電子信息工程專業(yè)畢業(yè)論文樣(編輯修改稿)
2025-06-10 20:08 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 技術(shù)的迅猛發(fā)展而帶來的。 本文所做的工作 本文的 主要任務(wù)是分析和設(shè)計了一個三位半數(shù)字表的芯片電路。本課題的難點在于我們要通過使用一個 3V才能正常工作的情況。核心問題是如何降低功耗。在設(shè)計的過程中，我們本著讓芯片的面積最小、功耗最低、走時準確、結(jié)構(gòu)簡單以及顯示清晰的原則來設(shè)計整個電路的。 第一章介紹了微電子技術(shù)的發(fā)展、數(shù)字表的歷史以及本文所要完成的任務(wù)。 第二章簡要介紹了三位半數(shù)字表芯片電路的基本功能。 第三章詳細介紹了倍壓電路的工作原理，并通過仿真驗證了它倍壓結(jié)果的正確性。石河子大學學士學位論文 2 第四章詳細介紹了顯示模塊的工作原理，并通過分析比 較選擇了最佳的電路方案。 第五章對該電路的設(shè)計工作進行了總結(jié)。 第二章 三位半數(shù)字表芯片電路的基本工作原理 3 第二章 三位半數(shù)字表芯片電路的基本工作原理 我們設(shè)計的三位半數(shù)字表芯片電路具有如下四個特點：低功耗、走時準確、結(jié)構(gòu)簡單、顯示清晰。在團隊中 ,我主要負責倍壓電路和顯示模塊的設(shè)計工作，使用倍壓電路以及在顯示部分采用兩個公共端不僅體現(xiàn)了設(shè)計結(jié)構(gòu)的簡單，并且對降低功耗也起到了很大的作用；在后面的章節(jié)中我將詳細介紹倍壓電路、顯示模塊是如何的設(shè)計。首先介紹的是三位半數(shù)字表芯片電路的工作原理。 組成及基本工作原 理概要 三位半數(shù)字表芯片電路的基本結(jié)構(gòu)框圖如圖 21 所示。 圖 21 表的基本框圖 由圖中我們可以看出，電路由石英晶體振蕩器，分頻器，按鍵電路、控制電路、基準電壓源、倍壓電路、計數(shù)器、譯碼器，顯示器九大部分組成。 石河子大學學士學位論文 4 石河子大學學士學位論文 6 石英晶體振蕩器為電路提供時鐘信號，由于石英晶體振蕩器產(chǎn)生的脈沖頻率是非常高的，并不能直接運用來驅(qū)動秒計數(shù)器。所以我們使用了兩個分頻電路。這里石英晶體振蕩器產(chǎn)生的振蕩頻率是 32K,先把 32K 的高頻信號通過第一個 152分頻電路（ DIV1），得到 512HZ 的頻率信號，再把 512HZ 的頻率信號通過第二個分頻電路（ DIV2），分別將其分成 1HZ、 2HZ、 32HZ、 128HZ 以供后面的電路模塊使用。經(jīng)過計算我們得到， DIV1 中的電路只需要 1V 電壓就可以正常穩(wěn)定地工作。如果我們加在其兩端的電壓就是電源電壓 , 這無疑增加了電路的功耗。為了降低功耗 , 我們把 的電源電壓經(jīng)過基準電壓源獲得 的電壓，并將其作為 DIV1 中的地電壓 SSV 。 由功耗公式 P=1/2[ )()( 39。m a x frSSDDc ttIVVf ?? ]可知， 我們把 SSV 從 0V 提高到，減小了 P，有效地達到了降低功耗的作用。 DIV1 的輸出 con_double 為倍壓電路提供時鐘信號。 1HZ 的頻率信號送到秒計數(shù)器中，驅(qū)動秒計數(shù)器工作，再由秒計數(shù)器驅(qū)動分、時計數(shù)器工作。 計數(shù)器以及公共端 (COM)的輸出為顯示模塊部分提供驅(qū)動信號。顯示模塊中的譯碼器的輸出信號輸入到液晶顯示驅(qū)動電路中，再由液晶屏幕顯示出數(shù)字來。 這樣就實現(xiàn)了三位半數(shù)字表芯片電路的基本功能。 石英晶體振蕩器 石英晶體振蕩器是目前精確度和準確度最高的 振蕩器。廣泛應(yīng)用于通信 、 計算機 、 彩色電視機 、 鐘表 、 音像制品 、 其他家用電器 、 電子玩具 、 醫(yī)用電子設(shè)備 、汽車電子 、 廣播電視設(shè)備以及儀器儀表等各個方面。 石英晶體振蕩器進入鐘表導(dǎo)致鐘表業(yè)的一次革命。它使鐘表精度提高了幾十倍，而又使價格和成本大幅度下降，從而使鐘表業(yè)得到空前普及和發(fā)展。 石英晶體振蕩器是由品質(zhì)因素極高的諧振器 (石英晶體振子 )的振蕩電路組成。晶體的品質(zhì) 、 切割取向 、 晶體振子結(jié)構(gòu)及電路形式等因素共同決定了振蕩器的性能。國際電工委員會 (IEC)將石英晶體振蕩器分為四類：即普通晶體振蕩器 (SPXO)，電壓控制式 晶體振蕩器 (VCXO)，溫度補償式晶體振蕩器 (TCXO)，電壓控制式晶體振蕩器 (OCXO)。當前石英晶體振蕩器的發(fā)展，不僅表現(xiàn)在系列品種的增加和市場需求量的增長方面，而且體現(xiàn)在產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新上。技術(shù)方面主要有以下幾點： 1)小型化 、 薄形化和片式化； 2)高精度和高穩(wěn)定化； 3)低噪聲，高頻化； 4)低功耗，啟動快。 若將石英晶體放置于兩塊平行電極間，當兩極間加上交變電壓且其頻率與晶第二章 三位半數(shù)字表芯片電路的基本工作原理 7 體的固有頻率相同時，晶體將發(fā)生機械諧振 (共振 )，這種結(jié)構(gòu)的石英晶體 (其在電路中的符號見圖 22(a))常用于穩(wěn)定度很高的高頻振蕩器。如果將 石英晶體放置于圖 22(b)中所示的電極間，則組成了一種晶體濾波器，其工作原理是：前級多種頻率的混合信號中僅有與該晶體固有頻率相同的才能夠引起晶體諧振，而諧振后的晶體也只能給后極轉(zhuǎn)換同頻率的信號，這就相當于僅把與晶體固有頻率相同的信號選擇通過濾波器，以及 CPU 的基準頻率發(fā)生器等。這種結(jié)構(gòu)在其他電子電路中也有著廣泛應(yīng)用。 圖 22(a) 圖 22(b) 石英晶體振蕩器 的等效電路圖 如圖 23 所示。 反向器、石英晶體、電容 1C 、 2C 構(gòu)成反饋回路。其中 2R 是反饋電阻。為了節(jié)省功耗，我們在設(shè)計中加入了限流電阻 1R 、 2R 。這些電氣元件都是集成在電路內(nèi)部的， 故無法通過改變 1C 或 2C 的數(shù)值來調(diào)整走時精度 。當我們要調(diào)節(jié) 石英晶體振蕩器 的振蕩頻率時，需要外加電容， 此時我們可用 外 接一只電容 C 的 方法來改變振蕩系統(tǒng) 的 參數(shù)，以調(diào)整走時精度。根據(jù)電子鐘表走時的快慢，調(diào)整電容有兩種接法：若走時偏快，則可在石英晶體兩端 并聯(lián) 電容 C，如圖 24（ a） 所示。此時系統(tǒng)總電容加大，振蕩頻率變低，走時減慢。若走時偏慢，則可在石英晶體兩端串接電容 C， 如圖 24（ b） 所示。此時系統(tǒng)的總電容減小，振蕩頻率變高，走時增快。只要經(jīng)過耐心的反復(fù)試驗，就可以調(diào)整走時精度。 石河子大學學士學位論文 8 圖
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