【文章內(nèi)容簡介】 VHDL 語言設(shè)計(jì)該部分由同組的同學(xué)設(shè)計(jì)，其具體的實(shí)現(xiàn)過程為：新建 VHDL 文檔FILENEWQ260046902 專業(yè)做論文16圖 218 新建 VHDL 文檔連后選擇 Text Editor File 文件，點(diǎn) OK 如下圖 219圖 219 Text Editor File 對話框輸入設(shè)計(jì)文件在文本窗口中輸入以下 VHDL 源程序：library ieee。use 。use ieee. std_ logic_ arith. all。use 。entity clk _ div is port ( clk :in std_ logic。 clk_div2 :out std_ logic。Q260046902 專業(yè)做論文17 clk_div64 :out std _ logic。 clk_div128 :out std_ logic。 clk_div256 :out std_ logic。 clk_div512 :out std _ logic。 clk_div4096:out std _logic)。end clk_div。architecture rtl of clk_div is signal count: std_logic_vector(5 down to 0)。begin process(clk) begin if(clk39。 event and clk=39。139。) then if count=111111111111 then count=(others=39。039。)。 else count=count+1。 end if。 end if。 end process。 clk_div2=count(0)。 clk_div64=count(1)。 clk_div128=count(2)。 clk_div256=count(3)。 clk_div512=count(4)。 clk_div4096=count(5)。end rtl。Q260046902 專業(yè)做論文18保存文件FILESAVE，或點(diǎn)工具欄上的存盤符號圖 220 保存對話框把文件保存為 （路徑中不要有中文字符，Automatic Extension ）圖 221 對話框把文件設(shè)為當(dāng)前工程：FILEPROJECTSET PROJECT TO CURRENT FILE 至此，程序輸入就已經(jīng)完成了。對于程序的編譯、仿真實(shí)現(xiàn)，與原理圖類似在此不再贅述。 下載驗(yàn)證: 選擇指定芯片的管腳（也就是把你設(shè)計(jì)的 IO 口如 clk， clr 指定到芯片Q260046902 專業(yè)做論文19對應(yīng)的管腳上）AssignPin/Location/Chip（也可以在空白處點(diǎn)右鍵，選AssignPin/Location/Chip）圖 222 Pin/Location 對話框?qū)棾鱿聢D窗口：圖 223 對話框在 Node Name 中添入 clk，Chip Resource 下的 Pin 中輸入管腳43，在 Pin type 中輸入 input，點(diǎn) ADD 連后同樣指定以下管腳：Q260046902 專業(yè)做論文20表 23 管腳輸入值 Node name pin Pin typeclk 44 inputclr 45 inputQ1 36 outputQ2 37 outputQ3 34 outputQ4 33 outputQ5 40 output點(diǎn)擊菜單 MAX+plusII programmer圖 224 programme 對話框?qū)?huì)彈出編程窗口：Q260046902 專業(yè)做論文21圖 225 編程窗口我們現(xiàn)在先要選擇適當(dāng)?shù)木幊唐鳎?一定要打開編程窗口才可以看到這些設(shè)置）圖 226 編程窗口設(shè)置設(shè)置如下：Hardware Type 選擇 Byte Blaster[MV]Q260046902 專業(yè)做論文22圖 227 Byte Blaster[MV]窗口設(shè)置點(diǎn)擊圖中的 Program，將看到紅條不斷添滿狀態(tài)條，最后彈出編程成功的窗口，如圖圖 228 編程成功的窗口下載結(jié)束后，就可以用示波器和頻率計(jì)，測量相應(yīng)管腳的頻率和波形。通過測量，所得到的時(shí)鐘信號正是我們需要的。到此我的軟件部分設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，在這個(gè)過程中，我熟悉了該軟件的使用，通過使用該軟件，我完成了我的設(shè)計(jì)任務(wù)。Q260046902 專業(yè)做論文23第 3 章 RC 震蕩器基本工作原理 傳統(tǒng) RC 震蕩器電路圖 31 給出了最基本的振蕩器電路的結(jié)構(gòu)，其中 EN 為使能信號端，圖 31 與非門與反相器組成的 RC 振蕩器電路當(dāng)其為高時(shí)，電路正常工作。振蕩頻率取決與 RC 的乘積，近似估算值為：T=[2]。在振蕩器的輸入端加上 “施密特觸發(fā)器”，對輸入信號做濾波處理，達(dá)到了對波形整形的目的，在一定程度上提高了 RC 振蕩器周期的精度。但是，這種振蕩器的周期在本質(zhì)上還是由 RC 的乘積所決定，所以，它不能從本質(zhì)上提高 RC 振蕩器的周期精度。這種電路結(jié)構(gòu)如圖 32 所示。RC 振蕩器有 RC 移相振蕩器和橋式振蕩器 2 種，而應(yīng)用最多的屬RC 橋式振蕩器，即文氏橋振蕩器。,已具有較好的正弦波振蕩波形，輸出信號幅度穩(wěn)定，非線性失真小，頻率調(diào)節(jié)范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，因此在低頻振蕩器中獲得廣泛應(yīng)用。 RC 文氏橋震蕩器的工作原理文氏橋振蕩器由一個(gè)具有選頻作用的正反饋網(wǎng)絡(luò)與一個(gè)具有負(fù)反饋的兩級同相放大器組成，其方框圖如圖 32 所示。正反饋網(wǎng)絡(luò)由 R1CR 2C2 組成，其反饋系數(shù)為:Q260046902 專業(yè)做論文24)1/()1()/(22200 cjRcjRjUFf ?????? （31）整理后得: )1()1(122120 RcjCRF????? （32）圖 32 RC 文氏橋振蕩器方框圖取 R1=R2=R,C1=C2=C，則上式簡化為 )1(3CRcjF???? (33)由(31)式可見，正反饋系數(shù)是一復(fù)數(shù)，并且是頻率的函數(shù)，其幅模與相角隨頻率的變化關(guān)系如圖 33 所示:Q260046902 專業(yè)做論文25圖 33 及 的頻率關(guān)系曲線0?F?t其模為: 22)1(CRF???? (34)相移為: ?????????31ctgt? (35)的模反映出選頻網(wǎng)絡(luò)的輸出與輸入信號幅度之比相移甲反映了?0F選頻網(wǎng)絡(luò)輸出信號相對輸入信號的相位差。由振蕩器原理可知，要產(chǎn)生振蕩必須首先滿足相位條件，即要求反饋電壓 與放大器輸入電壓 同相，一般放大器采用兩級阻容耦合放?FOUiOU大器，其輸出電壓 與輸入電壓 同相，因此，要0Oi產(chǎn)生振蕩必須使 與 同相，即反饋系數(shù) 應(yīng)為實(shí)數(shù)，由(31)?F0?OF式可見，要使 為一實(shí)數(shù)，必須滿足:? 01??CR?即當(dāng) RC1??時(shí), 模 30??, t?以上說明，只有在這個(gè)頻率，反饋系數(shù)才為一實(shí)數(shù)，且為最大值。也就是說，只有在0這個(gè)頻率才能產(chǎn)生振蕩，這就是正反饋網(wǎng)絡(luò)的選頻作用，振蕩頻率Q260046902 專業(yè)做論文26的大小由它的元件數(shù)值決定，改變 R 或 C 的數(shù)值就可以改變振蕩頻率。在滿足相位條件的基礎(chǔ)上，產(chǎn)生振蕩的第二個(gè)條件是振幅條件,即必須滿足 1??FAu 或 FU1? (34)式中 Au 是兩級放大器的電壓增益Au1/F 是振蕩的起振條件， Au= 1/F 是振蕩的振幅穩(wěn)定條件，由 (34)式得出，振蕩穩(wěn)定時(shí)，放大器的增益 Au=3,起振時(shí)，必須使 Au3。如果放大器不加負(fù)反饋，則增益 Au 很容易大于 3,起振容易，但振幅穩(wěn)定必須靠非線性元件使 Au 由大于 3 減小到等于 3，此時(shí)振蕩波形必然失真。為了使振蕩波形為良好的正弦波，而又易于起振，在放大器中引入一定量的負(fù)反饋，并使這個(gè)負(fù)反饋支路含有非線性元件，常用的非線性元件一般是熱敏電阻，熱敏電阻的阻值隨電壓的增高而減小。起振時(shí)熱敏電阻的阻值大，負(fù)反饋支路的反饋系數(shù)小，使同相放大器放大信數(shù) Au30 總結(jié)以上所述，得出 RC 文氏橋振蕩器的幾點(diǎn)結(jié)論:①由振蕩的相位條件得出振蕩的頻率決定于正反饋網(wǎng)絡(luò)的元件數(shù)值。②由振蕩的振幅條件決定了放大器的增益，以及引入負(fù)反饋的原因。③為了使振蕩穩(wěn)定而又不失真，必須在負(fù)反饋支路中引入非線性元件。 新型高精度 RC 震蕩器Q260046902 專業(yè)做論文27圖 34 帶施密特觸發(fā)器的 RC 震蕩器RC 振蕩器不夠穩(wěn)定而且精度不高的主要原因是因?yàn)樗碾娖椒D(zhuǎn)與電源電壓的跳變密切相關(guān)。如果采用兩路信號作誤差比較，由于這兩路信號同時(shí)都受到電源電壓變化的影響，在作誤差比較的時(shí)候可以消除或者部分消除電源電壓的影響，從而使振蕩器的波形穩(wěn)定。傳統(tǒng)的 RC 振蕩器精度不高的另一個(gè)原因是它的周期主要依賴 RC 的乘積。為了提高精度，可以使振蕩器的周期主要由誤差比較器的延遲時(shí)間來決定，而用 RC 的充放電時(shí)間來微調(diào)。這樣可以得到相對精度較高的振蕩器電路。改進(jìn)后的電路原理圖如圖 35 所示。1 工作原理圖 35 改進(jìn)后的高精度 RC 震蕩器電路圖信號線 Y2 引入的是控制信號，當(dāng) Y2 為高的時(shí)候， N5 導(dǎo)通，P4 截止，R1 和 R2 分壓，提供參考電壓 Vref ，該電路正常工作；否則電路停止工作，振蕩器停振。RC 電路的振蕩原理是利用對電容充放電時(shí)，電容兩極板上電位不可突變的特性來實(shí)現(xiàn)的。因此，可以通過對 RC 兩端的電壓的控制來實(shí)現(xiàn)對電路周期的控制。圖 35 中， Vab3??, VC 作為反饋信號輸入誤差放大器，并與Vref 作比較。輸出的電壓經(jīng)過反相器的整形之后輸出。該輸出電壓又Q260046902 專業(yè)做論文28會(huì)影響 ，使其對電容反相充電。由于 N4 是反比管，所以通過它的abV電流很小，也就是說誤差比較器的輸出電流很小。同理，P5 和 N6 也是倒比管，它們的寄生電容很大。圖 35 中的 E 點(diǎn)電位 ??icdtVE隨時(shí)間變化緩慢，從而造成 abV的變化很緩慢，即當(dāng)對電容 C2 充電完成以后，由于 ab并沒有立即發(fā)生改變，所以 C 點(diǎn)的電位 C也不發(fā)生變化，繼續(xù)維持原來的高電位狀態(tài)。設(shè)經(jīng)過時(shí)間 t1 后 ab變化，此時(shí)電容 C2開始放電，放電完畢， C又維持低電位?？梢允惯@個(gè)時(shí)間 t1 遠(yuǎn)大于RC 的充放電時(shí)間，那么該振蕩器的周期就主要由誤差比較器來決定。對于該電路，可以通過調(diào)節(jié) R1 和 R2 的比值來改變 Vref 的值，從而改變輸出方波的占空比。而電阻 R3 的主要作用是降低功耗：首先它可以限制本身所在支路的電流，由于 P5 和 N6 是倒比管，它們的等效電阻很大，為了能與其相比較，電阻 R3 的阻值也比較大；再則，電阻 R3 可以防止 P6，N7 同時(shí)導(dǎo)通，使得 P6，N7 所在支路的功耗大大減少。從上面的分析還可以看出，利用調(diào)節(jié) N4 的寬長比可以調(diào)節(jié)誤差比較器的輸出電流，而調(diào)節(jié) P5 和 N6 的寬長比則可以調(diào)節(jié)它們的寄生電容，將兩種調(diào)節(jié)結(jié)合起來，就可以調(diào)節(jié)誤差比較器的延遲時(shí)間 t1 的大小，然后再利用調(diào)節(jié) R4，C2 來對整個(gè)周期進(jìn)行微調(diào)，這樣就達(dá)到了提高振蕩器精度的目的。 振蕩周期令 τ = RC ，利用拉普拉斯變換可以求得電容 C2 在充電時(shí)： （36）利用逆拉普拉斯變換容易得到： Q260046902 專業(yè)