支架（固定端）与弹簧支架（可动端）之间，在两端加上规定的灯丝电压，使阴极温度达到6000C左右而放射热电子。

栅极也是在不妨碍显示的原则下，将不锈钢等的薄板予以光刻蚀（PHOTO-ETHING）后成型的金属网格（MESH），在其上加上正电压，可加速并扩散自灯丝所放射出来的电子，将之导向阳极；相反地，如果加上负电压，则能拦阻游向阳极的电子，使阳极消光。

阳极是指在形成大致显示图案的石墨等导体上，依显示图案的形状印刷荧光粉，於其上加上正电压后，因前述栅极的作用而加速，扩散的电子将会互相冲击而激发荧光粉，使之发光。图3即表示其基本工作原理。发光色为绿色（峰值波长505nm），低工作电压的氧化锌：锌(ZnO：Zn)荧光粉则是目前最被广为使用的荧光粉。另外，通过改变荧光粉种类，可以

获得自红橙色到蓝色的各种不同颜色。

除了以上3种基本电极之外，如图2所示，在玻璃盖内表面形成透明导电膜（NESA），并且接上灯丝电位或正电位，形成静电屏蔽层可以防止因外部的静电影响而降低显示品质。

图1的消气剂（GETTER）是维持真空的重要零件。在排气工程的最后阶段，可利用高频产生的涡流损耗对消气剂加热，在玻璃盖的内表面形成钡的蒸发膜，可用来进一步吸收管内的残留气体（GAS）。

3.1.灯丝

灯丝电压与灯丝电流的关系如图4所示。图5则是灯丝电压与栅极及阳极电流的关系。其与亮度的关系则如图6所示。在此例中，灯丝电压标准值是3.0Vac，灯丝电压值的设定，对保证显示品质及寿命有重要的影响。如果灯丝电压过高，电流或亮度并不随之增加，反而因阴极温度上升，而加速钨丝蕊线上氧化物的蒸发，同时也会污染荧光粉表面，使发光效率及亮度提早下降，而缩短寿命。相反，如果灯丝电压过低，因阴极温度下降，便无法获得充分而稳定的热电子发射，致使显示品质劣化或灯丝电压变动而使亮度不稳定。其次，灯丝长时间在低的电压条件下使用，会引起可靠性下降，必须特别留意。

因此，重要的是灯丝电压设定应在标准值±10%的范围内使用。

在实际使用中，绝对不可只着重在图6的特性而用调整灯丝电压来调整亮度。

图4.灯丝电压与灯丝电流（Ef-IF）特性

图5.灯丝电压与阳极栅极电流图6.灯丝电压与亮度（Ef-L)特性

(ef-ib,ic)特性

3.2.灯丝电源

为了让阴极加热到设定的温度值，以获得良好的热电子发射，需要对灯丝通电加热，灯丝电压（Ef）的施加方法有以下几种，但为达到规定的阴极温度，所施加的灯丝电压的有效值，必须与规格中心值一致。

3.2.1交流驱动

交流灯丝电压的基本连接图如图7及图9所示，其各自的电位关系则如图8及图10所示。图7是与灯丝的单侧（该图的左侧）接地，图9是与灯丝变压器的中心抽头接地，图7的例子中，灯丝的接地侧，阳极端所加的电压相当于Eb，栅极端所加的电压相当于Ec，另一侧的阳极、栅极电压则在{（Eb、Ec）-√2Ef}与{（Eb、Ec）+√2Ef}间变动，通常能得到均匀的亮度。而在图9的例子中，灯丝电位的振幅较小，可降低对截止偏压（CUT-OFF BIAS VOLTAGE）的要求，因此推荐尽可能使用中心抽头的方式。其次，如选用有中心抽头的脉冲变压器的DC-DC变换器（CONVERTER）时，要注意不能有极端的直流成分、可闻频率成分或尖峰脉冲（SPIKE），而且有效值要与标准值一致，振荡频率则建议在30KHz以上。

3.2.2直流驱动

灯丝电压加上直流电压时的基本连接图如图11，其电位关系则如图12所示。由于灯丝加热电压在灯丝上有一个电位分布，存在左高右低梯度。亮度近似与电位差的二分之五次幂成比例，也就同样会产生右高左低的现象。为了获得均匀的亮度，必须对荧光显示屏的栅极和灯丝间的实际距离进行设计补偿。在使用中，灯丝工作电压必须按照规定的正负极性连接，否则，亮度差异反而会更大。

签于设计补偿的范围是有限的，直流灯丝的构造设计，一般只限于灯丝较短的荧光显示屏。

图7.交流驱动连接图（1)（单侧接地）图8.图7的电位关系

图11.直流驱动连接图图12.图11的电位关系

3.2.3脉冲驱动

以上是一般灯丝电压的施加方法，在实际应用中（如汽车、户外用便携式仪表），还可采是用DC-AC变换电路获得脉冲电压给灯丝提供电源。但为了使有效值与标准电压保持一致，必须对工作周期进行调整。另外要谨慎设定电路振荡频率，避免因机械性共振或电磁波的干扰而发生杂音，可以在暗室内将已加上标准直流电压灯丝与热红色做比较，以确认有效电压的施加是否正确。

（四）、栅极与阳极

4.1. 栅极与阳极

图13.动态驱动方式荧光显示屏的电极连接

栅极和阳极的内部电极连接与导线的引出因驱动方式而异，在此先做简单的说明。

图13和图14所示是动态驱动方式和静态驱动方式荧光显示屏的基本电极连接图。图13可以清楚看到动态驱动是每个栅极各自独立引出，阳极则是每个栅极所对应的笔划共同连接、共同引出，因此即使位数多，阳极引出脚也无须随之增加。在多位数显示时，一边对各栅极加上栅极扫描电压（Gird-scan），同时也适时地对选择各阳极施加ON（正）或OFF （负）的脉冲电压，以快到肉眼无法觉察其间断的扫描速度，进行分时的动态驱动。

另一方面，静态驱动用则如图14所示，栅极是电气性的单独引出，与位数多少无关，阳极则是除了同时显示的笔段以外，应分别单独引出。一般而言，栅极可始终施加直流正电压，而阳极则根据显示要求分别加上直流正或负电压，以显示指定的笔段。

图14.静态驱动方式荧光显示屏的笔划电极连接

如上所述，驱动方式不同电极连接及施加电压波形也不一样，但在正常显示下，无论何种方式，都是对阳极与栅极施加上正电压，以下即就其特性做说明。

4.2.栅极与阳极的特性

图15及图16是阳极与栅极电压对电流特性图，图17及图18则是亮度特性图。工作时间阳极及栅极几乎使用同一电压，故阳极、栅极的电流特性可参照2极管的特性。

简而言之，阳极电流ib的计算式如下：

ib=（G·e n）/（1+K）……（1）表示

G：电子管电导系数（PERVEANCE）（依据电极间尺寸所决定的系数）

e：阳极（栅极）电压

n：≈1.7

K：电流分配率（ic/ib）

而阳极、栅极电压与亮度的关系则为阳极的消耗功率乘以发光效率η及占空比（Du）之积，亮度L的计算式如下：

L=η·e·G·e n·Du/（1+K）=A·e n+1·Du……（2）（A：常数）

如前所述n值约为1.7左右，如果Du值固定，则无论采用何种驱动方式，荧光显示屏的亮度将与阳极、栅极电压呈2.7次方的关系（参照图17，18）

图17. E

b 、E

c

-L特性（直流驱动）

图18. e b、e c-L特性（动态驱动）

如图所示，阳极、栅极的电流与阳极、栅极电压的1.7次方、亮度的2.7次方呈正比。同样地，阳极及栅极的损耗功率比例也约是为2.7次方倍，所以使用时要注意避免让栅极过载引起热变形，甚至与其它电极短路，或是因阳极温度上升过骤而导致特性恶化。另外考虑到灯丝热电子发射能力的限制，阳栅极电压不能超过规定的最大值。

4.3.阳极、栅极电压的设定

阳极与栅极电压是决定亮度的重要因素，在设定时要考虑到使用环境的亮度、滤色板的色调、透过率及显示屏差异等因素的影响。为获得一定的亮度，静态驱动的阳极、栅极可通过改变电压对亮度进行调整。而动态驱动除阳极、栅极电压外，占空比（Du）也会影响亮度，

可根据Du-e

b 、e

c

工作领域特性（如图19所示）来设定工作条件。

图19.动态驱动用荧光显示屏的工作领域特性

4.4.截止（CUT-OFF ）特性

如前所述，在阳极、栅极上相对灯丝电位加上正电压，笔段（SEGMENT ）就会被点亮。若要完全消除显示，必须使阳极或栅极的任何一方相对灯丝为零电位或更负的电位。消除显示的电压称为截止电压，为了完全消除漏光，必须施加截止偏压。截止方法有两个：一为施加阳极截止电压消除漏光；一为施加栅极截止电压消除漏光。前者以静态驱动为主、后者以动态驱动为主，由于存在荧光粉发光的临界值，若灯丝电压不是特别高，则阳极截止电压可以是零伏特（0V ）或相当小的负电压。相对地，栅极截止电压因灯丝所放射的热电子的最初速度或灯丝的标准电压、灯丝本身的电位倾斜等原因，比阳极截止电压更大，必须加上比灯丝电位低数伏特左右的偏压。而前图7～图10已显示出，灯丝单端接地的方式所需的截止偏压，比灯丝变压器中心抽头接地方式更大。

图20. E b -E cco 特性（灯丝单侧接地）

4.5.透明导电膜

荧光显示屏若在结构上无屏蔽，会受外部静电场的影响，干扰电子束的走向，致发光状态不稳定。为防止这种现象发生，通常在玻璃盖的内表面涂覆形成一层透明导电膜（GTO），在其上加上一定的电位，使成为一电气性的防护层（SHIELD），免于受到外界的干扰。

4.6.特别说明

在叙述中，我们使用了正电位（正电压）和负电位（负电压）的术语，其正负是指对于灯丝为参照点的相对值。在使用荧光显示屏的电路中，荧光显示屏正常工作电路的设置参照点是灯丝，与总体电路的参照地电位没有直接的关系。通常只要正确保持荧光显示屏电极间的相对电位，就能保证它的正常工作。

（五）、荧光粉的特性

5.1.荧光粉的发光频谱

图21为目前可供使用的多种荧光粉发光频谱，从短波长的蓝色开始至长波长的红橙色止，有多种荧光粉可供选择。通常用得最多的是低电压高亮度的绿色荧光粉，其它彩色荧光粉可同时并用。

图21.各种色彩荧光粉的发光频谱

5.2.荧光粉的温度特性

荧光粉的发光效率一般与使用温度成反比，周围温度高、其相对亮度就下降。图22所示即是各种荧光粉以室温（25 C）为基准的相对亮度的变化

图22.各种荧光粉的温度特性

（六）、驱动

6.1.静态驱动

图23是静态驱动（static）的基本电路。

灯丝电路施加与图9，10相同的交流电压，灯丝变压器为中心抽头接地，可不施加截止电压。但是如灯丝电压较高，或因条件限制而不能采用中心抽头而必须自灯丝的一侧取出阴极电流时，就必须加上截止偏压（如图24所示），否则将产生漏光现象。

栅极在此为控制电极，以脉冲电压进行截波（CHOPPING），并根据占空比（Du）调整亮度；除了静止显示的情况以外，一般都始终施加直流正电压，成为加速电极，使其正常工作。

阳极必须将所有笔段分别与周围电路连接（除了部份可共同连接的笔段以外），但是在位数多、或阳极（笔段）数多的情况下采用静态驱动并不合适，因其电路布线复杂，元器件数也相应增多。而在位数少、或因动态驱动有高频噪声干扰的问题、及因车用电源成本的考虑，而要求低电压下获得高亮度时，静态驱动是最适当的驱动方式。

图23. 静态驱动的基本电路

6.2.动态驱动

图24是动态驱动的基本电路与电位关系，图25是栅极（位数）与阳极（笔段）上脉冲信号的时序。在每个分离出来的栅极上，顺序施加配合图25的位数信号的脉冲电压，在阳极上则施加配合栅极扫描信号的脉冲电压（图25下方以“1234”所示的4位数）。

灯丝采用一般的交流电压，并利用灯丝变压器的中心抽头上的稳压二极管（ZENER DIODE）所获得的截止偏压，以消除漏光。如果阳极、栅极电流汇合的阴极电流的取出点不在灯丝变压器的中心抽头，而在灯丝的单侧，则截止电压就必须更大，其原因自图7～图10可明白看出。

在关闭脉冲信号时，为加快振荡衰减，在输出线与栅极之间必须加上下拉电阻（PULL DOWN）。而在已施加电压（ON）的状态下，下拉电阻则是一种与显示屏并联的负载，会消耗无效电力，因此取值不能太小，反之，如果取值太大，容易产生振荡，或因尖峰电压（SPIKE NOISE）而有漏光的现象，通常以数10KΩ（欧姆）左右最为合适。一般市面上的驱动用CPU 或驱动器都掩膜有下拉电阻（ACTIVE PULL-DOWN）。

图24即为CPU掩膜下拉电阻的例子。

图24. 动态驱动的基本电路与电位关系

来表示消隐时间（BLANKING）。一般情况下，扫描信号的脉冲另一方面，图25中以t

b

不可能是标准的矩形方波，这种扫描脉冲存在着上升和下降沿延迟时间，如果脉冲之间没有消隐时间，就会产生信号的部分重叠，而产生错误的显示或漏光。在设计应用电路扫描信号时，每位之间应设置大约10～20μs的消隐时间，若消隐时间过长，则扫描占空比减小，导致亮度减低。

其次，为了避免因肉眼的视觉残留造成闪烁的现象，脉冲的周期T必须设定在20ms以下，特别在观察者移动时，更易产生闪烁的现象，所以最好能在10ms以下。

此外，如果灯丝电源的频率接近栅极、阳极驱动频率时，由于相互的电位关系，频率差将导致亮度闪烁的现象。

另一方面，当栅极、阳极的驱动频率与灯丝的固有振动频率相等或接近整数倍时，灯丝因外力而振动时，因电极间尺寸的细微变化，及栅极、阳极驱动信号的相互作用，形成闪烁的现象。因此，在选择灯丝电源频率及亮度调整时，要作周全的考虑。

根据上述理由，栅极扫描的速度愈快亮度均匀性愈佳，最好在200Hz以上。占空比（Du）

大致上，可依据栅极数（计时分割数）与熄灭时间的脉冲振幅比率来决定，因此设定工作条件时，须根据前述的工作领域特性，从所需亮度及Du求出阳极、栅极电压。

图25. 栅极（位数）与阳极（笔划）信号的时序

6.3.驱动器件

无论是动态或静态驱动，一般多采用TTL或CMOS数字电路作信号输出，也可采用直接驱动荧光显示屏的单片机或专用驱动芯片。

电路的构成如图26～图29所示，可大致分为串联输入/并联输出及并联输入/并联输出两种方式。根据电源的供给方式则可分为正电源供电和负电源供电两种。

驱动器件可采用单个晶体管（TRANSISTOR）或电阻来构成，但为了简化电路我们推荐使用市场出售的各种专用驱动IC。

图26.电路之一例图27.电路之一例

（正电源型串联输入/并联输出）（负电源型串联输入/并联输出）

图28.电路之一例图29.电路之一例图

（正电源型并联输入/并联输出）（负电源型并联输入/并联输出）

（七）、VFD电源及特性要求

7.1.典型供电电路

电源可分为两类：第一类，工业市电经变压器降压和整流后产生规定的电压，如图30所示。第二类，直流电源（如电池组）经DC/DC变换产生规定的电压，如图31所示。

逻辑电源和阳栅极的电源不同，是实用电路构成的供电要求不一致决定。

在驱动电路中，电压参照点设在接地点，和荧光显示屏电压参照点设在灯丝的变压器中心抽头或灯丝的端头是不一样的，在使用中要特别注意。

图31.DC/DC变换电路例图

7.2.电源的特性要求

7.2.1.灯丝电源

A、设定值：必须是相应规格的额定值（有效值）。

如果不能按照额定值设定，必须是在额定值的±10%以内波动，或更小的偏差。

B、波动范围：必须是相应规格额定值的±10%。

C、电流容量：在最大规范值时不得有电压降落。

D、频率：AC驱动，高于音频小于1MHz，以工业市电为特例，而与栅极扫描频率绝对值之差应是30Hz或更大。

E、波形：AC驱动时，用正弦波或除尖峰脉冲外的其它任何波形。

F、中心抽头：在交流电驱动下，务必设置中心抽头。

7.2.2.栅极和阳极电源

A、设定值：是相应规格所要求的额定值。如果设定值偏离额定值，必须不超过最大

值。包括波动范围，当截止电压是用稳压二极管取得时，截止电压加上阳极或栅极电压的值必须是电源的设定值。

B、波动范围：必须是相应规格的额定值的±10%或更小的范围内。

C、电流容量：必须满足最大规范值。

7.2.3.截止电源

设定值：可比相应规格的额定值低。然而，也不能过低，截止过低会影响亮度，致使电子不能均匀地射入阳极，产生如阴影这种缺陷，因此，要求设定值接近或稍低于额定值。

(八)、亮度调整（DIMMING）

荧光显示屏的亮度一般是固定的，但有些环境亮度变化较大的场合则必须对其亮度进行调整。

亮度调整的方法有二，一是改变阳极、栅极电压，二是改变脉冲电压的Du。

8.1.电压调整

方法比较简单，在标准电压的范围内则无问题，但一般而言，大多数的场合都希望比该范围来得暗，如此一来栅极对电子的加速、扩散作用会减弱而使显示品质低下，易产生显示不匀的现象，所以必须在可调整的范围内设定界限。固定阳极及栅极电压、提高截止偏压的方法地实质上与降低阳极及栅极电压接近，但截止偏压过大，容易造成字段边缘阴影，要特别留意，也因此并不鼓励使用此方法。

8.2.脉冲调整

如4.2项所述，其它条件一定，则亮度与占空比（Du）成正例。因此在不改变阳极、栅极电压及占空比的情况下改变脉冲幅度、或是不改变阳极、栅极电压及脉冲幅度而改变占空比（Du），均可以调整亮度。此方法无论在任何比率下，都不致造成显示品质低落，因此请尽量采用此方法。但对静态驱动的VFD改变Du进行调光时，必须施加栅极截止偏压。

(九)、常见的技术问题及处理方法

在前几章叙述了荧光显示屏实际使用中为达到额定显示亮度而涉及到的各类电

路要求的设置方法及要点。用户在使用中按额定值设计各类驱动电路，就能使荧

光屏正常工作。但是，有时用户的整机产品受客观条件限制，而不能达到要求的工作条件，本章就是给用户提供一些解决的方法，给出非标准应用电路和一些实例以及常见故障排除方法的思路。

图32.交流电灯丝直流供电驱动

9.1.非标准电源驱动灯丝

9.1.1.交流电驱动灯丝用直流电驱动

在第三章中讲到，直流电驱动灯丝和交流电驱动灯丝VFD的结构不一样，交流电驱动灯丝没有补偿措施，如果用直流电驱动，将会带来电位梯度，使亮度不均匀。如果使用图32所示的电路，就会显著减小亮度不均匀性，基本能保证正常使用。

在使用该电路时，给灯丝供电的直流电源必须悬浮，同时，只能在灯丝驱动电压较低的VFD上使用。

该电路的原理是利用了二极管的单向导电特性，把VFD的驱动电压的参照点接到了灯丝的二端。相当于有中心抽头变压器供电方式。

9.1.2.无中心抽头变压器驱动灯丝

电路结构如图33（a）、（b），该电路是二极管和电阻把灯丝参照电位接到了灯丝的中心，类似于有中心抽头变压器供电方式。

图33.交流电灯丝变压器无中心抽头驱动电路（a、b)

9.1.3.开关电源驱动灯丝

用开关电源驱动灯丝的基本要点和第七章AC驱动系统中叙述的DC-DC变换器基本要求是一致的。

A、设定值：应是相应规格的额定值的有效值。灯丝电源要保证灯丝加热到特定的温度，当有效值较难确定时，可用比较法确定其峰-峰值电压。其方法是在较暗的环境下，用工业交流电按规定值给一只VFD的灯丝供电，同时用开关电源给另一只相同型号的VFD灯丝供电，阳栅极不加电压，调整开关电压，使两只VFD的灯丝的红热程度相一致。此时开关电源的峰-峰值电压就是灯丝的工作电压。

B、波动范围：必须是额定值的±10%。

C、电流容量：在最大规范值（有效值）时不得有电压降落。

D、频率：高于音频，小于1MHz。

E、波形：正弦波和除直流成份和尖峰脉冲外的其它波形。

F、中心抽头：要设置中心抽头。在不便于设置中心抽头时，可采用图33a、b的电路结构。

9.2.虚像

要荧光显示屏工作时某些不应显示的图形发光，但亮度比其应显示的图形暗得多，这就是所谓荧光显示屏的虚像。

A、要加规范规定的足够的截止电压。

B、栅极扫描脉冲的位与之间要留有10～20μs的消隐时间。

C、用晶体管阵列IC做驱动接口时，与荧光显示屏的阳和栅极连接输出端必须分别加下拉电阻。在开发有VFD驱动接口的单片微机时，要掩膜下拉电阻。

9.3.阴影

MOS管工作原理及其驱动电路

功率场效应晶体管MOSFET 技术分类：电源技术模拟设计 | 2007-06-07 来源：全网电子 1.概述 MOSFET的原意是：MOS（Metal Oxide Semiconductor金属氧化物半导体），FET（Field Effect Transistor场效应晶体管），即以金属层（M）的栅极隔着氧化层（O）利用电场的效应来控制半导体（S）的场效应晶体管。 功率场效应晶体管也分为结型和绝缘栅型,但通常主要指绝缘栅型中的 MOS型（Metal Oxide Semiconductor FET）,简称功率MOSFET（Power MOSFET）。结型功率场效应晶体管一般称作静电感应晶体管（Static Induction Transistor——SIT）。其特点是用栅极电压来控制漏极电流，驱动电路简单，需要的驱动功率小，开关速度快，工作频率高，热稳定性优于GTR，但其电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。 2.功率MOSFET的结构和工作原理 功率MOSFET的种类：按导电沟道可分为P沟道和N沟道。按栅极电压幅值可分为；耗尽型；当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道，增强型；对于N（P）沟道器件，栅极电压大于（小于）零时才存在导电沟道，功率MOSFET 主要是N沟道增强型。 2.1功率MOSFET的结构 功率MOSFET的内部结构和电气符号如图1所示；其导通时只有一种极性的载流子（多子）参与导电，是单极型晶体管。导电机理与小功率mos管相同，但结构上有较大区别，小功率MOS管是横向导电器件，功率MOSFET大都采用垂直导电结构，又称为VMOSFET（Vertical MOSFET），大大提高了MOSFET 器件的耐压和耐电流能力。

大脑中记忆的原理

大脑中记忆的原理 记忆的生理本质： 人类大脑内在数十亿个神经细胞，它们相互之间通过神经突触相互影响，形成极其复杂的相互联系。记忆就是脑神经细胞之间的相互呼叫作用，其中有些相互呼叫作用所维持时间是短暂的，有些是持久的，而还有一些介于两者之间。 记忆的形成原理： 当一个脑神经细胞受到刺激发生兴奋时，它的突触就会发生增生或感应阈下降，经常受到刺激而反复兴奋的脑神经细胞，它的突触会比其它较少受到刺激和兴奋的脑细胞具有更强的信号发放和信号接受能力。当两个相互间有突触邻接的神经细胞同时受到刺激而同时发生兴奋时，两个神经细胞的突触就会同时发生增生，以至它们之间邻接的突触对的相互作用得到增强，当这种同步刺激反复多次后，两个细胞的邻接突触对的相互作用达到一定的强度达到或超过一定的阈值，则它们之间就会发生兴奋的传播现象，就是当其中任何一个细胞受到刺激发生兴奋时，都会引起另一个细胞发生兴奋而，从而形成细胞之间的相互呼应联系，这就是即记忆联系。 说明：短期记忆脑细胞在受到反复刺激时，并不发生突触增生，而是发生突触感应阈下降，这种下降时短暂的，所以不能维持太长时间;而惰性记忆细胞则以突触增生为记忆基础，因而维持记忆的时间较长。 脑神经元的交互作用： 神经细胞之间存在四种基本相互作用形式： 单纯激发：一个细胞兴奋，激发相接的另一细胞兴奋。 单纯抑制：一个细胞兴奋，提高相接的另一细胞的感受阈。 正反馈：一个细胞兴奋，激发相接的另一细胞兴奋，后者反过来直接或间接地降低前者的兴奋阈，或回输信号给前者的感受突触。 负反馈：一个细胞兴奋，激发相接的另一细胞兴奋，后者反过来直接或间接地提高前者的兴奋阈，使前者兴奋度下降。多由三个以上细胞构成负反馈回路 由于细胞的交互作用，记忆会受到情绪、奖励、惩罚等的影响。 脑细胞的记忆分工： 人脑内存在多种不同活性的神经细胞，分别负责短期、中期、长期记忆。

IGBT驱动电路原理及保护电路

驱动电路的作用是将单片机输出的脉冲进行功率放大，以驱动IGBT.保证IGBT 的可靠工作，驱动电路起着至关重要的作用，对IGBT驱动电路的基本要求如下： (1) 提供适当的正向和反向输出电压，使IGBT可靠的开通和关断。 (2) 提供足够大的瞬态功率或瞬时电流，使IGBT能迅速建立栅控电场而导通。 (3) 尽可能小的输入输出延迟时间，以提高工作效率。 (4) 足够高的输入输出电气隔离性能，使信号电路与栅极驱动电路绝缘。 (5) 具有灵敏的过流保护能力。 第一种驱动电路EXB841/840 EXB841工作原理如图1,当EXB841的14脚和15脚有10mA的电流流过1us 以后IGBT正常开通，VCE下降至3V左右，6脚电压被钳制在8V左右，由于VS1稳压值是13V,所以不会被击穿，V3不导通，E点的电位约为20V,二极管VD,截止，不影响V4和V5正常工作。 当14脚和15脚无电流流过，则V1和V2导通，V2的导通使V4截止、V5导通，IGBT栅极电荷通过V5迅速放电，引脚3电位下降至0V,是IGBT 栅一射间承受5V左右的负偏压，IGBT可靠关断，同时VCE的迅速上升使引脚6“悬空”.C2的放电使得B点电位为0V,则V S1仍然不导通，后续电路不动作，IGBT正常关断。 如有过流发生，IGBT的V CE过大使得VD2截止，使得VS1击穿，V3导通，C4通过R7放电，D点电位下降，从而使IGBT的栅一射间的电压UGE降低 ,完成慢关断，实现对IGBT的保护。由EXB841实现过流保护的过程可知，EXB841判定过电流的主要依据是6脚的电压，6脚的电压不仅与VCE 有关，还和二极管VD2的导通电压Vd有关。

Linux驱动程序工作原理简介

Linux驱动程序工作原理简介 一、linux驱动程序的数据结构 (1) 二、设备节点如何产生？ (2) 三、应用程序是如何访问设备驱动程序的？ (2) 四、为什么要有设备文件系统？ (3) 五、设备文件系统如何实现？ (4) 六、如何使用设备文件系统？ (4) 七、具体设备驱动程序分析 (5) 1、驱动程序初始化时，要注册设备节点，创建子设备文件 (5) 2、驱动程序卸载时要注销设备节点，删除设备文件 (7) 参考书目 (8) 一、linux驱动程序的数据结构 设备驱动程序实质上是提供一组供应用程序操作设备的接口函数。 各种设备由于功能不同，驱动程序提供的函数接口也不相同，但linux为了能够统一管理，规定了linux下设备驱动程序必须使用统一的接口函数file_operations 。 所以，一种设备的驱动程序主要内容就是提供这样的一组file_operations 接口函数。 那么，linux是如何管理种类繁多的设备驱动程序呢？ linux下设备大体分为块设备和字符设备两类。 内核中用2个全局数组存放这2类驱动程序。 #define MAX_CHRDEV 255 #define MAX_BLKDEV 255 struct device_struct { const char * name; struct file_operations * fops; }; static struct device_struct chrdevs[MAX_CHRDEV]; static struct { const char *name; struct block_device_operations *bdops; } blkdevs[MAX_BLKDEV]; //此处说明一下，struct block_device_operations是块设备驱动程序内部的接口函数，上层文件系统还是通过struct file_operations访问的。

脑的基本结构

脑的基本结构、组成——脑包括端脑、间脑、中脑、脑桥和延髓，可分为大脑、小脑和脑干三部分。（小延站在桥的中间端） 大脑皮层的结构是什么？ 皮层神经元都是呈层状排列的，而且绝大部分神经元胞体与脑的表面平行。 分子层: 最靠近表面的神经细胞层, 由一层无神经元的组织将皮层与软脑膜分隔开。 它们至少都有一层细胞，伸出大量的称为顶树突的树突，这些顶树突会伸入到第一层，在那里形成众多的分叉。细胞骨架：微管；微丝；神经丝 1.微管：组成→微管蛋白和微管相关蛋白，tau（与老年痴呆症相关）异二聚体为单位，有极性。功能：细胞器的定位和物质运输 2.微丝：成分→Actin肌动蛋白，组装需要ATP修饰蛋白，微丝是由球形-肌动蛋白形成的聚合体，生长锥运动 3.神经丝：星形胶质细胞标记物；调节细胞和轴突的大小和直径 什么是轴浆运输，它的分子马达？ 轴浆运输指化学物质和某些细胞器在神经元胞体和神经突起之间的运输，是双向性的。 1)快速轴浆运输 顺向运输: 囊泡、线粒体等膜结构细胞器；逆向运输:神经营养因子病毒如狂犬病毒、单纯疱疹病毒 2)慢速轴浆运输 顺向运输：胞浆中可溶性成分和细胞骨架成分 分子马达：驱动蛋白动力蛋白 应用：追踪脑内突触连接 什么是离子通道，它的类型？ 是各种无机离子跨膜被动运输的通路。生物膜对无机离子的跨膜运输有被动运输（顺离子浓度梯度）和主动运输（逆离子浓度梯度）两种方式。被动运输的通路称离子通道。 离子通道的开放和关闭，称为门控(gating)。根据门控机制的不同，将离子通道分为受体门控离子通道和电压门控离子通道。 动作电位的兴奋性周期性变化 绝对不应期：兴奋性为零，阈刺激无限大，钠通道失活。相对不应期：兴奋性从无到有，阈上刺激可再次兴奋，钠通道部分复活。 超常期：兴奋性高于正常，阈下刺激即可引起兴奋，膜电位接近阈电位水平，钠通道基本复活。 低常期：兴奋性低于正常，钠泵活动增强，膜电位低于静息电位水平。 生理意义：由于绝对不应期的存在，动作电位不会融合。。神经元信息传导与动作电位：作电位双向传导，通过极化与去极化。神经元之间是单向传导。 神经细胞在静息状态下，是外正内负的静息电位（外钠内钾）。当受到刺激，细胞膜上少量钠通道激活，钠离子少量内流，膜内外电位差减小，产生局部电位。 当膜内电位到达阈电位时，钠离子通道大量开放，膜电位去极化，动作电位产生。随着钠离子的进入，外正内负逐渐变成外负内正。 从变成正电位开始，钠离子通道逐渐关闭至内流停止，同时钾离子通道开放，钾离子外流，膜内负值减小，膜电位逐渐恢复到静息电位，由于在正常情况下细胞膜是外钠内钾，此时却是外钾内钠，所以这时钠-钾泵活动，将钠离子泵出，钾离子泵回，恢复静息状态。此时完成一个动作电位的产生。传递是依靠局部电流传递的。 神经系统的发育过程：源于外胚层；神经板→神经沟→神经管（整个神经系统的由来）；神经褶→神经嵴（所有外周神经元的细胞体和神经元由来） 胚胎发育第13天外胚层的细胞增生形成原条;原条前末端细胞形成原结; 原结和脊索诱导神经板形成,神经板中线凹陷发育为神经沟; 神经沟进一步凹陷加深,沟两侧边缘融合成神经管;(此过程称神经胚形成,在第四周末完成神经系统的早期发育); 神经管的背部细胞向外迁移形成神经嵴,神经嵴最后发育为外周神经系统;神经管则发育为CNS; 神经管的头端膨大发育为脑；脊髓与胚胎的体节发生相适应成为节段性结构（31）； 三胚层的构造和最终的发育 内胚层：发育成呼吸系统和消化管； 中胚层：最终发育成结缔组织、血细胞、心脏、泌尿系统以及大部分内脏器官； 外胚层最终发育成神经系统和皮肤。 神经胚的形成？神经板发育成神经管的过程称为神经胚形成 神经管是什么？为脊椎动物及原索动物的神经胚期所见到的一种最明显的变化，神经板闭合作为中枢神经系统最初原基的神经管形成过程的总称。 神经细胞增殖的舞蹈表演 室层中一个细胞的突起向上延伸至软脑膜； 该细胞的细胞核从脑室侧迁移至软膜侧；同时细胞DNA 被复制； 含复制所得的双倍遗传物质的细胞核，重新回到脑室侧；细胞突起从软膜侧缩回； 细胞分裂成两个子细胞。 神经细胞的分化过程 较早分化的较大神经元先迁移并形成最内层，依次顺序向外； 而较晚分化的较小神经元则通过已形成的层次迁移并形成其外侧新的层次； 不论皮质的什么区域，其最内层总是最早分化，而最外层则最后分化。 备注：放射胶质细胞是一切神经干细胞的来源 神经元迁移方式是怎样的？分为以下两种方式： 放射性迁移（细胞引导端先移动，再带动其他部分） 切线性迁移（整个细胞一起移动） 备注：神经细胞迁移有缺陷（起始过程缺陷，迁移过程缺陷，分成缺陷，终止信号缺陷） 生长锥的概念：位于轴突的尖端，呈扁平掌形结构，是神经轴突生长的执行单元。向外部突出丝状伪足，在内部的微管、微丝构成的动力骨架支撑下进行生长。膜表面富含不同的感觉器和黏接分子，感受环境中适宜的生长方向，从而决定轴突生长导向。 成年脑神经元再生（热点问题） 概念：指成年脑内持续产生有功能的新生神经元的现象。神经发生区（即脑内能够产生神经元的区域）所要满足的条件： 1)神经前体细胞 2)域的微环境能够适应神经元再生什么是马赫带 定义：马赫发现的一种明度对比现象。它是一种主观的 边缘对比效应。当观察两块亮度不同的区域时，边界处 亮度对比加强，使轮廓表现得特别明显。 原理：通过水平细胞实现的； 作用：提高边缘对比度，增强分辨能力。 1.通路（What通路） –形状和面容识别：V1→V2 →TE（颞下回前部） –颜色：V1 →V2 →V4 →V8 → TEO （颞下回后部） 2.通路（Where或How通路）运动和深度：V1 →V2 → V5(MT) →顶叶后部 脑干的灰质结构主要有:与脑神经(Ⅲ-ⅩⅡ)相关的神经核; 脑干的白质纤维束:有上行传导束和下行传导束；另外， 脑干网状结构是界与灰质与白质的神经组织） 脑神经12对: 对称性分布于头,颈,躯干,四肢；脊神经31 对:颈神经C1-8对,胸神经T1-12对,腰神经L1-5对,骶神经 S1-5对,尾神经1对； 脊神经由与脊髓相连的前根、后根合并而成，从椎间孔 穿出椎管；前根为前角运动神经元发出的传出性突起组 成；后根为传入性神经，与脊髓的后角相关连； 自主神经系统:为内脏神经的感觉和运动神经部分,主要 分布于内脏,心血管,腺体;内脏运动神经系统的活动因较 不受随意控制而得名; 神经系统活动的基本过程是反射；不受意识控制的神经 系统活动就是反射;实现反射活动的神经通路称反射弧; 进行信号转换处理的中枢部位称神经中枢; 反射弧的基本组成：感受器、传入神经、神经中枢、传 出神经、效应器；反射弧最简单的结构是由2个神经元 组成的单突触反射(如膝跳反射), 胞体内的嗜染色质在碱性染料着色后呈现颗粒状或块状 或虎斑纹样----尼氏体----本质为粗面内质网,核糖核蛋白 体为其主要成分，轴丘部位无尼氏体分布，是组织学确 定轴突的依据之一; 树突和轴突；轴突:从胞体或树突主干的基部发出,只一条; 起始段细;表面光滑,粗细均匀;有髓或无髓;不含核糖体及 粗面内质网（尼氏体）; 树突:从胞体发出一至多条;起始 段的树突主干最粗,其胞质成分与核周质者相同;分支逐 渐变细,一般不均匀或表面有小棘;一般无髓； 传导信号和处理信息的结构都是以神经元为单位相互连 接成的神经网络;神经元在结构上只是相互接触而不相 通; 神经元膜相互接触并可以传递信号的特化部位称突触， 有化学性突触和电突触两类; 有髓神经纤维是周围神经系统中雪旺细胞（神经胶质细 胞的一种）以伪足样结构包绕轴突呈螺旋包绕8-12层, 相 邻雪旺细胞间的轴突裸露区称为郎飞结；传导动作电位 的方式是”跳跃式”传导 细胞的兴奋特性：几乎所有的细胞的膜两侧存在一定的 电位差（静息电位）;有部分细胞在受到刺激时,能产生短 暂的,快速的跨膜电位变化,这种变化还可以沿细胞表面 主动向远端扩布; 在受到刺激后能产生可扩布电位的细 胞是可兴奋细胞; 可兴奋细胞未受到刺激时存在的跨膜 电位称静息电位; 对细胞膜内外两侧溶液中带电离子化学成份分析表明,外 液的主要成分是氯离子,钠离子;内液中主要为钾离子以 及与钾离子维持电中性的阴离子. 细胞膜在静息状态下 (未受到刺激),只对钾离子有中等的通透性,而对其他离子 的通透性很小;浓度差产生的扩散力驱动钾离子向胞外 扩散; 随着钾离子向胞外扩散,膜两侧逐渐形成外正内负 的电位差,电位差产生的库仑力(静电力)阻止钾离子的向 外扩散; 当驱动钾离子向外扩散的扩散力和阻止钾离子 向外扩散的静电力达到平衡时,钾离子的净移动为零,这 一离子扩散平衡时的跨膜电位称为—平衡电位(此时的 状态称极化状态);由于此平衡电位是钾离子扩散达到平 衡造成的,故称为钾平衡电位; 动作电位的特性:在生理条件下,动作电位触发于轴丘并 沿轴突向末梢传导;动作电位有阈值现象； 动作电位遵循”全或无”原则,其大小与刺激强度无关， 与传导的距离无关;刺激后产生兴奋有一个潜伏期,潜伏 期与刺激强度有关; 动作电位产生后,产生动作电位的部位的兴奋性经历规律 性的变化:绝对不应期,相对不应期,超常期;低常期; 动作电位所具有的特性的意义:限制传导频率;不会发生 重叠总和;不会在细胞表面来回往复振荡; 动作电位时相与兴奋性的关系(1)绝对不应期---钠离子通 道处于失活状态;(2)相对不应期---钠离子通道部分复活, 部分失活状态;(3)超常期---钠离子通道全部复活,膜电位 未恢复静息水平;(4)低常期---钠-钾离子泵活跃作用,导致 膜出现后超极化; 神经元的信号活动取决于跨膜电位的迅速变化;只有离 子通道才能实现;因此,它是信号转导的基本元件; 神经信息从一个细胞传到另一个细胞的过程---传递;神经 元间信息传递的方式有两类:化学传递与电传递; 神经元间实现信息传递的相互联系的特化结构:突触; 化学性传递又分为经典突触传递和非突触性传递; 经典突触的结构：由突触前成分(轴突末梢),突触间隙(细 胞的间隙),突触后成分(胞体,树突或肌细胞膜)组成; 递质的量子释放: 递质的释放以囊泡为单位,以胞裂外排 形式将一个囊泡的递质(为最基本单位量)全部释放出去, 递质释放的总量取决于参与释放的囊泡总数;递质释放 的总量总是囊泡包含的递质量的整数(量子)倍; 释放的 囊泡总数与动作电位的大小相关；动作电位的大小与静 息电位相关； 经典化学突触传递的效应：（1）兴奋性化学突触：突触 前成分释放兴奋性递质,使突触后膜去极化(兴奋性突触 后电位EPSP,可总和);达到阈值则产生动作电位;从而使 神经信号跨过突触;（2）抑制性化学突触：突触前成分 释放抑制性递质,使突触后膜超极化(抑制性突触后电位 IPSP);膜电位要到达阈电位水平更难, 突触传递的抑制作用（1）突触后抑制: 突触前成分释放 抑制性递质,使突触后膜超极化,由于突触后膜阈值升高, 兴奋性下降;这种抑制作用发生在突触后膜,故名----突触 后抑制; （2）突触前抑制: 突触后膜的兴奋或抑制程度 与递质和受体结合的量相关;递质的释放量与突触前成 分的动作电位的大小有关,动作电位的大小与静息电位的 大小有关;降低突触前膜的静息电位(局部兴奋,去极化), 最终导致突触后神经元受到抑制,这种抑制作用发生在突 触前成分,故名---突触前抑制; 电突触在组织学中为细胞的缝隙连接；通道中的微孔道 直径为2纳米,离子及小分子可通过,使两侧胞质连通起来 （机能合胞体结构）；通道构象变化使通道的通透性发 生改变; 缝隙连接是细胞间电活动由一个细胞直接传导 到另一个细胞的低电阻通道,因此,它实现传导速度快,高 保真性及双向性;其意义是使两邻的可兴奋细胞活动的 同步化 电突触传递的特点:无时间延搁;不易受环境因素的影响; 传递定型化的兴奋性信号;双向传递; 经典化学突触传递机制是电信号转化为化学信号,再转 化为电信号或其它化学信号;有时间延搁;易受环境因素 的调制(短时间或长时间地改变传递效率,对学习,记忆非 常重要);可传递兴奋性信号,也可传递抑制性信号;单向传 递; 轴丘是发放动作电位的关键部位,因为轴丘有最高密度 的电压依赖性钠通道,且阈值很低; 神经元依两个特性编码信息:（1）放电频率---编码强度以 及时间-强度变化的内容;（2）投射部位---编码信息的空 间位置,性质特征等内容; 神经整合作用：（1）电紧张电位：突触电位的跨膜被动 扩布随着与突出电位产生部位的距离和时间而衰减---电 紧张电位;在神经细胞膜上产生的绝大多数突触电位均 低于阈电位,只能以电紧张的形式被动扩布;（2）空间和 时间总和：一个神经元上可以形成成千上万个突触,有兴 奋性的,也有抑制性的;任一时间内,一部分突触激活,或产 生EPSP,或产生IPSP,这种分级突触电位的特殊性是能够 总和和叠加.如果产生足够数目的EPSP,总和后轴丘膜电 位达到阈电位便可触发动作电位; 时间总和：发生在不同时间内的突触后电位的总和现象 称为时间总和; 如果一个传入神经元连续而快速发放一 系列动作电位,在突触后细胞上最早产生的突触电位在后 续电位到达前还没有消失,因此,后续的突触电位在时间 上总和; 空间总和：发生在神经元表面不同位点的突触后电位的 总和称为空间总和; 人体通过感觉了解内部和外部的世界;所有的感觉源于 感觉系统的活动;各类刺激兴奋不同的感受器,产生感觉 信号;在感觉通路中经过复杂的加工处理传到中枢,形成 感知; 感受器是一种换能装置,把接受到的各种形式的刺激能量 转换为电信号,再以神经冲动的形式经神经纤维传入到中 枢神经系统------转导; 感受器就是一级传入神经元的末 梢终端,接受刺激直接产生去极化(感受器电位);刺激加大, 可以产生动作电位; 皮肤感受器的分布特点:在皮肤表面呈点状分布; 不同的 感受器在身体的不同部位分布的密度不同; 感受器有适应现象：超时连续刺激时感受器的反应性减 弱; 根据感受器产生适应的时间长短,可分为:慢适应性感 受器(SA)和快适应性感受器(RA)； 躯体感觉传导通路的规律：（1）从感受器到形成感觉一 般经过三级神经元接替（突触联系），第一级胞体位于 外周（脑神经节和脊神经节），第二级位于脊髓灰质或 脑干神经核团），第三级位于丘脑外侧核；（2）第二级 神经元发出的突起在上行的过程中向对侧投射；（3）投 射到大脑皮层的中央后回及旁中央小叶； 人体的体表感觉区位于中央后回和旁中央小叶，感觉投 射有以下规律: （1）投射区域具有精细的定位,下肢代表 区在中央后回顶部(膝以下代表区在旁中央小叶后半),上 肢代表区在中间部,头面代表区在底部,总的安排是倒立 的,但头面部内部的安排是正立的;（2）躯体感觉传入向 皮质投射具有交叉的特点,即一侧的体表感觉传入是向对 侧皮质的相应区域投射,但头面部感觉的投射是双侧性的; （3）投射区域的大小与躯体各部分的面积不成比例,而 与不同体表部位的感觉敏感程度,感受器数量,以及传导 这些感受器冲动的传入纤维的数量有关; 平衡感觉是指头在空间的位置和运动的感觉;它的感受 器位于内耳的迷路部分（前庭和半规管）； 晕车病：由直线运动感觉的错觉（平衡感受器敏感性过 高）而引起,常伴有一系列的植物性神经系统症状; 对光敏感的感受器有两种:视杆细胞（晚光觉系统）,视锥 细胞（昼光觉系统）.它们含有感光物质,光刺激可以引起 化学变化和电位变化,从而产生神经冲动; （1）视杆细胞 数量为视锥细胞的20倍,除视乳头和视凹外,分布整个视 网膜;对光的敏感性为视锥细胞的1000倍,主要适应暗视 觉;（2）视锥细胞在视网膜的视凹处最密集,但在视凹5 度外密度明显减少;它对光的敏感性很低,一般不会达到 饱和;因此,视锥细胞适合于明视觉; 视敏度：指分辨物体细微结构的能力;在视网膜的正后方 为黄斑,黄斑中央有一个很小的窝为中央凹(宽约1度),为 视力最清晰区(对应视野的中心,视敏度最高);其感光细胞 为视锥细胞(分布密度大,感光阈值高,向中枢传导时汇聚 作用小); 视觉反射（1）瞳孔对光反射:瞳孔的大小随光的强度变 化而发生变化;（2）光的会聚反射:眼对不同距离的调节 使光线聚焦在视凹; 色觉与视锥细胞有关;有3种类型的视锥细胞,它们分别 含有光谱敏感性不同的视锥色素（视觉的三元色学说）； 色盲几乎所有的色盲都是遗传的,其主要原因是视锥细胞 的丧失和异常造成的; 明适应与暗适应(视觉二元理论)在暗视下,由于视锥细胞 的光敏度低,微弱的光不能使之兴奋,此时,光由视杆细胞 感受(最大峰值为500nM)，强光导致视杆细胞的感光色 素大量分解(漂白),视杆细胞产生快速放电,人眼感到一片 耀眼的光亮;稍等片刻后,才能恢复视觉;在明视下,光波长 敏感性由视锥细胞决定(最大峰值约为550nM); 人眼从 明亮进入暗处,明处下被漂白的视杆细胞色素还没有恢复, 而视锥细胞的感光色素不能对弱光产生敏感效应,故开始 一段时间看不清楚任何物体;首先由红敏视锥细胞工作, 再经过一段时间后,视杆细胞感光色素逐步恢复,视觉敏 感度逐渐提高,恢复暗处的视力,敏感性提高100万倍; 反射是神经系统最简单的运动形式; 反射是机体对特殊 的内外刺激产生的特定反应.，介导反射的特殊神经环路 称为反射弧; 单突触反射----反射弧中没有中间神经元;多突触反射---- 反射弧中有一个及以上的中间神经元的接替; 反射的可塑性：即可根据体验来修改:习惯化---反复应用 恒定的无害性刺激可以使反射变弱;突触的抑制引起;去 习惯化---刺激的任何改变使反射回到基点;敏感化----反复 应用伤害性刺激,使反射增强; 屈肌反射与对侧伸肌反射：皮肤受到伤害性刺激,受到刺 激一侧的肢体出现屈曲的反应,关节的屈肌收缩而伸肌弛 缓;屈肌反射具有保护性意义,屈肌反射的强度与刺激强 度有关; 刺激强度更大,同侧肢体发生屈曲反射时,出现对 侧肢体伸直的反射活动; 节间反射：刺激某一部位(某一脊髓节段支配)的皮肤,引 起其他脊髓节段支配的肢体的协调活动;如脊蛙的搔爬 反射; 姿态反射：姿态反射的目的是防止身体受外力的影响,使 身体向重心转移,还有助于肢体运动时维持身体重心.肌 肉收缩时涉及到抗重力肌(腿部和背部深层伸肌,上肢屈 肌)和协助重力肌.姿态反射的中枢在脑干, 前庭(迷路)反射：前庭(迷路)反射主要稳定头在空间的运 动方向; 颈反射：转动头部可兴奋颈部肌肉内的肌梭和颈椎关节 的传入神经,使颈部肌肉反射收缩(颈丘反射)和肢体的肌 肉收缩(颈脊反射) 矫正反射:动物被置于异常位置时,它能迅速地矫正自己 的姿位以保持正常的体位;它包括前庭矫正反射和颈矫 正反射;此外还有视矫正反射; 随意运动:是意识上为了达到某种目的而指向一定目标 的运动; 大脑皮质运动区（随意运动）对运动调节的特点: (1)对躯 体的运动调节呈现交叉支配的特点(但头面部及部分颈 部肌肉的运动是双侧性的) (2)具有精细的定位特点,功能 代表区的排列大致呈现倒立的人体投影(但头面部内部 代表区的安排是正立的) (3)大脑皮层运动功能代表区的 大小与运动的复杂和精细程度呈正相关关系; 小脑的功能:小脑协调由大脑皮质驱动的运动,也可自身 驱动运动和学习新的运动技巧;小脑的调控是以反馈或 者前馈的方式进行的; 基底神经节运动的调节:基底神经节---大脑皮层下神经核 团的总称;包括纹状体(尾核,壳核),苍白球,黑质,丘脑下核 等；基底神经节中与运动功能有关的主要是纹状体,而纹 状体的主要传入来自大脑皮质; 睡眠的功能理论：恢复理论----恢复体能；适应理论----逃 避敌害 觉醒与睡眠不是受环境昼夜交替调节的一种被动反应， 而是各自受机体内部不同振荡机制（生物钟）调控的结 果； 非REM睡眠的特征：从此状态被唤醒后，不能回忆有过 的思维活动；在REM睡眠期间，被唤醒者可能会报告清 晰、详细、生动的梦境，并常有离奇的情节； 整个睡眠过程中,非REM睡眠和REM睡眠周期性地交替, 平均大约没90分钟重复一个周期;健康成年人睡眠时间 的75%为非REM睡眠; 胆碱能神经元的活动诱发REM睡 眠； 人类是否需要做梦,我们不知道;但机体需要REM睡眠;选 择干扰REM睡眠处理后,受试者试图进入REM睡眠的次 数大大增加; 现在认为睡眠是一个主动的神经过程，而且要求许多脑 区参与： REM睡眠的控制来自于脑干深部，特别是脑桥的弥散调 制神经递质系统：蓝斑去甲肾上腺素递质系统和中缝核 群5-羟色胺递质系统的放电频率随REM的启始几乎下降 为零；而胆碱能神经元的放电频率急剧上升；有证据显 示，胆碱能神经元的活动诱发REM睡眠； REM睡眠行为疾病：经常在做梦期间有行为活动（梦游）； 其神经基础是正常情况下介导REM无张力的脑干系统发 生故障； 将电极放在头皮上可以导出电位变化—脑电,它被认为是 大脑皮层神经细胞动作电位的总和;通常以脑电的特征 划分睡眠的时相； 学习是获得新信息和新知识的神经过程;记忆是对所获 取的信息的保存和读出的神经过程; 非联合型学习：习惯化；敏感化 联合型学习：经典条件反射；操作式条件反射 陈述性记忆：事实,事件以及它们之间关系的记忆,能够用 语言来描述；非陈述性记忆--许多类型的记忆是在无意识 参与的情况下建立的,内容无法用语言来描述; 陈述性记忆和非陈述性记忆的明显差异：（1）通常通过 有意识的回忆获取陈述性记忆；可以用语言描述被记忆 的内容；非陈述性记忆不能。但它可以很熟练地运用技 巧；（2）陈述性记忆容易形成也容易遗忘；非陈述性记 忆需要多次的重复练习，一旦形成则不容易遗忘； 遗忘症:脑震荡、慢性酒精中毒、大脑炎、脑肿瘤以及中 风可以损坏记忆；逆行性遗忘:对症状发生前一段时间的 经历不能回忆,忘掉了已知的事物,即不能从长期储存的 记忆中回忆; 记忆障碍“慢性酒精中毒-----顺行性遗忘症,不能将短时性 记忆转化为长时性记忆;脑震荡,脑溢血,电击,麻醉-----逆 行性遗忘症,不能从长时性记忆中提取信息或丧失记忆内 容; 大脑皮层由感觉皮层、运动皮层和联合皮层组成：感觉 皮层（视皮层、听皮层、躯体感觉区、味觉皮层、嗅觉 皮层）；运动皮层（初级运动区、运动前区、运动辅助 区）；联合皮层（顶叶联合皮层、颞叶联合皮层、前额 叶）； 联合皮层不参与纯感觉和运动功能，而是接受来自感觉 皮层的信息并进行整合，再传到运动皮质，从而控制行 为；起感觉输入和运动输出的“联合作用”；随着动物 的进化，联合皮层由不发达到发达，最后进化到人类高 度发达的联合皮层； 研究大脑两半球功能对称性与不对称性的常用方法 *在单侧半球部分受损或全部受损（如中风或为缓解癫痫 而进行手术切除）的情况下观察病人的行为变化； *单侧颈动脉注射异戊巴比妥钠，选择性地使同侧半球短 暂失活，观察受试者的行为变化； *裂脑实验（手术切断胼胝体），应用严格设计的心理生 理学方法检测两半球的功能； *应用现代脑功能成像技术，观察正常人在进行某种认知 操作时的大脑两半球的活动； 大脑两半球功能一侧化的生物学意义：婴儿在出生前,与 语言相关的大脑皮层区就已经存在左右不对称,即婴儿在 学习语言之前,左半球的结构优势就已经存在;在婴儿或 儿童时期,左半球受到伤害后,经过一定时间,语言功能会

MOSFET与MOSFET驱动电路原理及应用

MOSFET与MOSFET驱动电路原理及应用 下面是我对MOS FET及MOSFET驱动电路基础的一点总结，其中参考了一些资料，非全部原创。包括MOS管的介绍，特性，驱动以及应用电路。 在使用MOS管设计开关电源或者马达驱动电路的时候，大部分人都会考虑MOS的导通电阻，最大电压等，最大电流等，也有很多人仅仅考虑这些因素。这样的电路也许是可以工作的，但并不是优秀的，作为正式的产品设计也是不允许的。 1、MOS管种类和结构 MOSFET管是FET的一种(另一种是JFET)，可以被制造成增强型或耗尽型，P沟道或N沟道共4种类型，但实际应用的只有增强型的N沟道MOS管和增强型的P沟道MOS管，所以通常提到NMOS，或者PMOS指的就是这两种。右图是这两种MOS管的符号。 至于为什么不使用耗尽型的MOS管，不建议刨根问底。 对于这两种增强型MOS管，比较常用的是NMOS。原因是导通电阻小且容易制造。所以开关电源和马达驱动的应用中，一般都用NMOS。下面的介绍中，也多以NMOS为主。 在MOS管原理图上可以看到，漏极和源极之间有一个寄生二极管。这个叫体二极管，在驱动感性负载(如马达)，这个二极管很重要。顺便说一句，体二极管只在单个的MOS管中存在，在集成电路芯片内部通常是没有的。下图是MOS管的构造图，通常的原理图中都画成右图所示的样子。 (栅极保护用二极管有时不画)

MOS管的三个管脚之间有寄生电容存在，如图所示。这不是我们需要的，而是由于制造工艺限制产生的。寄生电容的存在使得在设计或选择驱动电路的时候要麻烦一些，但没有办法避免，在MOS管的驱动电路设计时再详细介绍。 2、MOS管导通特性 导通的意思是作为开关，相当于开关闭合。 NMOS的特性，Vgs大于一定的值就会导通，适合用于源极接地时的情况(低端驱动)，只要栅极电压达到4V或10V就可以了。 PMOS的特性，Vgs小于一定的值就会导通，使用与源极接VCC时的情况(高端驱动)。但是，虽然PMOS 可以很方便地用作高端驱动，但由于导通电阻大，价格贵，替换种类少等原因，在高端驱动中，通常还是使用NMOS。 下图是瑞萨2SK3418的Vgs电压和Vds电压的关系图。可以看出小电流时，Vgs达到4V，DS间压降已经很小，可以认为导通。 3、MOS开关管损失

伺服驱动器的工作原理

伺服驱动器的工作原理 随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势，运动控制系统中大多采用全数字式交流伺服电机作为执行电动机。在控制方式上用脉冲串和方向信号实现。 一般伺服都有三种控制方式：速度控制方式，转矩控制方式，位置控制方式。 速度控制和转矩控制都是用模拟量来控制的。位置控制是通过发脉冲来控制的。具体采用什么控制方式要根据客户的要求，满足何种运动功能来选择。 如果您对电机的速度、位置都没有要求，只要输出一个恒转矩，当然是用转矩模式。 如果对位置和速度有一定的精度要求，而对实时转矩不是很关心，用转矩模式不太方便，用速度或位置模式比较好。如果上位控制器有比较好的死循环控制功能，用速度控制效果会好一点。如果本身要求不是很高，或者，基本没有实时性的要求，用位置控制方式对上位控制器没有很高的要求。就伺服驱动器的响应速度来看，转矩模式运算量最小，驱动器对控制信号的响应最快；位置模式运算量最大，驱动器对控制信号的响应最慢。 对运动中的动态性能有比较高的要求时，需要实时对电机进行调整。那么如果控制器本身的运算速度很慢（比如PLC，或低端运动控制器），就用位置方式控制。如果控制器运算速度比较快，可以用速度

方式，把位置环从驱动器移到控制器上，减少驱动器的工作量，提高效率（比如大部分中高端运动控制器）；如果有更好的上位控制器，还可以用转矩方式控制，把速度环也从驱动器上移开，这一般只是高端专用控制器才能这么干，而且，这时完全不需要使用伺服电机。换一种说法是： 1、转矩控制：转矩控制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小，具体表现为例如10V 对应5Nm的话，当外部模拟量设定为5V时电机轴输出为2.5Nm:如果电机轴负载低于2.5Nm时电机正转，外部负载等于2.5Nm时电机不转，大于2.5Nm时电机反转（通常在有重力负载情况下产生）。可以通过实时的改变模拟量的设定来改变设定的力矩大小，也可通过通讯方式改变对应的地址的数值来实现。应用主要在对材质的受力有严格要求的缠绕和放卷的装置中，例如饶线装置或拉光纤设备，转矩的设定要根据缠绕的半径的变化随时更改以确保材质的受力不会随着缠绕半径的变化而改变。 2、位置控制：位置控制模式一般是通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小，通过脉冲的个数来确定转动的角度，也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值。由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制，所以一般应用于定位装置。应用领域如数控机床、印刷机械等等。 3、速度模式：通过模拟量的输入或脉冲的频率都可以进行转动速度的控制，在有上位控制装置的外环PID控制时速度模式也可以进行

开关磁阻电机驱动系统的运行原理及应用

开关磁阻电机驱动系统的运行原理及应用（二） （低轴阻发电机参考资料） 1 引言 开关磁阻电机驱动系统(SDR)具有一些很有特色的优点:电机结构简单、坚固、维护方便甚至免维护，启动及低速时转矩大、电流小;高速恒功率区范围宽、性能好，在宽广转速和功率访问内都具有高输出和高效率而且有很好的容错能力。这使得SR电机系统在家用电器、通用工业、伺服与调速系统、牵引电机、高转速电机、航空航天等领域得到广泛应用。 SR电机是一种机电能量转换装置。根据可逆原理，SR电机和传统电机一样，它既可将电能转换为机械能—电动运行，在这方面的理论趋于成熟;也可将机械能转换为电能—发电运行，其内部的能量转换关系不能简单看成是SR电动机的逆过程。本文将从SR电机电动和发电运行这两个角度阐述SR电机的运行原理。 2 电动运行原理 2.1 转矩产生原理 控制器根据位置检测器检测到的定转子间相对位置信息，结合给定的运行命令(正转或反转)，导通相应的定子相绕组的主开关元件。对应相绕组中有电流流过，产生磁场;磁场总是趋于“磁阻最小”而产生的磁阻性电磁转矩使转子转向“极对极”位置。当转子转到被吸引的转子磁极与定子激磁相相重合(平衡位置)时，电磁转矩消失。此时控制器根据新的位置信息，在定转子即将达到平衡位置时，向功率变换器发出命令，关断当

前相的主开关元件，而导通下一相，则转子又会向下一个平衡位置转动;这样，控制器根据相应的位置信息按一定的控制逻辑连续地导通和关断相应的相绕组的主开关，就可产生连续的同转向的电磁转矩，使转子在一定的转速下连续运行;再根据一定的控制策略控制各相绕组的通、断时刻以及绕组电流的大小，就可使系统在最隹状态下运行。 图1 三相sr电动机剖面图 从上面的分析可见，电流的方向对转矩没有任何影响，电动机的转向与电流方向无关，而仅取决于相绕组的通电顺序。若通电顺序改变，则电机的转向也发生改变。为保证电机能连续地旋转，位置检测器要能及时给出定转子极间相对位置，使控制器能及时和准确地控制定子各相绕组的通断，使srm能产生所要求的转矩和转速，达到预计的性能要求。 2.2 电路分析

大脑的工作原理与结构

大脑的工作原理与结构 ，这也需要归功于右脑的记忆机能和自动处理机能。成人难以学好外语就是因为右脑没有处于优势地位，而左脑长期居于主导地位。耳朵和体内振动音是能力开发最重要的工具我们的大脑的构造是：声音通过听觉区到达大脑的深层部分,神经回路打开。耳朵的能力和振动音一直为们所忽视，但事实是它们是能力开发最重要的工具。人们相信声音疗法能够恢复听力、治愈自闭症和癫痫。这种疗法其实正是强调了听的适重要性。最近有很多研究都在进行，比如听声音治疗疾病和弱听，用声音疗法提高记忆力等等。朗读时声音的振动能够转化为大脑的运动。生物发出的声音一般都是向外发送的，但是朗读和背诵时，它所产生的振动音能够与大脑深层部分发生共鸣，从而在大脑深处引起变化。间脑（丘脑和下丘脑）处于大脑的深层部分，这里集中了所有的神经，它还控制着所有内分泌腺。当我们朗读时，间脑就集中能量变得很宽大，产生新的突触并打开新的回路。这时也就打开了最深层的间脑记忆回路。引发“无意识的力量”音乐、朗读和背诵无意识存在于大脑的深处。一般的时候只有大脑的表层意识来工作，处于深层大脑的无意识受到了压抑，所以无意识的力量不能够自由地发挥出来。但是，无意识中隐藏着巨大的力量，过目不忘或是能够创造出充满感性的优秀作品都是无意识的功劳。引发无意识的力量有很多方法，听觉刺激是其中比较

容易的一种。古典音乐刺激又是听觉刺激里的一种方法。虽然音乐分为很多种，但是古典音乐更适合进行听觉刺激。不光是音乐，朗读和背诵也都能够引发无意识。大量反复的朗读能够让你在不知不觉中进入无我状态，注意力完全集中，意识达到统一，无意识的回路打开。这就是大脑的秘密。下面来介绍一些跟大脑的使用方法有关的大脑生理学知识抑制理论：当大脑的回路集中于某一事物上时，其他刺激便不能传达到大脑皮层里。因为感觉神经回路中的突触（神经之间的连接点）阻止了信息的传递。从大脑皮层到脑干的毛状体之间的神经回路负责完成这种传递抑制。大脑里有一种神经回路，具有传达意识的辨别性感觉。当我们一直朗读或默读时，剩下的只是一些只传递声音的回路，其他的视觉、触觉、嗅觉、时间或空间等所有的感觉都被掩盖了，这就是抑制的工作。打开无意识深处的神经回路是大脑的一个秘密工作，这时通过大脑的浅层测头叶，传达到海马（大脑旧皮层）中与记忆有关的部分中去，听觉刺激就是这样打开大脑回路的。当你背诵文章时，你的大脑中会发生什么事情呢？让我来告诉你吧。不考虑意思、单纯大量背诵是重要的一件事。当你思考所背诵内容的意义时你就开始使用你的左脑了。如果你只是背，这时你的精神非常集中，听觉区开始兴奋，而语言区等其他区域的兴奋被抑制住了。当精神集中于一点时，以前到闹中各自兴奋的不同区域现在就都集中到了这个点上，这时听觉区出现最大的脑电波，在它的周围又有类型相似的波出

MOS管工作原理及其驱动电路

MOS管工作原理及其驱动电路 1.概述 MOSFET的原意是：MOS（Metal Oxide Semiconductor金属氧化物半导 体），FET（Field Effect Transistor场效应晶体管），即以金属层（M）的 栅极隔着氧化层（O）利用电场的效应来控制半导体（S）的场效应晶体管。 功率场效应晶体管也分为结型和绝缘栅型,但通常主要指绝缘栅型中的MOS 型（Metal Oxide Semiconductor FET）,简称功率MOSFET（Power MOSFET）。 结型功率场效应晶体管一般称作静电感应晶体管（Static Induction Transistor——SIT）。其特点是用栅极电压来控制漏极电流，驱动电路简单， 需要的驱动功率小，开关速度快，工作频率高，热稳定性优于GTR，但其电流 容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。 2.功率MOSFET的结构和工作原理 功率MOSFET的种类：按导电沟道可分为P沟道和N沟道。按栅极电压幅值 可分为；耗尽型；当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道，增强型；对 于N（P）沟道器件，栅极电压大于（小于）零时才存在导电沟道，功率MOSFET 主要是N沟道增强型。 2.1功率MOSFET的结构 功率MOSFET的内部结构和电气符号如图1所示；其导通时只有一种极性的 载流子（多子）参与导电，是单极型晶体管。导电机理与小功率mos管相同， 但结构上有较大区别，小功率MOS管是横向导电器件，功率MOSFET大都采用垂 直导电结构，又称为VMOSFET（Vertical MOSFET），大大提高了MOSFET器件 的耐压和耐电流能力。

驱动桥的工作原理

驱动桥的工作原理 驱动桥处于动力传动系的末端，其基本功能有如下三个方面： 1、增大由传动轴或变速器传来的转矩，并将动力传到驱动轮，产生牵引力。 2、通过差速器将动力合理的分配给左、右驱动轮，使左右驱动轮有合理的转速 差，使汽车在不同路况下行驶。 3、承受作用于路面和车架或车身之间的垂直力、纵向力和横向力。 驱动桥的组成： 驱动桥一般由主减速器、差速器、车轮传动装置和驱动桥壳等组成。 1-后桥壳；2-差速器壳；3-差速器行星齿轮；4-差速器半轴齿轮；5-半轴；6-主减速器从动齿轮；7-主减速器主动锥齿轮 对一些载重较大的载重汽车，要求较大的减速比，用单级主减速器传动，则从动齿轮的直径就必须增大，会影响驱动桥的离地间隙，所以采用两次减速。通常称为双级减速器。双级减速器有两组减速齿轮，实现两次减速增扭。 A、在主减速器内完成双级减速 为提高锥形齿轮副的啮合平稳性和强度，第一级减速齿轮副是螺旋锥齿轮。二级齿轮副是斜齿圆柱齿轮。 主动圆锥齿轮旋转，带动从动圆银齿轮旋转，从而完成一级减速。第二级减速的主动圆柱齿轮与从动圆锥齿轮同轴而一起旋转，并带动从动圆柱齿轮旋转，进行第二级减速。因从动圆柱齿轮安装于差速器外壳上，所以，当从动圆柱齿轮转动时，通过差速器和半轴即驱动车轮转动 B、轮边减速： 将二级减速器设计在轮毂中，其结构是半轴的末端是小直径的外齿轮，周围有一组行星齿轮（一般5个），轮毂内有齿包围这组行星齿轮，以达到减速驱动的目的。 优点： a、由于半轴在轮边减速器之前，所承受扭矩减小，减速性能更好（驱动力加大）； b、半轴、差速器等尺寸减小，车辆通过性能大大提高。 缺点： a、结构复杂，成本增加。 b、载质量大、平顺性小（故只用于重型车）。