【正文】 隨器，輸入電阻 50?， 滿足設(shè)計(jì)的要求。 模式一：將 VOUT與 FDBK 短路，即為寬頻帶模式（ 90MHz 寬頻帶）， AD603 的增益設(shè)置為 ~+ dB。再在 2 號管腳即 GENG 上接固定電壓 ， 這樣通過單片機(jī)控制 DA 給 GPOS 管腳一個(gè)可變電壓，電壓范圍在 0~1V， 從而給兩個(gè)管腳的電壓差 VG 范圍控制在 ~+。由圖可知 ， MAX539 內(nèi)部采用倒置的 R 2R梯形網(wǎng)絡(luò)和單電源的 CMOS 運(yùn)算放大器將 12 位數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬電壓。由于 MAX539 的最高串行時(shí)鐘頻率為 14MHz ， 數(shù)字量的轉(zhuǎn)換時(shí)間約為 1. 14μ s (877kHz)， DAC 的 12 位建立時(shí)間為 25μ s， 因此全碼轉(zhuǎn)換的頻率只能限制在 40kHz。 圖 47 二階有源巴特沃斯濾波器 該電路將截止頻率和電路的 Q 點(diǎn)分別由電路參數(shù)決定。經(jīng)過計(jì)算選用 R3=?， R4= k?， 這樣電路的增益為 即為 4dB。 ~18V 電壓下供電 正常工作 ，在增益為 1 ~10 倍時(shí) 帶寬為 100 MHz，電壓擺率為 1000V/uV，最高輸出電壓有效值為 12V，最大電流為 150mA。 南京師范大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 20 圖 411 末級功率放大圖 人機(jī)接口電路 液晶接口電路 本課題 顯示裝置采用 128*64 的點(diǎn)陣式液晶顯示屏。通過向指定顯示位置對應(yīng)的 DDRAM 中寫數(shù)據(jù)來顯示字符。 ZLG7290 是一種 I2C 接口鍵盤及 LED 驅(qū)動(dòng)管理器件，提供數(shù)據(jù)譯碼和循環(huán)、移位、段尋址等控制。 INT 為其中斷標(biāo)志輸出接口，當(dāng)有按鍵式改接口將輸出負(fù)電平。復(fù)位信號是低電平有效，一般只需外接簡單的 RC 復(fù)位電路，也可以通過直接拉低 RST 引腳的方法進(jìn)行復(fù)位。 直流穩(wěn)壓的電路圖如圖 416 所示，交流電 220V 經(jīng)過變壓器后分出兩路電壓，兩路電壓經(jīng)過單相橋式整流電路后， 再 經(jīng)過電容濾波后初步 整出所需的電壓。同時(shí)由于接觸到了 220V 的交流電壓 ， 220V 注意要標(biāo)準(zhǔn)的電源線同時(shí)將電源 220V 部分用絕緣材料做成的外殼包好，防止安全的事故的發(fā)生。如圖 53 所示 。 電路設(shè)計(jì)液晶部分圖 412 例， A11~A8 對應(yīng)CS CS R/W、 RS，未用的地址線為高。 讀數(shù)據(jù)到 data ， data=RD1 或者 data=RD2。所謂的兩種方法差別正在設(shè)置的起始頁地址和 Y 地址的不同。 I2C 在硬件上有直接式和隔離式， 本課題 所用的 I2C總線采用直接式。 總線在起始條件后被認(rèn)為處于忙的狀態(tài) ， 在停止條件的某段時(shí)間后總線被認(rèn)為再次處于空閑狀態(tài) 。 當(dāng)然，必須考慮建立和保持時(shí)間。 0 表示發(fā)送，寫 1 表示請求數(shù)據(jù)讀數(shù)據(jù)傳輸 一般由主機(jī)產(chǎn)生的停止位 P 終止。 有效的按鍵動(dòng)作消失后或讀 Key 后 ， KeyAvi 位自動(dòng)清 0。 FunctionKey 對應(yīng)位的值 =0南京師范大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 31 表示對應(yīng)功能鍵被壓按 ( ~ 對應(yīng) S64~S57)。一個(gè)完整的指令須在一個(gè) I2C 幀中(起始信號和結(jié)束信號間 )連續(xù)傳輸?shù)矫罹彌_區(qū) (CmdBuf0~CmdBuf1)中，否則會引起錯(cuò)誤。執(zhí)行指令 00100001B 后 ， DpRamB~DpRam0=“ 6543”。 與循環(huán)左移指令類似 ， 只是移動(dòng)方向相反 。 例 ： DpRamB~DpRam0=“ 87654321” 其中 “ 4” 閃爍 ， ScanNum =5（“ 87” 不顯示 ）。執(zhí)行指令 00010001B 后 ， DpRamB DpRam0= “ 4321”。 ZLG7290 提 供兩種控制方式：寄存器映象控制和命令解釋控制，寄存器映象控制是指直接訪問底層寄存器 (除通信緩沖區(qū)外的寄存器 )實(shí)現(xiàn)基本控制功能，請參考寄存器詳解部分。 連擊次數(shù)計(jì)數(shù)器 (RepeatCnt)地址 02H， 復(fù)位值 00H。 ZLG7290 的從地址 (slave address)為 70H(01110000B)。這個(gè)情況用從機(jī)在第一個(gè)字節(jié)后沒有產(chǎn)生響應(yīng)來表示，機(jī)使數(shù)據(jù)線保持高電平，主機(jī)產(chǎn)生一個(gè)停止或重復(fù)起 始條件，時(shí)序如圖 57 所示。 如果連接到總線的器件合并了必要的接口硬件 那么用它們檢測起始和停止條件十分簡便 。穩(wěn)壓管 VS 是為了防止外部高電壓損壞 CPU 的 I2C 總線輸出端的內(nèi)部電路。 每個(gè)器件都有一個(gè)唯一的地址識 別 ， 無論是微控制器 LCD 驅(qū)動(dòng)器 、 存儲器或鍵盤接口 。 （ 4）清屏（向 DDRAM 所有地址寫 0） 顯示一幅新圖片前必須清屏，否則之前顯示的數(shù)據(jù)仍存在于液晶上。 如向左半屏寫數(shù)據(jù) 0xFF： WD1=0xFF。即 64*64 液晶屏的點(diǎn)陣信息存儲在 8 個(gè)存儲頁中，每頁 64 個(gè)字節(jié)，每個(gè)字節(jié)存儲一列 (8 行 )點(diǎn)陣信息。 南京師范大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 26 圖 52 系統(tǒng)軟件功能流程圖 液晶顯示 部分 軟件設(shè)計(jì) 顯示點(diǎn)在 64*64 液晶屏上的位置由行號（ line， 0~63）與列號（ column， 0~63）確定。注意給數(shù)字器件和模擬器件的供電的電源要分開給出。 5V 和177。 圖 414 ZLG7290I C 接口引腳分布簡圖 在圖 415 中， U17 就是 ZLG7290。采用 I2C 總線方式，與微控制 器的接口僅需兩根信號線。 同時(shí)液晶采用 +5V 供電 ，接地為模擬地，要和數(shù)字地分開不然會對液晶顯示產(chǎn)生一定干擾。要顯示某個(gè)圖形或漢字就是將相應(yīng)的點(diǎn)陣信息寫入到相應(yīng)的存儲單元中。 圖 410 BUF634 內(nèi)部原理圖 其 最高輸出電流能達(dá)到 250 mA，電壓擺率為 2020V/uV，在寬帶模式下最大帶寬能達(dá)到 180 MHz，在177。 圖 48 帶寬可變?yōu)V波電路 末級功率放大電路 設(shè)計(jì)要求末級功率電路 最大輸出電壓正弦波有效值 Vo≥10V， 負(fù)載電阻（ 50177。其中 Q 為電路的等效品質(zhì)因數(shù)。 MAX539產(chǎn)生控制電壓電路 如圖 46 所示。在 MAX539 的應(yīng)用中 ， 基準(zhǔn)電壓必須為正 ， 而且基準(zhǔn)電壓值不能大于 VDD 2V(如果 VDD 為 5V， 基準(zhǔn)電壓不能大于3V)。MAX539 是一種采用 5V單電源供電的低功耗電壓輸出型 12 位串行數(shù)模轉(zhuǎn)換器。模式三： VOUT 與 FDBK 之間開路， FDBK 對 COMN 連接一個(gè) 18uF 的電容用于擴(kuò)展頻率響應(yīng)，該模式為高增益模 式，其增益范圍為 +~+，帶寬為 9MHz. 在以上三種模式中，增益 G（ dB）與控制電壓 VG 的關(guān)系曲線如圖 43 所示。增益的調(diào)整與其自身電壓值無關(guān) ， 而僅與其差值 VG 有關(guān) ， 由于控制電壓 GPOS/ GNEG 端的輸入電阻高達(dá)50MΩ ， 因而輸入電流很小 ， 致使片內(nèi)控制電路對提供增益控制電壓的外電路影響減小。 南京師范大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 13 第 4 章 系統(tǒng)的電路 原理和 設(shè)計(jì) 前級跟隨電路設(shè)計(jì) 本課題 要求正弦信號輸入的有效值在 10mV 以下，并且頻率達(dá)到 10MHz， 放大器的輸入電阻 ≥50?， 所以決定采用超寬帶低噪聲運(yùn)放 構(gòu)成電壓跟隨電路，經(jīng)過比較選用OPA642 作為前級電壓跟隨的器件。貝塞爾濾波器具有最好的線性相位特性， 但幅頻特性下降 常緩慢，要達(dá)到 9MHz 時(shí)小于等于 1dB 的增益誤差，需設(shè)計(jì) 8 階無源濾波，電感值較大、網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜、制作困難。其次：對于寬帶噪聲 利用運(yùn)算放大器官方手冊中其電壓頻譜密度曲線進(jìn)行計(jì)算，該計(jì)算較為繁瑣，在此不詳述。 輸入級采用 OPA642，直流偏移為 500μ V，相對于輸入信號有效值為 10mV 時(shí)，引入的誤差約為 1%。一般在兩片AD603 級聯(lián)會加電容隔離來消除共激震蕩，但是 本課題 電路要能對直流進(jìn)行放大，所以不能加電容進(jìn)行隔離。由于各級的增益是對數(shù)相加的關(guān)系，我們對各級的增益起伏控制分別進(jìn)行分析： 對于前置緩沖器，使用同相跟隨器作緩沖可以使整個(gè)放大器輸入阻抗提高，降低信號源的驅(qū)動(dòng)要求。 南京師范大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 9 第 3 章 系統(tǒng)的理論分析與計(jì)算 帶寬增益積分析 設(shè)計(jì) 要求放大器的最大電壓增益 AV≥ 60dB，即 1000 倍， 3dB 通頻帶 0～ 10MHz，則系統(tǒng)總的帶寬增益積 要求為 1000 10MHz = 1GHz。但是相比數(shù)碼管液晶的成本略顯過高。而且功能強(qiáng)大，其中斷功能是其比較 突出的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。在 BURRBROWN 公司應(yīng)用手冊中介紹，使用寬帶高壓運(yùn)放 OPA603 和高速緩沖器和 BUF634 配合，加入適當(dāng)?shù)姆答?，即南京師范大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 7 可提供電壓增益和電流放大，從而達(dá)到寬帶功放的功能 ，電路如圖 23 所示。并且 AD603 采用電壓控制放大 ，增益與控制電壓成線性關(guān)系，能夠很方便的通過單片機(jī)配合 DAC 控制。 方案二 ：采用帶寬寬帶增益積得運(yùn)算放大器 構(gòu)建出 增益為 60dB 的電路。 方案一 ：采用三級管等分立元件搭 ，采用 NSC 公司的 2N3904 和 2N3906 的三級管可以構(gòu)成共射級做輸入緩沖電路，帶寬能達(dá)到 25 MHz，但是還要在搭后級電流消除電路的直流偏置，還要電路對小信號跟隨效果不是很好，所以該方案很難滿足系統(tǒng)的要求。 3dB 通頻帶 0～ 10MHz；在 0～ 9MHz 通頻帶內(nèi)增益起伏 ≤1dB。目前提出的窄帶的增益可調(diào)的低噪聲放大器，但是具有連續(xù)增益可調(diào)功能的超寬帶低噪聲放大器還沒人提出，因此本課題具有一定科研首創(chuàng)性。目前難點(diǎn)和熱點(diǎn)是如何提高低噪聲的噪聲性能。 超寬帶（ UWB）技術(shù)始于 20 世紀(jì) 60 年代脈沖通信技術(shù)，利用頻 譜極寬的超短脈沖進(jìn)行通信。隨著科技和通訊技術(shù)的高速發(fā)展和應(yīng)用，而以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為核心的信息通信技術(shù)的迅速滲入，極大擴(kuò)展了 放大器的應(yīng)用范圍。南京師范大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 I 目 錄 摘要 ................................................................................................................................... 1 Abstract ........................................................................................................................... 2 第 1 章 緒論 ................................................................................................................. 3 本課題研究背景 .................................................................................................. 3 本課題研究意義 .................................................................................................. 3 本課題主要研究內(nèi)容 .......................................................................................... 4 第 2 章 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案論證 ................................................................................ 5 系統(tǒng)總體方案 ...................................................................................................... 5 前級緩沖電路方案論證 ..................................................................................... 5 中間放大級方案論證 .......................................................................................... 6 末級功率放大方案論證 ...................................................................................... 6 系統(tǒng)控制顯示論證 .............................................................................................. 7 系統(tǒng)處理器的選擇 ..................................................