【正文】 橋式整流電路如圖 （ a）所示，圖中 Tr 為電源變壓器，它的作用是將交流電網(wǎng)電壓 vI變成整流電路要求的交流電壓 ， RL是要求直流供電的負(fù)載電阻，四只整流二極管 D1～ D4接成 電橋的形式，故有橋式整流電路之稱。在負(fù)載上產(chǎn)生一個(gè)極性為上正下負(fù)的輸出電壓。其電流通路如圖 （ a）中虛線箭頭所示。 橋式整流電路的優(yōu)點(diǎn)是 輸出電壓高，紋波電壓較小，管子所承受的最大反向電壓較低，同時(shí)因電源變壓器在正、負(fù)半周內(nèi)都有電流供給負(fù)載，電源變壓器得到了曼徹斯特碼編解碼電路設(shè)計(jì) 第三章 曼徹斯特編解碼方案 充分的利用，效率較高。 在綜合對比了 橋式整流電路 和 全波整流電路 的各自性能后，顯然 橋式整流電路唯一 缺點(diǎn) 就 是二極管用得較多 ，但 電路效率較高 ，因此在同步信號提取模塊中采用了 橋式整流電路 進(jìn)行全波整流，統(tǒng)一尖鋒脈沖的極性，為下一步濾波做好準(zhǔn)備 。能完成上述要求的窄帶濾波器，有：機(jī)械濾波器（包括音叉濾波器、音片濾波器、棒狀或圓片狀濾波器），陶瓷濾波器和晶體濾波器。將一塊諧振器串聯(lián)在兩級放大器之間，利用它的串聯(lián)諧振特性，獲得一個(gè)通帶很窄的選擇放大器、其中心 of 而定，通帶寬度決定于諧振器的 Q值。這就是 有源晶體濾波器，其典型線路如圖所示。 晶體諧振器的數(shù)量和參數(shù)的計(jì)算，主要取決于有源濾波器的頻率衰減特性。在設(shè)計(jì)濾波器時(shí) ，我們可以根據(jù)要求。 00m SPL R??? ??? 1234B R I D G E 1R31K872U ? AU A 9 63 7 A5 .1 KR11 0K1 16AR95 10整 形R ? A微 分全 波 整 流116R ? A1K窄 帶 濾 波鎖 相 環(huán) 跟 蹤晶 振二 分 頻譯 碼C2I C 1I C 5C3I C 6I C 7C40 .0 1 uFI C 8 I C 9C51 0P FV C CC11 P F116R 6 A2 0kDzZ E N E R 1乘法器T e x tR 1 4曼 碼 輸 入R 1 21 0KN P N譯 碼 電 路集成 V C O1KC L RR2C L RN P N2 C W 2 31C L K3D2SD4CD1Q5Q6A7 4L S 7 4+ 5VR 1 02 .3 K曼 碼 輸 入 R 1 12 0K+ 5VC L K3D2SD4CD1Q5Q6A7 4L S 7 4譯 碼 輸 出R 1 35 .1 K872AU A 9 63 7 AR42 0KDzR8 2 70R5502 C W 2 31R7R65 10曼徹斯特碼編解碼電路設(shè)計(jì) 第三章 曼徹斯特編解碼方案 其中： 002 f??? 2ppf??? mL 為晶體諧振器的等效電感 Pf 為濾波器的 3dB 帶寬 SR 為晶體諧振器中的等效電阻 SR 是晶體諧振器的等效串聯(lián)電阻 mr 與外電路總電阻串聯(lián)的總電阻。如果對于衰減特性要求更好的濾波器，使用兩節(jié)單晶體濾波電路串接，其特性比一節(jié)雙晶體濾波電路的濾波 器要好。這種選擇放大器特性差的主要原因是由于諧振器的結(jié)構(gòu)電容 oC 所致，因?yàn)樽鑾ьl率信號可以通過 oC 由第一級放大器直接藕合到第二級、頻率較高時(shí)更為重要。 曼徹斯特碼編解碼電路設(shè)計(jì) 第三章 曼徹斯特編解碼方案 眾所周知，一塊單晶體諧振器具有等效電感 mL 、等效電容 mC 、等效損耗電阻 mr 、和結(jié)構(gòu)電容 oC 。 在無線電測量儀器、通訊設(shè)備、遙控遙測及其他無線電設(shè)備中，常常需要通帶非常窄的帶通濾波器，它對于提高這些無線電測量儀器和設(shè)備的性能起著極為重要的作用。電路的缺點(diǎn)是二極管用得較多，但目前市場上已有整流橋堆出售，如 QL51A～ G、QL62A～ L 等，其中 QL62A～ L 的額定電流為 2A，最大反向電壓為 25V～ 1000V。 根據(jù)上述分析，可得橋式整流電路的工作波形如圖 。 在 v2的負(fù)半周，其極性與圖示相反，電流從變壓器副邊線圈的下端流出，只能經(jīng)過二極管 D2流向 RL，再由二極管 D4流回變壓器，所以 D D3反偏截 止， D D4正向?qū)?。為簡單起見，二極管用理想模型來處理，即正向?qū)娮铻榱?，反向電阻為無窮大。所以單相橋式整流電路的變壓器效率較高，在同樣功率容量條件下，體積可以小一些。 曼徹斯特碼編解碼電路設(shè)計(jì) 第三章 曼徹斯特編解碼方案 全波整流電路的工作原理 ： 在 0～ π 間內(nèi)， e2a 對 Dl 為正向電壓， D1 導(dǎo)通，在Rfz 上得到上正下負(fù)的電壓； e2b 對 D2 為反向電壓， D2 不導(dǎo)通 。電流經(jīng)過微分電 路（ R、 C）的規(guī)律可用下面的公式來表達(dá)（參考右圖）： ? ? t CRi V R e?? i充電電流（ A）； v輸入信號電壓（ V）； R電路電阻值（歐姆）； 圖 微分電路 曼徹斯特碼編解碼電路設(shè)計(jì) 第三章 曼徹斯特編解碼方案 C電路電容值（ F）； e自然對數(shù)常數(shù)（ ）； t信號電壓作用時(shí)間（秒）； CRR、 C 常數(shù)（ R*C） 由此我們可以看出輸出部分即電阻上的電壓為 i*R，結(jié)合上面的計(jì)算，我們可以得出輸出電壓曲線計(jì)算公式為（其曲線見下圖）： /t CRiR V e???? ?? 圖 輸出電壓曲線圖 全波整流電路 在微分電路之后，由于檢測出來的 曼徹斯特碼跳變沿具有上下兩個(gè)方向，得到的尖鋒脈沖也同樣 如此，不 能直接濾波提取位同步信號，因此需要一個(gè) 全波整流電路將微分電路輸出的尖鋒脈沖 統(tǒng)一為一個(gè)極性，然后送入窄帶濾波電路即可提取出位同步信號。為表達(dá)方便，這里我們使輸入為頻率為 50Hz 的方波，經(jīng)過微分電路后，輸出為變化很陡峭的曲線。輸出的尖脈沖波形的寬度與 R*C 有關(guān)（即電路的時(shí)間常數(shù)） ,R*C 越小 ,尖脈沖波形越尖 ,反之則寬。其電壓 傳輸特性如圖 （ b）所示。 常用的電壓比較器有過零比較器、具有滯回特性的過零比較器、雙限比較器（又稱窗口比較器）等。 (a)電路圖 (b)傳輸特性 微分后波形 全波整流后波形 窄帶濾波后波形 曼徹斯特碼 曼徹斯特碼編解碼電路設(shè)計(jì) 第三章 曼徹斯特編解碼方案 圖 電壓比較器 當(dāng) ui＜ UR時(shí)，運(yùn)放輸出高電平，穩(wěn)壓管 Dz 反向穩(wěn)壓工作。 同步時(shí)鐘提取電路具體分為以下幾個(gè)部分： 整形電路 微分電路 全波整流電路 窄帶濾波電路 鎖相環(huán)電路及二分頻 結(jié)構(gòu)圖如下所示： 圖 同步時(shí)鐘提取電路原理圖 曼碼輸入 同步信號輸出 整形 微分 全波整流 窄帶濾波 鎖相環(huán)及分頻 頻 曼徹斯特碼編解碼電路設(shè)計(jì) 第三章 曼徹斯特編解碼方案 圖 同步時(shí)鐘提取波形圖 利用電壓比較器整形曼碼 接受端所接收到的曼徹斯特碼在傳輸過程中不可避免的會(huì)受到外界的干擾從而產(chǎn)生信號波形的失真，接收到的波形將不再是規(guī)則的方波，因此在進(jìn)行解碼之前必須對接收的信號先進(jìn)行整形，利用過零比較器可以實(shí)現(xiàn)這一要求。 自同步法是指能從數(shù)據(jù)信號波形中提取同步信號的方法。還有一種方式，將基帶信號通過線路編碼的 方式，使其包含定時(shí)信號。位同步又稱同步傳輸，它是使接收端對每一位數(shù)據(jù)都要和發(fā)送端保持同步。通常將在接收端產(chǎn)生與接收碼元的重復(fù)頻率和相位一致的定時(shí)脈沖序列的過程稱為碼元同步或位同步，而稱這個(gè)定時(shí)脈沖序列為碼元同步脈沖或位同步脈沖。要保證收發(fā)兩端的節(jié)拍一致，必須有同步系統(tǒng)的控制同步是數(shù)字通信系統(tǒng)以及某些采用相干解調(diào) 的模擬通信系統(tǒng)中的一個(gè)重要問題。數(shù)字通信系統(tǒng)中，有異步通信系統(tǒng)和同步通信系統(tǒng)。 5. 容易存儲(chǔ) 。 1. 抗干擾能力強(qiáng) 。因此 解碼電路中，理論上只需要一個(gè) D觸發(fā)器即可以實(shí)現(xiàn) 。如下圖所示： 晶振872U ? AU A 9 63 7 AC L K3D2SD4CD1Q5Q6U ? A7 4L S 7 4C L K3D2SD4CD1Q5Q6U ? A7 4L S 7 4I 0 A6I 1 A51 2A41 3A3EA1ZA7I 0 B10I 1 B11I 2 B12I 2 C13EB15ZB9S014S127 4L S 1 53C2C1 C31 00 0 P F2 0P F5 P F編 碼 輸 入+ 5V曼 碼 輸 出編 碼 電 路晶 振 定 時(shí)I C 1 I C 2I C 3占 空 比 調(diào) 整I C 4同 步編 碼+ 5V曼徹斯特碼編解碼電路設(shè)計(jì) 第三章 曼徹斯特編解碼方案 圖 占空比調(diào)整電路 編碼電路 曼徹斯特碼在時(shí)鐘的前半周期和原碼相同，后半周期和原碼相反。若把石英晶體作為放大電路的反饋網(wǎng)絡(luò)，并起選頻作用，只要放大電路的相移也是 0，則滿足相位條件， 形成 串聯(lián)型 石英晶體正弦波振蕩電路。 圖 石英晶體的符號、等效電路和電抗特性 由等效電路可知，石英晶體有兩個(gè)諧振頻率，即 （ 1） LCR支路串聯(lián)諧振 12sf LC?? （ ） （ 2）當(dāng) ffs時(shí)， LCR支路呈感性，與 Co產(chǎn)生并聯(lián)諧振。 為切片與金屬板構(gòu)成的靜電電容， L 和 C 分別模擬晶體的質(zhì)量 (代表慣性 )和彈性，而晶片振動(dòng)時(shí) ,因摩擦而造成的損耗則用電阻 R 來等效。 石英晶體是一種各向異性的結(jié)晶體，它是硅石的一種 ，其化學(xué)成分是二氧化硅 。由電路理論知道 ： 為了提高 Q值，應(yīng)盡量減小回路的損耗電阻 R并加大 L/C 值。因此，有必要引用頻率穩(wěn)定度來作為衡量振蕩電路的質(zhì)量指標(biāo)之一。僅在 fs＜ f＜ fd極窄的范圍內(nèi)，石英晶體呈感性。如常用普通晶振標(biāo)稱頻率有： 48kHz、 500 kHz、 kHz、 1MHz～ MHz等，對于特殊要示，石英晶體對 于串聯(lián)揩振頻率 fs呈純阻性，（ 2）當(dāng)頻率高于 fs時(shí) L、 C、 R支路呈感性，可與電容 C。 3諧振頻率 從石英晶體諧振器的等效電路可知，它有兩個(gè)諧振頻率，即（ 1）當(dāng) L、 C、 R支路發(fā)生串聯(lián)諧振時(shí)，它的等效阻抗最?。ǖ扔?R）。反之，若在晶片的兩側(cè)施加機(jī)械壓力，則在晶片相應(yīng)的方向上將產(chǎn)生電場，這種物理現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。 石英晶體振蕩器 石英晶體振蕩器是高精度和高穩(wěn)定度的振蕩器，被廣泛應(yīng)用于彩電、計(jì)算機(jī)、 遙控器等各類振蕩電路中，以及通信系統(tǒng)中用于頻率發(fā)生器、為數(shù)據(jù)處理設(shè)備產(chǎn)生時(shí)鐘信號和為特定系統(tǒng)提供基準(zhǔn)信號。 然而， 555定時(shí)器作為時(shí)鐘源時(shí)，它的時(shí)鐘穩(wěn)定性不夠高，一 般只有三個(gè)數(shù)量級，而此處設(shè)計(jì)的曼徹斯特編解碼電路設(shè)計(jì)速率為 100KBps，誤碼率要求 。 555 編碼輸入 曼碼 輸出