Archive for 九月, 2008


1、輸入阻抗

       輸入阻抗是指一個電路輸入端的等效阻抗。在輸入端上加上一個電壓源U,測量輸入端的電流I,則輸入阻抗Rin=U/I。你可以把輸入端想像成一個電阻的兩端,這個電阻的阻值,就是輸入阻抗。

       輸入阻抗跟一個普通的電抗元件沒什麼兩樣,它反映了對電流阻礙作用的大小。

       對於電壓驅動的電路,輸入阻抗越大,則對電壓源的負載就越輕,因而就越容易驅動,也不會對信號源有影響而對於電流驅動型的電路,輸入阻抗越小,則對電流源的負載就越輕。因此,我們可以這樣認為:如果是用電壓源來驅動的,則輸入阻抗越大越好;如果是用電流源來驅動的,則阻抗越小越好(注:只適合於低頻電路,在高頻電路中,還要考慮阻抗匹配問題。另外如果要獲取最大輸出功率時,也要考慮阻抗匹配問題。)

2、輸出阻抗

       無論信號源或放大器還有電源,都有輸出阻抗的問題。輸出阻抗就是一個信號源的內阻。本來,對於一個理想的電壓源(包括電源),內阻應該為0,或理想電流源的阻抗應當為無窮大。輸出阻抗在電路設計最特別需要注意。


      
現實中的電壓源,則做不到這一點。我們常用一個理想電壓源串聯一個電阻r的方式來等效一個實際的電壓源。這個跟理想電壓源串聯的電阻r,就是(信號源/放大器輸出/電源)的內阻了。當這個電壓源給負載供電時,就會有電流I從這個負載上流過,並在這個電阻上產生I×r的電壓降。這將導致電源輸出電壓的下降,從而限制了最大輸出功率(關於為什麼會限制最大輸出功率,請看後面的阻抗匹配)。同樣的,一個理想的電流源,輸出阻抗應該是無窮大,但實際的電路是不可能的。

3、阻抗匹配

       阻抗匹配是指信號源或者傳輸線負載之間的一種合適的搭配方式。

       阻抗匹配分為低頻和高頻兩種情況討論。

       我們先從直流電壓源驅動一個負載入手。由於實際的電壓源,總是有內阻的,我們可以把一個實際電壓源,等效成一個理想的電壓源跟一個電阻r串聯的模型。假設負載電阻為R,電源電動勢為U,內阻為r,那麼我們可以計算出流過電阻R的電流為:I=U/(R+r),可以看出,負載電阻R越小,則輸出電流越大。負載R上的電壓為:Uo=IR=U/[1+(r/R)],可以看出,負載電阻R越大,則輸出電壓Uo越高。再來計算一下電阻R消耗的功率為:

P=I2×R=[U/(R+r)]2×R=U2×R/(R2+2×R×r+r2)

                                    =U2×R/[(R-r)2+4×R×r]

                                     =U2/{ [(R-r)2/R] + 4×r }

       對於一個給定的信號源,其內阻r是固定的,而負載電阻R則是由我們來選擇的。

       注意式中[(R-r)2/R],當R=r時,[(R-r)2/R]可取得最小值0,這時負載電阻R上可獲得最大輸出功率Pmax=U2/(4×r)。即,當負載電阻跟信號源內阻相等時,負載可獲得最大輸出功率,這就是我們常說的阻抗匹配之一

       對於純電阻電路,此結論同樣適用於低頻電路及高頻電路。當交流電路中含有容性或感性阻抗時,結論有所改變(是對於最大輸出功率而言的),就是需要信號源與負載阻抗的的實部相等,虛部互為相反數,這叫做共扼匹配。在低頻電路中,我們一般不考慮傳輸線的匹配問題,只考慮信號源跟負載之間的情況,因為低頻信號的波長相對於傳輸線來說很長,傳輸線可以看成是短線,反射可以不考慮(可以這麼理解:因為線短,即使反射回來,跟原信號還是一樣的)。

       從以上分析我們可以得出結論:如果我們需要輸出電流大,則選擇小的負載R;如果我們需要輸出電壓大,則選擇大的負載R;如果我們需要輸出功率最大,則選擇跟信號源內阻匹配的電阻R。有時阻抗不匹配還有另外一層意思,例如一些儀器輸出端是在特定的負載條件下設計的,如果負載條件改變了,則可能達不到原來的性能,這時我們也會叫做阻抗失配。

  

在高頻電路中,我們還必須考慮反射的問題。當信號的頻率很高時,則信號的波長就很短,當波長短得跟傳輸線長度可以比擬時,反射信號疊加在原信號上將會改變原信號的形狀。如果傳輸線的特徵阻抗跟負載阻抗不相等(即不匹配)時,在負載端就會產生反射。為什麼阻抗不匹配時會產生反射以及特徵阻抗的求解方法,牽涉到二階偏微分方程的求解,在這裏我們不細說了,有興趣的可參看電磁場與微波方面書籍中的傳輸線理論。傳輸線的特徵阻抗(也叫做特性阻抗)是由傳輸線的結構以及材料決定的,而與傳輸線的長度,以及信號的幅度、頻率等均無關。

例如,常用的閉路電視同軸電纜特性阻抗為75Ω,而一些射頻設備上則常用特徵阻抗為50Ω的同軸電纜。另外還有一種常見的傳輸線是特性阻抗為300Ω的扁平平行線,這在農村使用的電視天線架上比較常見,用來做八木天線的饋線。因為電視機的射頻輸入端輸入阻抗為75Ω,所以300Ω的饋線將與其不能匹配。實際中是如何解決這個問題的呢?不知道大家有沒有留意到,電視機的附件中,有一個300Ω75Ω的阻抗轉換器(一個塑膠封裝的,一端有一個圓形的插頭的那個東東,大概有兩個大拇指那麼大)。它裏面其實就是一個傳輸線變壓器,將300Ω的阻抗,變換成75Ω的,這樣就可以匹配起來了。這裏需要強調一點的是,特性阻抗跟我們通常理解的電阻不是一個概念,它與傳輸線的長度無關,也不能通過使用歐姆表來測量。為了不產生反射,負載阻抗跟傳輸線的特徵阻抗應該相等,這就是傳輸線的阻抗匹配,如果阻抗不匹配會有什麼不良後果呢?如果不匹配,則會形成反射,能量傳遞不過去,降低效率;會在傳輸線上形成駐波(簡單的理解,就是有些地方信號強,有些地方信號弱),導致傳輸線的有效功率容量降低;功率發射不出去,甚至會損壞發射設備。如果是電路板上的高速信號線與負載阻抗不匹配時,會產生震盪,輻射干擾等。

當阻抗不匹配時,有哪些辦法讓它匹配呢?第一,可以考慮使用變壓器來做阻抗轉換,就像上面所說的電視機中的那個例子那樣。第二,可以考慮使用串聯/並聯電容或電感的辦法,這在調試射頻電路時常使用。第三,可以考慮使用串聯/並聯電阻的辦法。一些驅動器的阻抗比較低,可以串聯一個合適的電阻來跟傳輸線匹配,例如高速信號線,有時會串聯一個幾十歐的電阻。而一些接收器的輸入阻抗則比較高,可以使用並聯電阻的方法,來跟傳輸線匹配,例如,485匯流排接收器,常在資料線終端並聯120歐的匹配電阻。

       為了幫助大家理解阻抗不匹配時的反射問題,我來舉兩個例子:假設你在練習拳擊——打沙包。如果是一個重量合適的、硬度合適的沙包,你打上去會感覺很舒服。但是,如果哪一天我把沙包做了手腳,例如,裏面換成了鐵沙,你還是用以前的力打上去,你的手可能就會受不了了——這就是負載過重的情況,會產生很大的反彈力。相反,如果我把裏面換成了很輕很輕的東西,你一出拳,則可能會撲空,手也可能會受不了——這就是負載過輕的情況。另一個例子,不知道大家有沒有過這樣的經歷:就是看不清樓梯時上/下樓梯,當你以為還有樓梯時,就會出現負載不匹配這樣的感覺了。當然,也許這樣的例子不太恰當,但我們可以拿它來理解負載不匹配時的反射情況。

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Q:什麼是電流控制器件?
A
:如果這個器件的輸出參數大小和輸入的電流參數大小有關,就叫該器件是電流控制器件,簡稱流控器件

     “電流控制器件輸入的是電流信號,是低阻抗輸入,需要較大的驅動功率。例如:雙極型電晶體(BJT)是電流控制器件、TTL電路是電流控制器件


Q:什麼是電壓控制器件?
S:如果這個器件的輸出參數大小和輸入的電壓參數大小有關,就叫該器件是電壓控制器件,簡稱壓控器件     “電壓控制器件輸入的是電壓信號,是高阻抗輸入,只需要較小的驅動功率;例如:場效應電晶體(FET)是電壓控制器件、MOS電路是電壓控制器件。

Q:為什麼BJT是電流控制器件而FETMOS是電壓控制器件?
SBJT是通過基極電流來控制集電極電流而達到放大作用的;而FET&MOS是靠控制柵極電壓來改變源漏電流,所以說BJT是電流控制器件,而FETMOS是電壓控制器件。

ripple 電容是 for 穩壓用! ripple 的產生是因為 AC->DC or DC->DC 時, 透過全/半橋 or PWM 訊號充放電時產生的電壓差, 要加上如水塔原理的電容來維持電壓的穩定. 當然 , 電容值越大, trace 上的電壓越穩, 越不怕抽電流! 若是有 ripple 的 issue 時, 加上大容值的電容就對了! ex: 47u -> 100u -> 200u …etc

旁路電容是率雜訊的! ex: 19V -> 10V / 5V 的 buck 電路, switch 的 source 端的 trace 必然會因為 switch 的開關造成雜訊(通常此頻率大約是k級, 不會像M級的來影響EMI). 這時可以加上小容值的旁路電容來濾掉雜訊! … 越高頻的雜訊要用越小容值, 越低頻的雜訊要用越大的容值! ex: M 頻級的雜訊要用到 pico 級的電容! k頻級的雜訊要用u級的電容!

Bead

一般來說, 在電路設計初期, 為了讓電流穩定, 會在電源處串一個 bead ; 若在其它的地方有改善電源 or 要為了 cost down, 通常是可以把這些個 bead 拔起來改裝上 0 ohm 的電阻.

可是在訊號處,尤其是類比訊號, 是不可以隨便把這 bead 亂拔的! ..這 bead 的電感值及其配合的電阻, 多是特別 tune過的! 在訊號送進ADC 時, 是必須要特別在這電路上做調整! 否則可能會有phase 差的 issue產生 !

記下來吧!

轉載自 http://www.eettaiwan.com/ART_8800131476_644847_6b0ed61d.HTM

John Goldie
介面應用工程師
National Semiconductor公司

LVDS最初是為了替代高必vECL線性驅動技術而發展的。藉由降低必v,該技術可提高ECL的有限特性,如普通電源供電、高整合度與低成本IC封裝的相容性等。LVDS是ANSI/TIA/EIA-644-A中定義的開放標準,可以抑制高達±1V的共模噪音,這種噪音可能是耦合噪音,也可能是匯流排節點之間接地零電平的差值引起。LVDS的差分特性使其具有很強的噪音容限,不需要對驅動器和接收器的電源電壓作任何限制,所以經常看到驅動端採用5V供電而接收端採用3.3V的設計。後來,美國國家半導體和日本幾家筆記型電腦廠商合作,共同定義了FPD-Link標準,並生產出樣品。該組樣品經過廠商成斥梐ㄚ寣A使XGA顯示正式邁入筆記型電腦領域中。據統計,採用XGA解析度或更高標準的筆記型電腦95%都採用了LVDS介面。

FPD-Link成左滬n素是它做了很大的突破,在SVGA級的顯示器剛問世時,顯示器所需要的畫素頻寬約為720Mbps左右,當時採用 CMOS單點匯流排,包括18位元數據線;三位控制信號線及一位時脈信號。要在筆記型電腦中實現22位元匯流排並不容易,同時由於3V或5V的供電電壓以及傳輸線負載的原因,弁茷黹炕C另外,由於採用單端傳輸方式,其噪音容限低。而因為電壓織T、輸出電流幅度以及傳輸線路的緣故其EMI高。一般需要外加電阻、電容來降低EMI干擾,但是這會佔用主機板空間,增加系統成本。增加匯流排寬度來提高傳輸速率的傳統辦法已經不能適應市場的發展。

隨著筆記型電腦巿向輕薄短小的趨勢發展,從主機板到顯示器的匯流排也要求越來越窄。採用FPD-Link則能解決這個矛盾,LVDS晶片組將18位元的RGB信號和控制信號及時鐘轉換為3對LVDS數據和時鐘。該方式有幾個優點:匯流排由原來的22根變到現在的8根線,而對於主機板來說,可以取消以前必要的電阻和電容,降低了成本和PCB空間。在顯示器上,FPD-Link接收電路將接收到的串列信號進行平行處理,恢復畫素數據和向時序控制器(TCON)提供控制信號。FPD-Link元件的弁鉈媢洠ㄨ?。

另外,LVDS也逐漸演進為LDI標準。該標準由NS及TI於1998年6月向VESA組織提出,LDI更進一步加強了FPK-Link 的傳輸速率及線性驅動能力,支援的畫素速率由原來的65MHz提高到112MHz,而LDI晶片也設計為雙畫素元件,這意味著該晶片具有8條串列通道,可支援48位元的畫素,通道數加倍,頻寬加倍。較高的時鐘和雙畫素特點可以支援高達5Gbps的傳輸率,因而能支援XGA、SXGA、USCA、HDTV,甚至QXGA平板顯示器。LDI晶片組的弁鉈媢洠ㄨ?。

其它晶片增強弁鄍]括用戶可選的預加重、數據淨載荷的直流均衡、相位校正等。這些弁鄍i以使傳輸距離達到10米,在XGA的某些應用中甚至可以達到20米。

預加重處理可以提高輸出電流,抵消長電纜線傳輸中所造成的低通效應,在電纜遠端的接收器中可以看到清晰的視圖。預加重不會佔用任何匯流排頻寬,每個數據位仍然傳輸一個畫素位或控制資訊。對於長度超過5米的長電纜還可採用直流均衡處理來改善傳輸特性。藉由直流均衡處理可以避免信號傳輸的碼間干擾(ISI),使視圖不會閉合(Y碼間干擾小)。否則,如果傳輸長串的“1”或“0”時,在電纜的電容效應作用下,當從信號狀態轉換時將很難迅速達到接收器要求的閘限電平。發送器藉由比較發送數據幀和已發幀監測數據。對於接收端的解碼則很簡單,藉由檢測一個標誌位址,確定是否採用了直流均衡,並將數據恢復到最初的序列狀態。

直流均衡也能使長電纜遠端信號的視圖張開,但代價是標誌位不能再用作傳輸畫素信號,因此每7位元中只有6位元用作傳輸有效信號,效率達到 86%。而LDI(在不使用直流均衡的情況下)和FPD-Link每7位元就傳送7位元有效資訊,所以可以達到100%的效率。採用其他的方法效率更低,如8位元/10位元(每10位元只能傳送8位元有效資訊)的傳輸方式,效率只有80%。

在釵h長距離連接中,常採用具有成本低、線材尺寸小以及佈線靈活等優點的雙絞線。雙絞線通常只有一層屏蔽,但雙絞線傳輸存在信號相位失真的問題,這個失真定義為電纜兩條線的長度差值的函數,中心線對比周邊的線對長,這將影響將串列數據轉換為平行數據的正確性。對於不同的系統,FPD- Link的時鐘和數據線的相位差應保持在200ps到400ps之間,這對於筆記型電腦12英寸左右的連接長度是足夠的,甚至還能滿足連線長達幾米的應用中。在直流均衡模式下,LDI晶片組能自動實現在空閑間隙修正信號相位失真,最高可以達到±1位時間的相位差。這對於採用長達5米的低成本雙絞線很有用。

LVDS與TMDS的比較

FPD-Link和LDI使用的LVDS物理層與DVI介面使用的TMDS最小躍遷差分信號(Transition Minimized Differential Signaling)物理層相比容易產生混淆。要注意以下幾點的差別。

a 輸出驅動器的差別

LVDS是推挽式的電流驅動器,電流從電纜的一端流入從另一端流回,因此在一對雙絞線中電流大小相等方向相反,這種設計可以用來驅動雙絞線、雙軸線等,產生的EMI(電磁干擾)較小。TMDS雖然也是差動式的設計,但是電流在兩端之間流動,其中直流電流只在線對的一邊流動,因此要注意電源線與地線靠近,這樣可以減小EMI。所以一般建議在雙軸電纜的每對線上使用屏蔽層來屏蔽EMI,同時也提供了一個返回通路。屏蔽層增加了電纜的成本。

b 絞線對數和屏蔽方式

對於每個畫素6位元的應用中,如果用LDI或FPD-Link介面則需要3對數據線和一條時鐘線,而用DVI也需要三對數據線加上一條時鐘線。

對於每個畫素8位元的應用中,採用LDI或FPD-Link介面需要4對數據線加時鐘線,而使用DVI只需要3對數據線加時鐘。

在8位元雙畫素的應用中,使用LDI介面需要8對數據線和時鐘,而採用DVI只要6對數據線加時鐘信號(如果採用雙IC則需要兩個時鐘信號)。

針對不同的應用,DVI和LDI用相同的電纜線對數或前者比後者少1到2對。但電纜成本並不僅與線對數目有關,線的結構以及屏層蔽數量都直接影響成本。由於雙軸電纜每一對線都需要一個屏蔽層,所以在LVDS中使用雙絞線比使用雙軸電纜便宜。

c 單時脈周期內數據的位數

每一時脈周期內傳輸的數據位數越低,則表示數據位寬度越寬,IC對較寬數據位處理時具有更大的採樣餘量,以及更大的電壓和溫度限制。此外,信號頻率低,噪音頻率也低,弁茪]小。例如,在162MHz的時鐘頻率下,LDI數據位寬度為892ps,而DVI數據位為625ps,理想的數據位餘量為位寬的一半,分別為446ps與312ps。必須減去發送器脈衝位置變化、傳輸抖動、內部連線延遲等因素。由於存在這些因素,因而有“ps”數越高越好的說法。這兩種時序如圖3所示。

d代碼頻寬

在直流均衡模式下LDI,效率為86%,而DVI只有80%。由於編碼開銷,160MHz雙畫素DVI應用中,要發送1.92Gb非RGB畫素的無用數據資訊。

e 躍遷最小化

由於LDI在單時脈周期內傳送7位元,傳輸速率低,在傳輸有效數據時LDI並不會降低躍遷次數。在空閑期間,LDI晶片組發送控制位(包括行、場同步信號VSYNC和HSYNC以及DE),並執行信號校正。注意到此處每幀中僅有兩次時鐘信號沿躍遷。

而DVI僅在傳輸有效數據時會最小化躍遷次數。在空閑時間內DVI傳輸的位串最大化躍遷次數,因而在CRT相容的時鐘下,在空閑時間內每對線達到最大的8次躍遷。這會增加弁茖矇霈囍b有效數據傳輸期間的增益。對某些狀態的研究表明,在典型數據模式下,將空閑時間計算在內,LDI比DVI有更少的躍遷。

LDI具有較低的數據轉換速率,而且相對於DVI來說設計上較為簡單,因此弁虒C。弁荍C是FPD-Link的重要特點。在提高整合度的同時並沒有增加弁荂C

LVDS的未來趨勢

基於LVDS的FPD-Link已經成為筆記型電腦顯示介面標準的事實。已經有幾家GUI晶片供應商能提供主流應用的整合發送器。接收器整合了時序控制器,取消了FPD-Link到TCON間的CMOS單端介面,因而分離接收器的應用越來越少。這種整合設計減小了EMI、封裝以及TFT顯示模組的成本和弁荂C此外,美國國家半導體還建立了基於LVDS的低織T差分信號標準RSDS,該標準將LVDS的性能特點應用到平板顯示器的列驅動電路與 TCON的晶片的連接上。它在弁荂B噪音等方面有進一步改善,為LVDS在顯示技術領域提出了新的應用機會。

PLL, 鎖相迴路. 解釋名辭如下 :

來源 :http://tw.knowledge.yahoo.com/question/?qid=1004121400812

PLL原理

新一代時脈產生器架構中最主要的核心,少不了相位鎖定迴路〈Phase Locked Loop,PLL〉這個部分。鎖相迴路發展至今已有幾十年的歷史了,大部分用來作為對時脈或頻率的精確控制,舉凡電視收音機等無線電波的頻率調諧或是CD與PC等數位產品的時脈控制的場合,皆可使用PLL來設計頻率控制迴路,以簡化電路的複雜度,增加精確性。
(圖1. PLL的基本架構,請詳見元件科技雜誌十一月號內文)
PLL的主要原理,基本是一種類似運算放大器般的負回授電子電路結構,如圖1所示,PLL主要有兩個輸入端,分別是〈參考輸入頻率盪晶體作為基準參考,與〈回饋輸入頻率,Fvco〉,共同連接到PLL內部的第一個元件〈相位/頻率檢知器,Phase/Frequency Detector,PFD〉。相位/頻率偵測器會比較參考頻率與回饋頻率兩者間的差別,檢測出兩者間的相位與頻率的差異量,當參考頻率高於回饋頻率時,PFD Up端會輸出Up脈波;反之若是參考頻率低於回饋頻率時,PFD Dn端會輸出Dn脈波。相位/頻率偵測器產生的脈波信號隨後經由〈電流控制器,Charge Pump〉與〈迴路濾波器,Loop Filter〉,轉換成為最後一階〈電壓控制振盪器,Voltage Controled Oscillator VCO〉的控制電壓,產生Fvco時脈訊號的輸出。
此時若是輸出的時脈訊號直接連接的負回授頻率輸入端,就形成了所謂的「相位鎖定迴路」,輸出端所送出的回饋輸入頻率(Fvco)的時脈訊號將會被用來鎖定參考輸入頻率(Fref),永遠與參考頻率同步保持一致的相位與頻率狀態。當回饋輸入頻率(Fvco)與參考輸入頻率(Fref)的頻率與相位一致時也就是整個相位迴路已經鎖定了(Locked)。
時脈產生器藉著PLL的相位鎖定特性,於PLL的兩個輸入端與輸出端,若將參考輸入頻率(Fref)與回饋輸入頻率(Fvco)之後分別接上除頻電路,如上圖中的P、Q、R。當PLL處於穩定鎖定的狀態時,PFD的兩的輸入端頻率與相位應為相等,故
Fref / Q = Fvco /P
所以
Fvco = Fref * P / Q
因為實際的輸出端還有一個除頻電路R,所以時脈產生器的輸出頻率就會變成
Fout = ( Fref * P ) / ( Q * R )
數位電路的設計工程師們,藉由改變時脈產生器中除頻電路的參數搭配,變動P,Q,R之間的比率,便可以很容易的由一個基準的參考頻率訊號源,產生出電路中所需要的各種頻率時脈訊號。
PLL在時脈電路中,除了應用在時脈產生器之外,還可以發揮其相位鎖定的特性,進而延伸發展出各種時脈電路相關的應用元件。

偏振

偏振(polarization)描述了一個均勻平面波在空間中一個固定點上的電場強度變化,是空間及時間的函數。
偏振可以用二維向量來描述,可以是x及y的分量,也可以是以左旋及右旋(見 偏振光的種類 )來說明 。

反射光的偏振性

偏振光

光是一種電磁波, 一般的光線在前進時,電磁振動方向四面八方都有。如果電磁振動只發生在一個平面內,亦即電場振動方向及磁場振動方向固定的光稱為偏振光。其電場方向便稱為光的偏振方向。

偏振光的種類

1. 線偏振光 – 電場振動方向不隨時間變化的偏振光。

2. 橢圓偏振光– 電場振動方向的兩個正交分量相位、振幅不相同,形成橢圓偏振光。

3. 圓偏振光 – 光波電場振動方向的兩個正交分量相位不相同而振幅相同,形成圓偏振光。

偏光器

偏光器可用來吸收某一方向之線偏振光,而輸出與其相垂直的線偏振光。可用偏光器來選擇某一特定方向之偏振光,已偏振化的光再經過一個偏光器時可全部通過或部分通過,視第二個偏光器的方向而定。

以圖說明偏光器的弁?

照相機偏光鏡

偏光鏡的全名是偏振光濾色鏡(Polarized-light filter),簡稱PL鏡。顧名思義,偏光鏡的作用就是使偏振光線通過的濾鏡。

由於濾光鏡本身的特性,可以過濾一些因反射或散射所造成的光線,所以具有消除非金屬表面的反光和增強色彩飽和度的作用。因偏光鏡鏡面塗膜的關係,有些光會產生干涉現象而加強藍色光。所以,偏光 鏡一般用在
1. 風景攝影上,凸顯藍天白雲的效果.
2. 消除水面反光.
3. 消除雪地散射光.
4. 增加色彩飽和度.
5. 加強藍色效果.
6. 可以有較好的景深、有層次感

波片sheet polarizer

是一種具雙折射性質的光學元件。光通過此元件時,電場沿某一方向(F 軸,快軸)振動的光速度較快,而電場沿與此方向相垂直之方向(S軸,慢軸)振動的光速度較慢。於是當此二方向之光要通過此光學元件時會產生相位差,若此相位差恰等於四分之一波長時,稱此光學元件為四分之一波片。若此相位差恰等於二分之一波長時,稱此光學元件為二分之一波片。四分之一波片及二分之一波片是利用此雙折射光學元件之厚度來控制,並且二個電場振動方向產生之相位差與通過此元件之光波長有關,不可任意調換使用。

二分之一波片half-wave plate:
線偏振光通過1/2波片後還是線偏振光。

四分之一波片quarter-wave plate:
線偏振光通過1/4波片後有三種情形—
線偏振、橢圓偏振、圓偏振(入射偏振方向與快軸夾45°)。

散射光的偏振性

散射光的偏振性圖解….太陽光散射的偏振性

布魯司特角Brewster’s angle:

由一折射率為n1的介質進入折射率為n2的介質,若其入射角
Θ=tan-1(n2∕n1),則偏振態位於入射面(入射線與法線構成者)上之光,其反射率為零,此角稱為布魯司特角。

將一玻璃平板置於一適當位置上,當有一平行光入射此玻璃板時,會產生反射光與折射光的偏振方向相互垂直的情況,則此時的入射角度稱為布魯司特角。如果此處反射光是被平行偏振的話,則折射光就被垂直偏振。可應用在雷射系統中使激發出的雷射光達到同一偏振方向。

雙折射現象

光在各向同性( isotropic )介質中(ex. 水、玻璃),光將沿折射定律所定的方向傳播。但在各向異性( anisotropic )的介質(ex. 方解石)會有一條光線被折射成二條光線的光學雙折射現象。
雙折射晶體內存在二個軸,互相正交。一為快軸,一為慢軸。光入射於晶體時會被分解為沿這二個軸偏振的光—沿慢軸偏振光稱 ordinary light,沿快軸偏振光稱 extraordinary light,而這二分解的光會以不同的速度前進(因為沿這二個軸方向的折射率不等,n快軸<n慢軸),如果入射光與晶體面有一定的角度,則這二個分解的光的折射角也會不同,形成雙折射現象。這二束離開晶體的光是互相垂直的線偏振光,而雙折射分開的距離隨晶體的厚度而定。

光隔離器

光隔離器控制光在一定方向傳播。
做法:將線偏振光通過1/4波片後會便成圓偏振光,經過鏡子反射後,圓偏振方向會反向,循原路再經過1/4波片,圓偏振光會再變回線偏振光,只是偏振方向與原來的線偏振方向垂直,而無法通過偏振片,達到光隔離的效果。

圖片我不會放~你到網站看^^
參考資料
http://www2.nsysu.edu.tw/optics/polarizer/polarization.html

何謂偏光板

http://tw.knowledge.yahoo.com/question/?qid=1004123100752

偏光板的源由:
大約70年前(西元 1929年) 在 美 國 發 明 了 偏 光 板 , 並 申 請 專 利 , 偏光板大部分被運用於(顯微鏡﹑飛行員鏡片及太陽眼鏡…) 也用於軍事及 科學上, 傳 言 飛 行 員 利用 偏 光 板找尋到 水底下 沉沒的船隻 及 潛水艇, 於1937年後,偏光板被大量生產及運用,並利用自動化設備來製造,且讓它大 量商品化。

偏光板的種類:
1. 玻璃偏光板
2. TRI ACETATE 偏光板
3. POLY CARBONAT 偏光板(簡稱 P.C .偏光板)
4. POLY. METHYL . METH. ACRYLATE (簡稱 P.M.M.A)
康德偏光板採用光學級的 POLY. METHYL .METH. ACRYLATE ( P.M.M.A ) 偏光板 以上四種材料各有各的優點,但光學上的嚴格的要求下,康德偏光板則採用(P.M.M.A) 的材料來製造,因 (P.M.M.A) 的耐候性卓越於其它材料 ,它的透光率高達 93% 是理想 的光學材料。
什麼是偏光:
太陽光無論碰觸到任何物體都會自然反射及折射產生眩光, 這樣的強光會造成刺眼及眼睛的疲勞。
光板的用處:
讓反射及反覆曲折的太陽光線於同 一 方向透射 , 所以利用偏光板過濾後看出去 的視野可以減低刺眼 ,特別是 反射光線﹑ 眩光﹑ 曲折光 , 若使用偏光板過濾後 可以減低刺眼延長可視距離,特別是開車時使用康德偏光板可看到的視野更寬廣
偏光板原理:
讓自然光中的亂反射的光線﹑眩光及物體反射光,能有效的阻絕掉,偏光板的內部 結構於 1c㎡裏面就有30萬條肉眼看不到的直線分子排列體,並排列於同一個方向, 讓光線偏極化取得柔和光線,利用偏光板的來看物體會更清晰鮮明,反之當太陽光 接觸到水面﹑地面﹑平面反射時,因直線震動的偏光光線的關係所以難看清物體, 利用偏光板過濾直線震動的光源特性,並利用分子排列的水平線,重新調整吸收光 線的方向,來消除乾澀﹑不清楚及刺眼的光線。
偏光板及UV400的關係:
太陽裏散發出來的光線裏有: 可視光線﹑紅外線﹑紫外線等三種,當中以紫外線 會對人體的 皮膚 ﹑眼睛……….等, 造成嚴重傷害, 太陽光所釋放出來的光線裏 IR ( Infra-red )紅 外 線 ( 750mm) 以上,可 視 光線 ( Visble light lay)(310- 780mm ) 紫外線又分為:UVA ﹑UVB﹑UVC( 310 mm )以上,青光( Blue light )其中 UVA﹑ UVB﹑UVC 是有害光線,如果長時間曝曬會造成身體的損壞, UVB 是對視力有 嚴重影響,( Tanning Ray )是燒黑皮膚的光線,大部份眼角會吸收此種 UVB 光線 所以一定要阻絕掉此種光源。
一般色板與偏光板的區別:
一般市面上的有色板塊只有透過染色過程,將其板塊染色變暗,太陽光中的眩光﹑ 物體反射光﹑強光 無所不在,如汽車玻璃﹑水波﹑雪地﹑路面的眩光造成來自 太陽直射之強光時時干擾人類眼睛視力,使人無法看清物體,一般有色板塊完全 無法消除這些惱人光線,反之康德偏光板卻能徹底消除各種眩光﹑強光﹑物體 反射光,只讓單一方向的光波通過,使視野更加鮮明 。
參考資料
http://www.contact-polarized.com.tw/polarized.htm

偏光板的應用
http://tw.knowledge.yahoo.com/question/?qid=1005010403550

偏光板原理係將一般不具偏極性的自然光轉變成偏極光,當沒有偏光板時,光線可自由進出液晶槽,不受外加電場的影響,但在上下層各外加偏光板後,光線的透過就可用外加電場加以控制,使得視覺上可以感受到明暗的變化,由此可知,偏光板弁鄑Y在於將非偏極光轉為偏極光,而液晶顯示器就是利用此偏極光加上液晶扭轉特性來達到控制光線的通過與否,形成明暗。

偏光板基本結構是由幾層厚度僅數十μm薄膜材料貼合而成,其中最主要的偏光子是利用透光性良好的高分子薄膜(常用PVA,聚乙烯醇)吸附上二色性物質(碘系、染料性等) ,幾秒內使碘離子或染料擴散滲入內層的PVA中,微熱後用人工或機械拉伸,直到數倍長度,且在變長的同時也將變得又薄又窄,原本PVA分子為任意角度無規則性分布,受力拉伸後分子就逐漸偏轉於作用力方向上,而附著在PVA上的碘離子或染料也就隨之有方向性,因此可吸收平行於其排列方向的光束電場分量,只讓垂直方向的光束電場分量通過,另外,在偏光子兩側有保護層,由於PVA膜在經過延伸之後,通常機械性質會降低,變得容易破碎,因此在偏光基體(PVA)延伸完後會在兩側貼上三醋酸纖維素(TAC)所組成的透明基板,作為支撐保護偏光子且防止回縮,再則現多數15吋以上之TFT LCD產品均會要求再貼上一層光學補償膜以增加偏光板的廣角弁遄A最後在外層再加上一層離型膜及保護膜,以便與液晶槽貼合。

偏光板製程上較困難之處在於如何做出一片完全無缺點的偏光板,尤其是現顯示器產品尺寸有日益變大的現象,尺寸愈大耗損難度也墊高,製程良率將進一步降低,另外,現顯示器薄型化發展為趨勢之一,目前偏光板主流產品整體厚度約255um,未來主流為175um,未來趨勢將強調愈來愈薄,由於產品愈薄愈難作,不僅是材料較貴且良率也較低,因此偏光板廠商如何在更大尺寸及更薄產品製造上保持一定良率為考驗之處。

偏光板為LCD顯示明暗之主要關鍵材料
參考資料
http://intra.yuanta.com.tw/PagesA2/hot_issue/9205TFT%20LCD.html

簡單說,TFT-LCD面板可視為兩片玻璃基板中間夾著一層液晶,上層的玻璃基板是與彩色濾光片 (Color Filter)、而下層的玻璃則有電晶體鑲嵌於上。當電流通過電晶體產生電場變化,造成液晶分子偏轉,藉以改變光線的偏極性,再利用偏光片決定畫素(Pixel)的明暗狀態。此外,上層玻璃因與彩色濾光片貼合,形成每個畫素(Pixel)各包含紅藍綠三顏色,這些發出紅藍綠色彩的畫素便構成了面板上的影像畫面。

另可參考
http://www.plasma.com/classroom/what_is_tft_lcd.htm
http://www.toppoly.com/Toppoly/tw/Technology/TFT.asp