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電路設(shè)計(jì)論文范文第1篇

對于守時(shí)系統(tǒng)而言首先要保證系統(tǒng)硬件部分具有良好的穩(wěn)定性與可靠性，并且生存能力優(yōu)秀。經(jīng)由守時(shí)系統(tǒng)得到的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間可滿足授時(shí)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)我國守時(shí)系統(tǒng)需要與國際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間匹配結(jié)合，在開發(fā)過程中應(yīng)當(dāng)汲取國外授時(shí)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)從而得到具備特色的自主守時(shí)系統(tǒng)。在系統(tǒng)計(jì)算過程中要保持時(shí)間尺度均勻并使其處于穩(wěn)定態(tài)，同時(shí)使UTC可被精確控制。另外需要構(gòu)建出專門性的性能測試平臺，使對比試驗(yàn)可正常開展?？傊貢r(shí)系統(tǒng)無論是在工業(yè)發(fā)展還是經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中均發(fā)揮了重要的作用，它也受愈來愈受到國家重視。

2守時(shí)電路設(shè)計(jì)分析

在本研究中借助GPS體系作為基本授時(shí)體系，因此需要在系統(tǒng)中置入GPS接收機(jī)。GPS接收機(jī)的功能主要體現(xiàn)于兩方面，首先它可以對精確時(shí)間進(jìn)行有效輸出，另外得到相關(guān)的時(shí)間質(zhì)量信息，同時(shí)可獲取標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號。通常情況下將GPS位置精度設(shè)置為10m，將時(shí)間精度設(shè)定為1us，而速度精度則設(shè)定為0.1m/s，更新頻率為1HZ。另外熱開機(jī)時(shí)間可設(shè)定為1s，暖開機(jī)時(shí)間為38s，冷開機(jī)時(shí)間為42s。工作電壓按照實(shí)際要求進(jìn)行匹配。

在系統(tǒng)中加入晶振（MV180），該晶振標(biāo)準(zhǔn)頻率為10MHZ，穩(wěn)定性低于1*10^-10，工作電壓為12V，外部工作電壓為0至5V，參考電壓為5V，工作溫度范圍為-10至60℃，穩(wěn)定性為±2*10^-10，老化率為±3*10^-8/y，預(yù)熱時(shí)間精度低于±1*10^-8（25℃以下），預(yù)熱階段峰值電流消耗應(yīng)低于700mA，靜態(tài)電流消耗應(yīng)低于250mA（25℃以下）。另外置入特定芯片使守時(shí)電路工作得到進(jìn)一步優(yōu)化，芯片選取DAC7512，該芯片電壓需求較低且功耗較小，通常情況下采取施密特觸發(fā)輸入，可對緩沖電壓進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換并可對寄存器寫操作進(jìn)行有效控制。

芯片本身可對數(shù)據(jù)進(jìn)行放大并進(jìn)行緩沖，這樣便可保證信號輸出的質(zhì)量，使其能夠完整輸出。由于該芯片可將輸出端斷開并斷開緩沖放大器，將固定電阻接入其中使精度輸出放大器可采取軌對軌的模式進(jìn)行輸出，利用串行接口使得作為通信接口連接，在工作過程中其時(shí)鐘速率可達(dá)30MHz。為了使守時(shí)電路工作完善化可在整個(gè)守時(shí)系統(tǒng)中置入FPGA器件。植入該集成電路芯片可使得系統(tǒng)的靈活性大大增強(qiáng)，由于FPGA具備了高度集成化的特點(diǎn)，規(guī)模大、體積小，具有較低的功耗，且處理迅速，可進(jìn)行反復(fù)編程，因此將其置入系統(tǒng)當(dāng)中可有效控制系統(tǒng)功耗并降低系統(tǒng)應(yīng)用成本。另外FPGA具備了邏輯單元與嵌入式儲(chǔ)存器、乘法器以及高速手法器等，可提供多種協(xié)議保證其適用范圍。在FPGA實(shí)際應(yīng)用過程中開發(fā)軟件先將硬件描述語言及原理圖輸入其中，再編譯為數(shù)據(jù)流，并通過隨機(jī)儲(chǔ)存來確認(rèn)設(shè)計(jì)電路的邏輯關(guān)系。當(dāng)出現(xiàn)斷電情況后隨機(jī)儲(chǔ)存將會(huì)消失，此時(shí)FPGA也就變成了白片，那么可結(jié)合隨機(jī)儲(chǔ)存器中的差異來得到不同的設(shè)計(jì)電路邏輯關(guān)系從而得到可編程特性。

3結(jié)語

電路設(shè)計(jì)論文范文第2篇

為了使RS422接口能在上述復(fù)雜環(huán)境中正常工作不被損壞，本文設(shè)計(jì)的一種接口保護(hù)電路如圖1所示。通過在數(shù)據(jù)線路上串接電阻限制沖擊電流，通過對地雙向TVS二極管箝位沖擊電壓，并將接口的參考地通過一個(gè)0.1μF電容與機(jī)殼地相連來釋放沖擊能量。限流電阻的選擇原則是在限制沖擊電流的同時(shí)不能影響接口的正常驅(qū)動(dòng)能力。經(jīng)過測試，限流電阻阻值為25Ω時(shí)具有良好的保護(hù)效果。RS422接口收發(fā)器的工作電壓為5V，差模電壓范圍是-6～+6V，可承受共模電壓范圍為-7～+7V。因此，RS422接口的TVS保護(hù)二極管的最大箝位電壓應(yīng)在7V左右，最大反向待機(jī)電壓不低于6V。ONSemiconductor公司的陣列TVS二極管CM1248-08DE，其最大箝位電壓為6.8V，最大反向待機(jī)電壓為6.1V，符合RS422接口電氣特性要求。CM1248-04DE由4路背靠背的TVS二極管構(gòu)成，可以單向保護(hù)8路數(shù)據(jù)線或雙向保護(hù)4路數(shù)據(jù)線。本文設(shè)計(jì)采用一片CM1248-04DE實(shí)現(xiàn)4路數(shù)據(jù)線的雙向保護(hù)?？紤]到收發(fā)器的參考地與信號地、機(jī)殼地是隔離的，所以用一個(gè)0.1μF的電容連接收發(fā)器的參考地與機(jī)殼地。當(dāng)TVS二極管導(dǎo)通時(shí)，沖擊電流經(jīng)電容疏導(dǎo)到機(jī)殼地上，從而保護(hù)收發(fā)器及電路；當(dāng)TVS二極管截止時(shí)，參考地與機(jī)殼地分開，避免隔離地受到機(jī)殼地波動(dòng)的干擾。

2電路板設(shè)計(jì)

錯(cuò)誤的布局布線不僅不會(huì)發(fā)揮保護(hù)電路的保護(hù)作用，還有可能引入其他干擾。TVS二極管應(yīng)該盡量靠近I/O端口，接近干擾源，在干擾進(jìn)入電路之前就濾除掉，避免干擾耦合到鄰近的電路上。另外，PCB布線時(shí)應(yīng)盡量采用短而粗的線，減小干擾對地通路上的阻抗。圖2為不好的布局布線情況，圖3為良好的布局布線情況。

3接口保護(hù)效果

保護(hù)電路增加前后，全自動(dòng)引線鍵合機(jī)上的RS422接口在持續(xù)電子打火環(huán)境下的通信情況如圖4所示。由圖可以看出，沒有保護(hù)電路時(shí)，在電子打火瞬間，正常通信線路上會(huì)產(chǎn)生接近10V的沖擊電壓，完全超出了接口可接受的-7~+7V共模電壓范圍，影響正常通信，嚴(yán)重時(shí)足以燒壞接口。在相同條件下，增加保護(hù)電路后，通信情況如圖5所示。由圖5可以看出，電子打火瞬間電路上的電壓完全在-7~+7V范圍內(nèi)，正常通信不受影響，達(dá)到了保護(hù)電路的設(shè)計(jì)目的。

4結(jié)論

電路設(shè)計(jì)論文范文第3篇

1.1傳感器電路設(shè)計(jì)外部電容與片內(nèi)電阻一起構(gòu)成一個(gè)低通濾波器，用于限制ADXRS646速率響應(yīng)的帶寬。3dB頻率由和設(shè)置：可以精確控制該頻率，因?yàn)樵谥圃炱陂g被調(diào)整至。在RATEOUT腳（1B，2A）和SUMJ引腳（1C，2C）之間連接的任何外部電阻將導(dǎo)致：由于陀螺儀的18kHz諧振頻率會(huì)造成解調(diào)時(shí)的高頻噪聲，因此在陀螺儀的輸出管腳由電阻和22nF電容（2.2kHz極點(diǎn)）組成低通RC輸出濾波器，以衰減解調(diào)尖峰引起的高頻噪聲。

1.2控制電路與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)選用C8051F410單片機(jī)對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制，C8051F410具有與8051兼容的高速CIP-51內(nèi)核，與MCS-51指令完全兼容。C8051F410資源豐富，具有24個(gè)I/O引腳，同時(shí)還具有時(shí)鐘振蕩器等功能模塊。ADS1274是TI公司生產(chǎn)的24位無失碼高性能模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有最高144kSPS數(shù)據(jù)采樣速率，功耗低，在52kSPS（高精度模式）采樣速率下，單通道功耗僅為31mW，工作溫度范圍廣，最低溫度-40°C最高溫度+125°C，非常適合應(yīng)用于條件苛刻的工業(yè)控制領(lǐng)域。該芯片模擬前端具有4個(gè)單端輸入通道,模擬部分采用5V供電，內(nèi)核為3.3V或者1.8V供電。模擬輸入電壓為———0.3V~6V。采用THS4521作為AD轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動(dòng)器，THS4521極低功耗軌至軌輸出全差動(dòng)放大器，帶寬高達(dá)145MHz，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換速率高達(dá)490V/μs，直流開環(huán)增益為119dB，寬范圍供電電壓：+2.5V~+5.5V，單通道電流僅為1.14mA。C8051F410與ADS1274通過標(biāo)準(zhǔn)SPI接口進(jìn)行通信，設(shè)計(jì)采用3線制的主、從方式。C8051F410控制ADS1274，C8051F410通過SCLK時(shí)鐘管腳提供并控制ADS1274提供SPI的時(shí)鐘信號。單片機(jī)的MOSI引腳與ADS1274的DIN引腳相連，向ADS1274發(fā)送數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)配置寄存器，設(shè)置工作模式等功能。C8051F410的MISO引腳與ADS1274的DOUT相連，接收AD轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)。ADS1274的RDY引腳與單片機(jī)的P0.3引腳相連，當(dāng)ADS1274完成模數(shù)轉(zhuǎn)換以后，RDY引腳有高電平變?yōu)榈碗娖?，通知單片機(jī)模數(shù)轉(zhuǎn)換完成，準(zhǔn)備讀取數(shù)據(jù)。

1.3恒流電源電路LM2904系列運(yùn)算放大器是TI公司生產(chǎn)的低功耗雙運(yùn)算放大器。ADXRS646型MEMS陀螺儀需要的供電電壓為6V，由LM2904構(gòu)成的放大電路可以產(chǎn)生兩路穩(wěn)定的6V電壓，輸出抖動(dòng)小于5mV，輸出電流可以達(dá)到40mA，滿足MEMS陀螺儀的供電要求。由LM2904構(gòu)成的基本電壓放大電路。放大電路的輸入電壓5V，電壓的放大倍數(shù)為1.2倍，由此可以得出兩路輸出A和B均為6V。

2軟件設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)采集裝置上電后首先對C8051F410進(jìn)行初始化設(shè)置，通過配置寄存器，設(shè)置SPI通信模式、內(nèi)部振蕩器的工作頻率以及看門狗的監(jiān)測時(shí)間。然后對ADS1274進(jìn)行AD采樣率、工作模式和通信模式等模塊的初始化。選擇ADS1274的差分模擬輸入通道AIN1、AIN2、AIN3進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，模擬電壓輸入范圍為0~5V，數(shù)據(jù)寄存器配置為24位。向ADS1274發(fā)送開始轉(zhuǎn)換命令，單片機(jī)開始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)時(shí)間未結(jié)束，傳輸采集的數(shù)據(jù)；計(jì)時(shí)時(shí)間到，繼續(xù)開始AD轉(zhuǎn)換。采集后的角速率數(shù)據(jù)經(jīng)過單片機(jī)簡單處理后，由RS232串口輸出。

3實(shí)驗(yàn)分析與結(jié)論

電路設(shè)計(jì)論文范文第4篇

開關(guān)管在固態(tài)柵控電路中起重要的作用，它把電源和微波管在電路關(guān)系上分開，起隔離的作用，更重要的是，開關(guān)管的性能在很大程度上決定了柵控電路的輸出特性。為了滿足柵開、柵關(guān)切換時(shí)間的要求，同時(shí)由于工作時(shí)開關(guān)管兩端的實(shí)際壓差均為1500V左右，選擇電壓高、結(jié)電容小的BiMOSFET管作為控制開關(guān)管，并且考慮需有一定的余量，選耐壓大于2000V的BiMOSFET管。為了降低行波管電子流在通/斷瞬間所產(chǎn)生的散焦，柵控電路的開關(guān)速度應(yīng)盡可能快，而柵開、柵關(guān)切換時(shí)間主要取決于對行波管柵極電容和電路分布電容的充放電能力。

行波管柵極電容100pF，分布電容300pF，考慮冗余設(shè)計(jì)，總電容取500pF，切換時(shí)間t取值0.5s，則瞬時(shí)充電電流i為：因此，選擇耐壓大于2000V，電流大于1.5A的MOSFET即可滿足要求，并且應(yīng)盡量選擇結(jié)電容小的。

綜合考慮，選用IXYS公司的IXBT2N250作為開關(guān)管，單管的VCES為2500V、IC25為5A、Coes為8.7pF、tr為180ns、tf為182ns。BiMOSFET管驅(qū)動(dòng)門限電壓高，適宜于強(qiáng)干擾環(huán)境中應(yīng)用，這有利于提高柵控電路的可靠性。

2保護(hù)電路

一個(gè)穩(wěn)定可靠的柵控電路對行波管來說很重要，因?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定度和頻譜特性都直接與其性能有關(guān)，為保證本柵控電路穩(wěn)定可靠工作，主要采取以下措施：圖1中的R1、R2、R5起限流作用。為防止開關(guān)管過流，充放電回路的電阻取值要保證其充、放電流小于開關(guān)管的最大額定電流IC，即R≥U/IC＝1.5kV/5A=300，考慮MOS管溫升等因素，總限流電阻取500?；芈分写嬖谝欢ǖ姆植茧姼?，在開關(guān)管關(guān)斷時(shí)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓疊加到開關(guān)管上，造成開關(guān)管承受過高的電壓。在開關(guān)管兩端并聯(lián)TVS進(jìn)行鉗位，以防開關(guān)管過壓而損壞。

3結(jié)語

電路設(shè)計(jì)論文范文第5篇

由于振動(dòng)能量收集器輸出的是交流電壓（電流）信號，所以首先要使用整流電路將其轉(zhuǎn)換為直流電壓，如圖2所示。其中，Cs是存儲(chǔ)電容，用于累積收集的電量，i0（t）表示整流電路輸出電流值，Vs表示整流電路輸出電壓值。此時(shí)，Vs稱之為振動(dòng)能量收集器整流輸出電壓的最優(yōu)值，影響因素包括Ip、f和Cp。而Ip又取決于振動(dòng)幅度，f代表振動(dòng)頻率，Cp由壓電材料特性決定，可以認(rèn)為是一個(gè)常量。由此可以推出，振動(dòng)能量收集器輸出的交流電壓（電流）信號存在一個(gè)最優(yōu)值，且由振動(dòng)幅度、頻率和壓電材料特性決定。所以，振動(dòng)能量收集器的生產(chǎn)廠商一般會(huì)給出特定振動(dòng)頻率下，收集器輸出功率與工作電壓和振動(dòng)幅度的關(guān)系曲線。以測試采用的MIDE公司生產(chǎn)的VOLTURE系列振動(dòng)能量收集器V25W為例，振動(dòng)頻率為40Hz時(shí)，振動(dòng)幅度分別為0.25g、0.375g、0.5g和1.0g的情況下，使輸出功率最大化的等效開路電壓分別為4V、7V、8V和15V。

2振動(dòng)能量收集電源設(shè)計(jì)

收集到的電能轉(zhuǎn)換為直流后，還需要經(jīng)過穩(wěn)壓電路才能供負(fù)載使用。傳統(tǒng)的方法中，整流電路和穩(wěn)壓電路采用整流二極管、存儲(chǔ)電容、保護(hù)二極管和三端穩(wěn)壓器等分立器件組合而成，電路調(diào)試難度大，轉(zhuǎn)換效率低下。凌力爾特公司最近生產(chǎn)出一款專用于振動(dòng)能量收集的電源芯片LTC3588-2，內(nèi)部集成了整流橋、穩(wěn)壓及控制電路，由它構(gòu)成的電源電路非常簡單，如圖3所示。其中，PZ1和PZ2引腳連接振動(dòng)能量收集器，D0和D1引腳用于選擇輸出電壓值（3.45V、4.1V、4.5V、5.0V可選），此電路選擇為5.0V輸出，Pgood引腳作為穩(wěn)壓電源“準(zhǔn)備好”的提示信號。

電路使用的元器件中，比較關(guān)鍵的是輸入端存儲(chǔ)電容Cs的選擇。在振動(dòng)能量收集電路中，存儲(chǔ)電容最重要的特點(diǎn)是低泄漏電流，而等效串聯(lián)電阻值并不重要，考慮泄漏電流、充電能力和電氣參數(shù)穩(wěn)定性等指標(biāo)對電路的影響，TRJ系列鉭電容是振動(dòng)能量收集的最佳選擇，所以Cs選擇容量為22μF、耐壓25V的TRJ鉭電容。

3測試與結(jié)論

使用振動(dòng)臺作為振動(dòng)源模擬環(huán)境振動(dòng)，選用振動(dòng)頻率40Hz、振動(dòng)幅度1.0g的MIDE公司的V25W振動(dòng)能量收集器以懸梁臂的結(jié)構(gòu)固定在振動(dòng)臺上，并在其末端粘貼約16g的重物，用于將收集器自身頻率調(diào)節(jié)到40Hz，以匹配振動(dòng)源頻率。

振動(dòng)臺起振后，振動(dòng)能量收集器輸出的交流電壓非常平滑，符合正弦信號的特征，其峰峰值大約13V，非常接近輸出功率最大時(shí)的開路電壓，信號周期25ms，頻率與振動(dòng)源頻率一致。LTC3588-2將交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓后給輸入端存儲(chǔ)電容Cs充電，Cs兩端電壓Vs慢慢爬升，一旦越過上升沿門限電壓（16V），芯片打開其內(nèi)部穩(wěn)壓電路，將Cs上的電荷搬移到輸出端存儲(chǔ)電容C2上，輸出電壓VO瞬間爬升到5V，給負(fù)載供電。與此同時(shí)，“準(zhǔn)備好”信號Pgood置為高電平，提示穩(wěn)壓電源可以使用。當(dāng)Vs由于電荷的搬移下降到下降沿門限電壓后，芯片關(guān)閉其內(nèi)部穩(wěn)壓電路，停止搬運(yùn)Cs上的電荷，使Cs兩端的電壓再次慢慢爬升。