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哪位高人解释一下电桥电路

来源:www.zuowenzhai.com    作者:编辑   日期:2024-05-28
谁能详细分析一下电桥电路啊!!??,我想了半天也没搞清楚。

主板芯片组又分为北桥芯片和南桥芯片(NF3系列属于单芯片组,因此不存在北、南桥之分。)北桥芯片主要负责对CPU、内存的支持,如支持多少前端总线的CPU和频率多少的内存。南桥芯片则负责对周边设备的支持,如支持多少个USB设备、是否支持SATA硬盘等。很人在选择主板时都通常都只会注意主板的北桥芯片而忽略南桥芯片,这种选购方法是片面的。尽管例如英特尔的主板芯片组产品都会使用固定的搭配,但随着ICH5和ICH6系列芯片组的上市,了解一下主板南桥芯片的区别还是必要的。
目前市场上我们经常的看到的有英特尔平台上ICH4、ICH5、ICH6;VIA平台上的VT8235、VT8237;NVIDIA平台的MCP、MCP-T;SIS平台的SIS963、SIS964等。现在我们就来介绍一下这些南桥芯片。

英特尔平台

ICH4

搭配ICH4南桥芯片的北桥芯片是845E和845PE系列,但是也有部分845E芯片组主板为节约成本而没有选择ICH4南桥芯片,而是选用了ICH2南桥芯片。这主要是由于当时市场上对于USB2.0不重视造成的。
ICH4南桥芯片的编号为82801DB,提供了6个USB2.0接口和两个PATA接口的支持。作为英特尔桌面平台首款支持USB2.0传输的南桥芯片,ICH4对USB2.0接口产品的普及起到了相当大的推动作用。
ICH5和ICH5R南桥芯片的编号分别为为82801EB和82801ER。在ICH4的基础上,ICH5和ICH5R南桥芯片将6个USB2.0接口增加到8个,并且提供了两个SATA硬盘接口。除此以外,在BIOS中还提供了对英特尔HT技术的支持(845PE系列芯片组通过刷新BIOS也可以实现对HT技术的支持。)。ICH5R与ICH5的相比增加对SATA硬盘RAID功能的支持,但是由于其成本较ICH5为高,再加上RAID功能对用户使用的局限性,因此我们在市场上几乎看不到ICH5R南桥芯片。ICH5南桥芯片主要用来与英物特尔875P、865PE、865P、848P北桥芯片搭配。

ICH6系列
ICH6系列是现在代表英特尔最优性能的南桥芯片,共有ICH6、ICH6R、ICH6W、ICH6RW四种。但是由于英特尔在无线市场上的产品由于成本的原因销售不甚影响。因此,支持无线AP功能的ICH6W和ICH6RW已经停产。在市场上销售的仅有ICH6和ICH6R两种。由于其主要是与英特尔的915系列芯片组与925X芯片组搭配,因此在性能方面较前系列产品有很大提高。除支持8个USB2.0接口外,还提供了四个PCI-E X 1接口,并且符合8声道杜比音效的音频输入输出,SATA硬盘接口也增加到了四个,但是仅提供了一个PATA通道。而ICH6R南桥芯片则提供了对英特尔矩阵存储技术的支持,只需使用两块硬盘就可以达到RAID 0 + 1的效果。

VIA平台

VT8235

在VIA平台,现在销售的主力产品只剩下了VT8235和VT8237,而作为低端的VT8235在功能上可说是中规中矩。支持6个USB2.0接口和两个PATA 133硬盘接口。如果主板厂商愿意的话,还可以使用VIA本身所提供的VT1616声卡芯片和VT6103网卡芯片,组成一个全VIA的平台。目前VT8235在市场主要存在于低端市场,在KT400系列芯片组产品上还可以看到它的身影。不过,由于VIA在主板南北桥搭配方面不像英特尔那样诸多限制,因此现在部分KT400芯片组主板上也使用了性能更为强劲的8237南桥芯片。

VT8237
VT8237南桥是现在VIA平台应用最为广泛的南桥芯片,支持8个USB2.0接口和两个SATA硬盘接口。最令人兴奋的是其还可以支持SATA硬盘的RAID功能。这样一来,VT8237南桥芯片可以说是现在市场价格最低的支持RAID功能的南桥芯片。不管是在英特尔CPU平台还是AMD的CPU平台,VT8237都扮演着重要的角色。价格上的优势是VT8237普及率极高的重要原因之一。

NVIDIA

MCP和MCP-T
nVIDIA所推出的NF2芯片组可以说是AMD平台的经典产品。其中的MCP-T南桥芯片的功能也相当强大。除了提供常规的USB 2.0和PATA 100硬盘等功能外。其最大的特点还是整合了APU音效处理单元,拥有NVIDIA独特的SoundStorm剧院品质3D音效,可提供专业的杜比5.1声道音效输入输出。MCP-T南桥芯片是当时市场上音频效果最为优异的产品,但遗憾的是由于成本上的原因在市场上并没有得到普及,并且其不支持SATA硬盘的软肋使其在磁盘性能上落后于VIA的VT8237。MCP南桥是MCP-T南桥芯片的简化版,去掉了APU音效处理单元,因此在成本较MCP-T南桥更低。现在市场上很多NF2芯片组主板都使用了MCP南桥芯片。

Raid MCP和Gigabit MCP

作为MCP南桥芯片的升级版本,RAID MCP新增了对SATA硬盘的支持和SATA与PATA硬盘混合模式的RAID功能支持,并支持RAID 0, 1及0+1模式。而GIGABIT MCP除了拥有RAID MCP的功能之外,还提供了千兆以太网的支持,并且内置了硬件防火墙功能。但功能上的提高同样造成了成本上的增加,并且由于NF3以上芯片组均使用了单芯片设计,RAID MCP和GIGABI MCP南桥芯片只能应用于NF2芯片组系列产品,尽管RAID MCP南桥芯片被部分主板厂商采用,但Gigabit MCP南桥芯片几乎无人问津。

双臂电桥用来测量低电阻,因惠斯通电桥已将电表内阻对电路影响消除,而在测低阻值电阻时要将导线电阻与接触电阻对电路影响减小,因而对惠斯通电桥改进成开尔文双臂电桥。因为没图实在没办法说明原理,仅能对你的问题作定性回答:因为双臂电桥双臂伸出利用的是电压接头接的电阻分得电压,因而若电流接头若靠内,则测得的是被测电阻与接触电阻,因而偏大。

电桥电路

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一般地,被测量是非常微弱的,必须用专门的电路来测量这种微弱的变化,最常用的电路就是各种电桥电路,主要有直流和交流电桥电路。

电桥电路的作用:把电阻片的电阻变化率ΔR/R转换成电压输出,然后提供给放大电路放大后进行测量。

桥路形式

如图1.4.1所示为最常用的电阻电桥,有四个电阻组成桥臂,一个对角接电源,另一个作为输出。

如图所示,电桥各臂的电阻分别为R1、R2、R3、R4,U为电桥的直流电源电压。当四臂电阻R1=R2=R3=R4=R时,称为等臂电桥;当R1=R2=R,R3=R4=R'≠R时,称为输出对称电桥;

当R1=R4=R,R2= R3=R'≠R时,称为电源对称电桥。

图1.4.1 电桥电路 图1.4.2 电流输出型

工作方式

单臂工作:电桥中只有一个臂接入被测量,其它三个臂采用固定电阻;双臂工作:如果电桥两个臂接入被测量,另两个为固定电阻就称为双臂工作电桥,又称为半桥形式;全桥方式:如果四个桥臂都接入被测量则称为全桥形式。

输出方式

电桥的输出方式有电流型和电压型两种,主要根据负载情况而定。

1)电流输出型

当电桥的输出信号较大,输出端又接入电阻值较小的负载如检流计或光线示波器进行测量时,电桥将以电流形式输出,如图1.4.2a所示,负载电阻为Rg由图中可以得

;

所以电桥输出端的开路电压UAB为

(1-4-1)

应用有源-----端口网络定理,电流输出电桥可以简化成图1.4.2a所示的电路。图中E'相当于电桥输出端开路电压Uab,R'为网络的入端电阻

(1-4-2)

由图1.4.2b可以知道。流过负载Rg的电流为 (1-4-3)

当Ig =0时,电桥平衡。故电桥平衡条件为

R1R3=R2R4或

当电桥负载电阻Rg等于电桥输出电阻时,即阻抗匹配时,有

这时电桥输出功率最大,电桥输出电流为

(1-4-4)

输出电压为

(1-4-5)

当桥臂R1为与被测量有关的可变电阻,且有电阻增量ΔR时,略去分母中的ΔR项则对于输出对称电桥, R1=R2=R,R3=R4=R

对于电源对称电桥,R1=R4=R,R2=R3=R'≠R

对于等臂电桥,R1=R2=R3=R4=R

由以上结果可以看出,三种形式的电桥,当ΔR<<R时,其输出电流都与应变片的电阻变化率即应变成正比,它们之间呈线性关系。

2) 电压输出型

当电桥输出端接有放大器时,由于放大器的输入阻抗很高,所以可以认为电桥的负载电阻为无穷大,这时电桥以电压的形式输出。输出电压即为电桥输出端的开路电压,其表达式为 (1-4-6)

设电桥为单臂工作状态,即R1为应变片,其余桥臂均为固定电阻。当R1感受被测量产生电阻增量ΔR1时,由初始平衡条件R1R3=R2R4得 ,代入式(1-4-6),则电桥由于ΔR1产生不平衡引起的输出电压为

(1-4-7)

对于输出对称电桥,此时R1=R2=R,R3=R4=R?/SUP>,当R1臂的电阻产生变化ΔR1=ΔR,根据(1-4-7)可得到输出电压为

(1-4-8)

对于电源对称电桥,R1=R4=R,R2=R3=R'≠R。当R1臂产生电阻增量ΔR1=ΔR时,由式(1-4-7)得

(1-4-9)

对于等臂电桥R1=R2=R3=R4=R ,当R1的电阻增量ΔR1=ΔR时,由式(1-4-7)可得输出电压为

(1-4-10)

由上面三种结果可以看出,当桥臂应变片的电阻发生变化时,电桥的输出电压也随着变化。当ΔR《R时,电桥的输出电压与应变成线性关系。还可以看出在桥臂电阻产生相同变化的情况下,等臂电桥以及输出对称电桥的输出电压要比电源对称电桥的输出电压大,即它们的灵敏度要高。因此在使用中多采用等臂电桥或输出对称电桥。

在实际使用中为了进一步提高灵敏度,常采用等臂电桥,四个被测信号接成两个差动对称的全桥工作形式,如图1.4.3所示。

由图1.4.3可见R1=R+ΔR,R2=R-ΔR,R3=R+δR,R4=R-ΔR ,将上述条件代入式(1-4-6)得

(1-4-11)

由式(1-4-11)看出,由于充分利用了双差动作用,它的输出电压为单臂工作时的4倍,所以大大提高了测量的灵敏度。

图1.4.3 等臂电桥全桥工作方式 图1.4.4 交流电桥



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