【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 代碼一樣，是在相同的 32 位寄存器上進(jìn)行操作。 Thumb 代碼僅為 ARM 代碼規(guī)模的 65%，但其性能卻是連接到 16 位存儲(chǔ)器系統(tǒng)的相同 ARM 處理器性能的 160%。 取指 譯碼 執(zhí)行 取指 譯碼 執(zhí)行 江西理工大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 9 第三章 外圍電路設(shè)計(jì) 電源電路設(shè)計(jì) 電源是整 個(gè)系統(tǒng) 的能源提供者，電源性能的好壞直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的成敗。 由于本系統(tǒng)不但含有數(shù)字電路，還含有模擬電路，尤其是含有對(duì)噪聲極為敏感的 A/D 轉(zhuǎn)換器件，所以模擬 電路 與數(shù)字 電路 應(yīng)該 單獨(dú)供電 ，這樣才能 降低噪聲和出錯(cuò)幾率 ，基于這種考慮，本系統(tǒng) 分別設(shè)計(jì)了模擬電源和數(shù)字電源，兩者之間的地通過(guò)一個(gè)大電感連接在一起 。 模擬電源和數(shù)字電源的的前端都是通過(guò)變壓器經(jīng)橋式整流后提供的，此部分電路如 圖 ： A1K2D11N4007 * 4D3D4D2C122200uFC2123JP1C182200uFC4TVPTVN 圖 31 變壓器橋式整流電路 需要采用 模擬 電源供電的 主要 包括運(yùn)算放大 器 、 A/D 轉(zhuǎn)換器， 模擬電源 電路原理圖如 圖 2，為了降低紋波，其輸出級(jí)增加了二級(jí)濾波電路。 112233445566D DC CB BA AT i t l eN um be r R e vi s i onS i z eBD a t e : 20xx 5 26 S he e t of F i l e : D : \ w ode w e nj i a n\ ..\ S he e t c hD oc D r a w n B y :2200uF / 16VC22200uF / 16VC32200uF / 16VC42200uF / 16VC52200uF / 16VC6100pFC7100pFC8R1R2D S 1D S 2V i n V outGND780510m HL10m HL2123V D D A + 5V123V D D A 5V2200uF / 16VC1V i nV outGND7905T V NT V P 圖 321 正負(fù) 5 負(fù)模擬電源電路原理圖 江西理工大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 10 112233445566D DC CB BA AT i t l eN um be r R e vi s i onS i z eBD a t e : 20xx 5 26 S he e t of F i l e : D : \ w ode w e nj i a n\ ..\ S he e t c hD oc D r a w n B y :2200uF / 16VC22200uF / 16VC32200uF / 16VC42200uF / 16VC52200uF / 16VC6100pFC7100pFC8R1R2D S 1D S 2V i n V outGND781210m HL10m HL2123V D D A + 12V123V D D A 12V2200uF / 16VC1V i nV outGND7912T V NT V P 圖 322 正負(fù) 12 負(fù) 模擬電源電路原理圖 需要采用數(shù)字電源供電的主要有 A/D 轉(zhuǎn)換器、高速 FIFO、 多路選擇開關(guān)、按鍵控制芯片等，數(shù)字電源電路如下： 112233445566D DC CB BA AT i t l eN um be r R e vi s i onS i z eBD a t e : 20xx 5 26 S he e t of F i l e : S he e t c hD oc D r a w n B y :2200uF / 16VC32200uF / 16VC5100pFC7R1D S 1V i n V outGND7833123V D D D + V D D A + 5V 圖 33 數(shù)字電源電路圖 由于數(shù)字系統(tǒng)對(duì)電源的紋波及噪聲要求都比較低 ，故在 電路中 沒(méi)有 加 LC 濾波電路。 信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì) 信號(hào)調(diào)理電路 作用是將 輸入的信號(hào)通過(guò)一定的比例進(jìn)行衰減或放大，得到滿足 ADC 測(cè)量范圍的電壓信號(hào)。信號(hào)調(diào)理由輸入保護(hù)、耦合電路、衰減器、放大器、跟隨器組成 。 1. 輸入耦合、保護(hù)和電壓跟隨電路 江西理工大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 11 VDDD+5VQ11KR18VDDA+12VVDDA12VK1RelaySPDTP1BNCD3100pFC25D1D2Vo110uFC23C24567411MAX41871UA10uFC26C27 圖 34 耦合、輸入保護(hù)、跟隨器部分 圖 為輸入耦合、保護(hù)和電壓跟隨部分電路原理圖。 MAX4187 為 270MHz 四通道電流反饋型運(yùn)算放大器 [9]。 繼電器 K1 控制耦合方式， 三極管 Q1 處于開關(guān)狀態(tài) ， 當(dāng) LPC2138 的 引腳輸出低電平時(shí)， Q1 截止， 繼電器 處于常開狀態(tài) ，此時(shí)信號(hào)通過(guò)電容 C25 耦合輸入運(yùn)放的同相輸入端，只有交流信號(hào)通過(guò)， 即處于 交流耦合狀態(tài) ； 當(dāng) 引腳輸出高電平時(shí)， Q1 飽和導(dǎo)通，此時(shí)繼電器處于常閉狀態(tài)，輸入信號(hào)直接至運(yùn)放的同相輸入端，即處于直流耦合狀態(tài)。 D D2為 肖特基二極管 ， 正向?qū)▔航祪H 左右 ， 將輸入運(yùn)放的電壓鉗位在 177。 ，防止被測(cè)信號(hào)的電壓過(guò)高燒壞后級(jí)元器件， 起輸入保護(hù)作用 。 2. 信號(hào)衰減電路 由于 ADC 的輸入信號(hào)需在一定的范圍內(nèi)，當(dāng)被測(cè)信號(hào)過(guò)大時(shí)，就需要先對(duì)其 進(jìn)行一定倍數(shù)的衰減，來(lái)滿足 ADC 的參數(shù)要求。在本示波器中， 為了使不同幅度的信號(hào)都能夠衰減到同一范圍內(nèi)， 衰減倍數(shù)共 設(shè)置 1 1 20 六級(jí) [10]。 江西理工大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 12 R28 R30 R31 R32100*31KR41VDDD+5V5K1R44Vo1Vo247pFC30C31R29R27R26121314U1CMAX4187Q59013Q69013Q790134K7R164K7R174K7R331KR471KR481KR49VDDD+5VAtt_AAtt_BAtt_CAtt_A Att_B Att_CX013X114X215X312X41X55X62X74GND8VCC16Xout3A11B10C9EN6NC7U19MAX4167 圖 35 信號(hào)衰減電路 圖 為 本系統(tǒng)的 信號(hào)衰減電路， 信號(hào)從運(yùn)算放大器的反相端輸入 ， C30 作運(yùn)放的相位超前補(bǔ)償，以消除自激振蕩 。 MAX4167 是美信公司生產(chǎn)的 8 選 1 高速模擬開關(guān)， 典型條件下，選通時(shí)電阻值僅為 8Ω，非選通的通道衰減達(dá) 93dB，輸入輸出頻率特 性曲線在 50MHz 時(shí)仍相當(dāng)平坦， 其功能框圖 見(jiàn) 圖 3[7] [8] [9] 圖 36 MAX4617 功能框圖 A、 B、 C 為選通控制引腳， X 為公共端， X0~X7 為模擬輸入端， ENABLE為使能端，低電平有效，其真值表如 表 01： 江西理工大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 13 表 01 MAX4617 真值表 為了得到不同的衰減倍數(shù)，在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)通過(guò) LPC2290 的 、 、 控制 MAX4167 的 C、 B、 A 電平狀態(tài)來(lái)選擇相應(yīng)的 X0~X5，從而改變電阻網(wǎng)絡(luò)的分配，得到不同的 衰減 倍數(shù)。 現(xiàn)設(shè)置當(dāng) Xout 連接到不同的 Xn 時(shí)，電壓 衰減 倍數(shù)如 表 032： 表 02 所選開關(guān)和電壓 衰減 倍數(shù)關(guān)系 開關(guān)選擇 電壓 衰減 倍數(shù) Xout－ X0 20 Xout－ X1 16 Xout－ X2 12 Xout－ X3 8 Xout－ X4 4 Xout－ X5 2 為了滿足 表 032 的倍數(shù)關(guān)系，由1 fv RA R??，運(yùn)放的反饋電阻網(wǎng)絡(luò)應(yīng)有如下關(guān)系： 江西理工大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 14 3226 27 28 29 30 3131 3226 27 28 29 3030 31 3226 27 28 2929 30 31 3226 27 2828 29 30 31 3226 2727 28 29 30 31 3226120116112181412RR R R R R RRRR R R R RR R RR R R RR R R RR R RR R R R RRRR R R R R RR???? ? ? ? ??????? ? ? ??? ????? ? ???? ? ?? ?? ???? ? ? ???? ??? ? ? ? ????? (1) 對(duì)上述方程組進(jìn)行整理，可得： 26 27 28 29 30 31 3226 27 28 29 30 31 3226 27 28 29 30 31 3226 27 28 29 30 31 3226 27 28 29 30 31 3226 27 28 29 30 31 322 0 01 6 1 6 01 2 1 2 1 2 08 8 8 8 04 4 4 4 4 02 2 2 2 2 2R R R R R R RR R R R R R RR R R R R R RR R R R R R RR R R R R R RR R R R R R R? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? 0??????????? (2) 此方程組共 6 個(gè)方程， 7 個(gè)未知量，屬不完 全 約束，有無(wú)窮多組解，但要人工計(jì)算得到一組合適 的 解是比較麻煩的，為此可以借助 MATLAB 強(qiáng)大的計(jì)算能力來(lái)解決。 上述 線性方程組的系數(shù)矩陣 1 1 1 1 1 1 2 01 1 1 1 1 1 6 1 61 1 1 1 1 2 1 2 1 21 1 1 8 8 8 81 1 4 4 4 4 41 2 2 2 2 2 2A???????????? ? ? ???? ? ? ? ?? ? ? ? ? ??? 調(diào)用 MATLAB 的 rref（）函數(shù)可得 系數(shù) 矩陣 A 的行最簡(jiǎn)形： 1 0 0 0 0 0 140 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 a???????? ????????? 江西理工大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 15 由于線性方程組的右端 0b? ,方程組 (2)是 齊次線性方程組 ,故由系數(shù) 矩陣A 的行最簡(jiǎn)形直接可得： 26 3227 3228 3229 3230 3231 3214 67 79 01 53RRRRRRRRRRRR??? ??? ?????? ????? （ 3） 若取 32 1RK??，則此時(shí) 31 ??，當(dāng)模擬開關(guān)選擇的衰減倍數(shù)為 20 時(shí)，運(yùn)算放大 器 的輸入阻抗 僅為 3 2 2 6 2 7 2 8 2 9 3 0 3 1 3 2//( ) 2 3 5 .3R R R R R R R R? ? ? ? ? ? ? ?，這對(duì)信號(hào)的的處理是很不利的。 為了 增大運(yùn)放的輸入阻抗，并且 各個(gè)電阻的阻值都盡量合理，所取 值能夠通過(guò)現(xiàn)有電 阻簡(jiǎn)單的并聯(lián)或串聯(lián)得到（標(biāo)稱值），可 取32 10RK??， 此時(shí) 26 27140 ， 28R K R K? ? ? ?， 2 8