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本文是磁滞系列文章的第二篇，解释了工程系统中发现的两种磁滞类型。

在前一篇文章中，我介绍了磁滞的概念，并解释了磁滞系统的输出如何依赖于输入的当前状态和系统的历史。在这篇文章中，我想提供一个更完整的理论图片，通过检查率依赖和率无关磁滞之间的差异。我们还将研究磁滞和功耗之间的关系。

磁滞和延迟

之前，我引用了磁滞的四个定义。我们当时讨论了其中两个，现在我们将讨论另外两个：

“由于产生效应的机制发生变化而引起的观察效应变化的磁滞”，《牛津电子与电气工程词典》。

“由于摩擦等阻力导致的预期值的磁滞效应”—牛津化学工程词典。

这里描述的延迟和磁滞效应主要与所谓的速率相关磁滞有关。我之所以说“所谓”是因为延迟响应可以是简单的正弦相位磁滞。在我看来，这不符合真正的磁滞。

然而，这个术语背后的逻辑如下：与速率相关的磁滞取决于变化率，换句话说，就是输入信号的频率。在特定频率下，速率相关磁滞效应会更为明显。

例如，低通滤波器会导致相位磁滞。如图1所示，该相位磁滞并非在所有频率下都相等。相反，输入到输出相位延迟的幅度从零开始，并随着输入频率的增加而增加。因此，低通滤波器的相位磁滞表示与速率相关的磁滞。

低通滤波器的正弦相位磁滞。

图1。低通滤波器的相位磁滞。

与速率无关的磁滞，这是我们在上一篇文章中主要讨论的，会产生不受输入频率影响的效果。速率无关磁滞的一个例子是比较器，其具有用于增加输入信号和减少输入信号的单独阈值。无论输入频率如何，这些单独的阈值都会影响输出行为。

磁滞理论中时滞与系统历史的协调

“延迟”的定义与“系统历史”的定义并不一致，因为我们可以将与速率无关的磁滞视为与速率相关的磁滞的更极端形式。让我们看一看图2，它再现了前一篇文章中的数字磁滞图。

磁滞作为传递函数而不是曲线。

图2。“数字”磁滞。

我们可以在这里看到，当增加的输入超过较低的阈值时，输出不会改变状态。它也不会在两个阈值之间的中点改变状态，我们期望阈值位于没有磁滞的情况下。这种类型的磁滞会产生延迟，但也会产生更为显著的非线性行为。

例如，假设我们使用的是5 V供电的逻辑门，输入电压从0 V开始逐渐增加。在没有磁滞的情况下，我们可能期望阈值为2.5 V。但是，如果门设计有磁滞，实际阈值可能为2.25 V和2.75 V。在这种情况下，当输入达到2.5 V时，输出将不会转换-它必须达到更高的阈值2.75 V。

这构成了对输入刺激的预期反应的延迟。然而，我们需要认识到，如果输入从未达到更高的阈值，那么输出将永远不会转换，这不仅仅是一个延迟。如果输入减少且从未达到较低阈值，则输出也不会转换。

磁滞和功耗

上面提到的一个定义是指由“摩擦等阻力”引起的磁滞。在结束之前，我想对这个细节进行评论。

在机械系统中，摩擦是无意识功率耗散的普遍来源。电系统中的磁滞也是导致能量浪费的“电阻”来源。例如，考虑一个交流信号驱动一个磁性元件，如铁芯变压器。信号必须提供额外的能量，以响应磁性材料的固有磁滞。

更严重的磁滞趋势需要更多的额外能量。材料磁滞曲线中两条曲线所包围的区域对应于不需要的功率耗散量。

实际上，这种功耗并不总是不需要的。由于铁氧体具有很强的磁滞特性，所以我们在电源或USB电缆周围看到的铁氧体环能够抑制高频噪声（图3）。交流噪声信号与铁氧体材料之间的相互作用导致噪声能量以热的形式耗散。

铁氧体磁滞曲线。

图3。铁氧体磁滞曲线。

你们可以阅读更多关于电磁学和磁滞回线在第14章的所有关于电路电气工程教科书。

下一篇

在这篇文章和上一篇文章中，我们关注磁滞的基本理论。下一次，我们将探讨磁滞在电子电路中的实际意义。

关键词： 磁滞 电气工程 功耗