【文章內(nèi)容簡介】 器 ，輸出就是輸入信號的復現(xiàn)和增強。對于非線性放大器，輸出則與輸入信號成一定函數(shù)關系。放大器按所處理信號物理量分為機械放大器、機電放大器、電子放大器、液動放大器和 氣動放大器 等，其中用得最廣泛的是電子放大器。隨著射流技術（見 射流元件 ）的推廣，液動或氣動放大器的應用也逐漸增多。電子放大器又按所用 有源器件 分為真空管放大器、晶體管放大器、固體放大器和 磁放大器 ，其中又以晶體管放大器應用最廣。在 自動化儀表 中晶體管放大器常用于信號的電壓 放大和 電流 放大，主要形式有 單端放大和推挽放大。此外，還常用于 阻抗匹配 、隔離、電流 電壓轉換、電荷 電壓轉換（如 電荷放大器 ）以及利用放大器實現(xiàn)輸出與輸入之間的一定函數(shù)關系（如運算放大器）。 二、放大器的作用 能把輸入訊號的電壓或功率放大的裝置，由 電子管 或 晶體管 、電源 變壓器 和其他 電器 元件組成。用在 通訊 、 廣播 、 雷達 、 電視 、 自動控制 等各種裝置中 [3]。 原理 : 高頻功率放大器用于 發(fā)射機 的末級，作用是將高頻已調(diào)波信號進行功率放大，以滿足發(fā)送功率的要求，然后經(jīng)過 天線 將其輻射到空間，保證在一定區(qū)域內(nèi)的 接收機 可以接收 到滿意的信號電平，并且不干擾相鄰信道的通信。 高頻 功率放大器 是通信系統(tǒng)中發(fā)送裝置的重要組件。按其工作頻帶的寬窄劃分為窄帶高頻功率放大器和寬帶高頻功率放大器兩種，窄帶高頻功率放大器通常以具有選頻濾波作用的選頻 電路 作為輸出回路，故又稱為調(diào)諧功率放大器或 諧振功率放大器 ；寬帶高頻功率放大器的輸出電路則是 傳輸線變壓器 或其他寬帶匹配電路，因此又稱為非調(diào)諧功率放大器。高頻功率放大器是一種能量轉換 器件 ，它將電源供給的直流能量轉換成為高頻交流輸出在 “低頻電子線路 ”課程中已知，放大器可以按照電流導通角的不同，將其分為甲、乙 、丙三類 工作狀態(tài) 。甲類放大器電流的流通角為 360176。 適用于小信號低功率放大。乙類放大器電流的流通角約等于 180176。 ；丙類放大器電流的流通角則小于 180176。 。乙類和丙類都適用于大功率工作丙類工作狀態(tài)的輸出功率和效率是三種工作狀態(tài)中最高者。高頻功率放大器大多工作于丙類。但丙類放大器的電流波形失真太大，因而不能用于低頻功率放大，只能用于采用調(diào)諧回路作為負載的諧振功率放大 [4]。由于調(diào)諧回路貴陽學院本科畢業(yè)論文（設計） 11 具有濾波能力，回路電流與 電壓 仍然極近于正弦波形，失真很小。 三、放大器的原理及分類 通用型集成運算放大器 是指它的技術參數(shù)比較適中，可滿足大多數(shù) 情況 下的使用要求。通用型集成運算放大器又分為 Ⅰ 型、 Ⅱ 型和 Ⅲ 型，其中 Ⅰ 型屬低增益運算放大器， Ⅱ 型屬中增益運算放大器， Ⅲ 型為高增益運算放大器 [5]。 Ⅰ 型和 Ⅱ 型基本上是早期的產(chǎn)品，其輸入失調(diào)電壓在 2mV 左右，開環(huán)增益一般大于 80dB。 高精度集成運算放大器是指那些 失調(diào)電壓 小，溫度漂移非常小，以及增益、共模抑制比非常高的運算放大器。這類運算放大器的 噪聲 也比較小。其中單片高精度集成運算放大器的失調(diào)電壓可小到幾微伏，溫度漂移小到幾十微伏每攝氏度 [6]。 高速型集成運算放大器的輸出電壓轉換速率很大，有的可達 2~3kV/μS 。 高 輸入阻抗 集成運算放大器的輸入阻抗十分大，輸入電流非常小 [7]。這類運算放大器的輸入級往往采用 MOS 管。 低功耗集成運算放大器工作時的電流非常小，電源電壓也很低，整個運算放大器的功耗僅為幾十微瓦。這類集成運算放大器多用于便攜式電子產(chǎn)品中。 寬頻帶集成運算放大器的頻帶很寬，其 單位增益帶寬 可達千兆赫以上，往往用于寬頻帶放大電路 中。 一般集成運算放大器的供電電壓在 15V 以下，而高壓型集成運算放大器的供電電壓可達數(shù)十伏。 功率型集成運算放大器的輸出級，可向負載提供比較大的功率輸出。 光纖 放大器不但可對光信號進行直接放大，同時還具有實時、高增益、寬帶、在線、低噪聲、低損耗的全光放大功能，是新一代 光纖通信 系統(tǒng)中必不可少的關鍵器件；由于這項技術不僅解決了衰減對光 網(wǎng)絡傳輸速率 與距離的限制，更重要的是它開創(chuàng)了 1550nm頻段 的波分復用，從而將使超高速、超大容量、超長距離 的波分復用（ WDM）、 密集波分復用 （ DWDM）、全光傳輸、光孤子傳輸?shù)瘸蔀楝F(xiàn)實，是光纖通信發(fā)展史上的一個劃時代的里程碑。在目前實用化的光纖放大器中主要有 摻鉺光纖放大器 （ EDFA）、 半導體 光放大器（ SOA）和光纖 拉曼 放大器（ FRA）等，其中摻鉺光纖放大器以其優(yōu)越的性能現(xiàn)已廣泛應用于長距離、大容量、高速率的光纖通信系統(tǒng)、接入網(wǎng)、光纖 CATV 網(wǎng)、軍用系統(tǒng)（雷達多路數(shù)據(jù)復接、數(shù)據(jù)傳輸、制導等）等領域，作為功率放大器、中繼放大器和前置放大器。 鎖相放大器實際上是一個模擬的傅立葉變換器，鎖相放大器的輸出 是一個直流電壓，正比于是輸入信號中某一特定頻率（參數(shù)輸入頻率）的信號幅值。而輸入信號中的其他頻率成分將不能對輸出電壓構成任何貢獻。 兩個正弦信號，頻率都為 1Hz，有 90 度相位差，用乘法器相乘得到的結果是一個有直流偏量的正弦信號。 貴陽學院本科畢業(yè)論文（設計） 12 如果是一個 1Hz 和一個 的信號相乘，用乘法器相乘得到的結果是輪廓為正弦的調(diào)制信號，直流偏量為 0。 只有與參考信號頻率完全一致的信號才能在乘法器輸出端得 到直流偏量，其他信號在輸出端都是交流信號。如果在乘法器的輸出端加一個低通濾波器，那么所有的交流信號分量全部被濾掉， 剩下的直流分量就只是正比于輸入信號中的特定頻率的信號分量的幅值。 第三節(jié) 信號轉換 一、 A/D 轉換簡介 模數(shù)轉換器最重要的參數(shù)是轉換的精度，通常用輸出的數(shù)字信號的位數(shù)的多少表示。轉換器能夠準確輸出的數(shù)字信號的位數(shù)越多，表示轉換器能夠分辨輸入信號的能力越強，轉換器的性能也就越好。 A/D 轉換一般要經(jīng)過采樣、保持、量化及編碼 4 個過程。在實際電路中，有些過程是合并進行的，如采樣和保持，量化和編碼在轉換過程中是同時實現(xiàn)的。 一般來說， AD 比 DA 貴，尤其是高速的 AD，因為在某些特殊場合，如導彈的攝像頭部分要求有高 速的轉換能力。一般那樣 AD 要上千美元。還有通過 AD 的并聯(lián)可以提高 AD 的轉換效率，多個 AD 同時處理數(shù)據(jù)，能滿足處理器的數(shù)字信號需求了。 二、 模數(shù)轉換原理概述 隨著數(shù)字電子技術的迅速發(fā)展，各種數(shù)字設備，特別是數(shù)字電子計算機的應用日益廣泛，幾乎滲透到國民經(jīng)濟的所有領域之中。數(shù)字計算機只能夠?qū)?shù)字信號進行處理，處理的結果還是數(shù)字量，它在用于生產(chǎn)過程自動控制的時候，所要處理的變量往往是連續(xù)變化的物理量，如溫度、壓力、速度等都是模擬量，這些非電子信號的模擬量先要經(jīng)過傳感器變成電壓或者電流信號， 然后再轉換成數(shù)字量，才能 夠送往計算機進行處理。 模擬量轉換成數(shù)字量的過程被稱為模數(shù)轉換，簡稱 A/D(Analog to Digital)轉換；完成模數(shù)轉換的電路被稱為 A/D 轉換器，簡稱 ADC(Analog to Digital Converter)。 數(shù)字量轉換成模擬量的過程稱為數(shù)模轉換， 簡稱 D/A(Digital to Analog)轉換；完成數(shù)模轉換的電路稱為 D/A 轉換器，簡稱 DAC(Digital to Analog Converter)。模擬信號由傳感器轉換為電信號，經(jīng)放大送入 AD 轉換器轉換為數(shù)字量，由數(shù)字 電路進行處理，再由 DA轉換器還原為模擬量，去驅(qū)動執(zhí)行部件。為了保證數(shù)據(jù)處理結果的準確性， AD 轉換器和 DA 轉換器必須有足夠的轉換精度。同時，為了適應快速過程的控制和檢測的需要，AD 轉換器和 DA 轉換器還必須有足夠快的轉換速度。因此，轉換精度和轉換速度乃是衡量 AD 轉換器和 DA 轉換器性能優(yōu)劣的主要標志。 三、轉換方法 模數(shù)轉換過程包括量化和編碼。量化是將模擬信號量程分成許多離散量級，并確定輸入信號所屬的量級。編碼是對每一量級分配唯一的數(shù)字碼，并確定與輸入信號相對應的代碼。最普通的碼制是二進制，它有 2 的 n 次 方個量級（ n 為位數(shù)） ,可依次逐個編號。模數(shù)轉換的方法很多，從轉換原理來分可分為直接法和間接法兩大類。 直接法是直接將電壓轉換成數(shù)字量。它用數(shù)模網(wǎng)絡輸出的一套基準電壓，從高位起逐位與被測電壓反復比較，直到二者達到或接近平衡（見圖）?？刂七壿嬆軐崿F(xiàn)對分搜索的控制，其比較方法如同天平稱重。先使二進位制數(shù)的最高位 Dn1=1，經(jīng)數(shù)模轉換后得到一個整個量程一半的模擬電壓 VS，與輸入電壓 Vin 相比較，若 VinVS,則保留這一位；若 VinVs，則 Dn1=0。然后使下一位 Dn2=1,與上一次的結果一起經(jīng)數(shù)模轉換后與 Vin 相比較 ,重復這一過程，直到使 D0=1，再與 Vin 相比較 ,由 VinVS 還是 VinV 來決定是否保留這一位。經(jīng)過 n 次比較后， n 位寄存器的狀態(tài)即為轉換后的數(shù)據(jù)。這種直接逐位比較型（又貴陽學院本科畢業(yè)論文（設計） 13 稱反饋比較型）轉換器是一種高速的 數(shù)模轉換電路 ，轉換精度很高，但對干擾的抑制能力較差，常用提高數(shù)據(jù)放大器性能的方法來彌補。它在計算機接口電路中用得最普遍。 間接法不將電壓直接轉換成數(shù)字，而是首先轉換成某一中間量 ,再由中間量轉換成數(shù)字。常用的有電壓 時間間隔 (V/T)型和電壓 頻率 (V/F)型兩種，其中電壓 時間間隔型中的雙斜率 法（又稱雙積分法）用得較為普遍。 模數(shù)轉換器的選用具體取決于輸入電平、輸出形式、控制性質(zhì)以及需要的速度、分辨率和精度。 用半導體分立元件制成的模數(shù)轉換器常常采用單元結構，隨著 大規(guī)模集成電路 技術的發(fā)展，模數(shù)轉換器體積逐漸縮小為一塊模板、一塊集成電路。 鍵盤控制 一、點陣概述 為集中反映晶體結構的周期性而引入的一個概念。首先考慮一張二維周期性結構的圖像 ?？稍趫D上任選一點 O 作為原點。在圖上就可以找到一系列與 O 點環(huán)境完全相同的點子 ,這一組無限多的點子就構成了點陣。將圖像作一平移 ,對應于從原點 O 移至任意陣點的位 置，圖像仍然不變。這種不變性表明點陣反映了原結構的平移對稱性。上述的考慮顯然可以推廣到具有三維周期性結構的無限大晶體。應該指出，原點位置可以任意選，但得到的點陣卻是等同的。點陣平移矢量 L總可以選用三個非共面的基矢 A A2及 A3 的組合來表示： L=mA1+nA2+pA3，這里的 m、 n、 p 為三個整數(shù)。 A A2 與 A3所構成的平行六面體，稱為 晶胞 或初基晶胞，它包含了晶體結構的基本 重復單元 。值得注意，基矢與晶胞的選擇都不是唯一的，存在無限多種選擇方案。一個初基晶胞是晶體結構的最小單元。但是有時為了能更充分地反映出點 陣的對稱性，也可選用稍大一些的非初基晶胞（即晶胞中包含一個以上的陣點）。 一個點陣可以還原為一系列平行的陣點行列（簡稱陣列），或一系列的平行的陣點平面（簡稱陣面）?？捎糜梢唤M基矢所確定的 坐標系 來描述某一組特定的陣列或陣面族的取向。我們選取通過原點的陣列上任意陣點的三個坐標分量，約化為互質(zhì)的整數(shù) u、v、 w 作為陣列方向的指標，可用符號【 uvw】 來表示。為了 標志 某一特定陣面族的方向，可選擇最靠近（但不通過）原點的陣面，讀取它在三個坐標軸上截距的倒數(shù)，將這三個數(shù)約化為互質(zhì)的數(shù) h、 k、 l 就得該陣面旋的方向指標 ,可用 符號 (hkl)來表示。這就是陣面族的 密勒指數(shù) 。 貴陽學院本科畢業(yè)論文（設計） 14 圖 241 點陣 LCD 顯示 一、 LCD 特點 低壓微功耗 外觀小巧精致，厚度只有 ~8mm 被動顯示型 (無眩光，不刺激人眼，不會引起眼睛疲勞 ) 顯示信息量大 (因為像素可以做得很小 ) 易于彩色化 (在色譜上可以非常準確的復現(xiàn) ) 無電磁輻射 (對人體安全，利于信息保密 ) 長壽命 (這種器件幾乎沒有什么劣化問題，因此壽命極長，但是液晶背光壽命有限，不過背光 部分可以更換 ) 單片機 一、 AT89C51 簡介 芯片功能介紹及設計： AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8位微處理器，俗稱單片機 [7]。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系 統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。此外， AT89C51 設有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下， CPU停止工作 [8]。但 RAM，定時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復位為止。 二、 引腳說明 AT89C51 芯片圖如下： 貴陽學院本科畢業(yè)論文（設計） 15 圖 261 AT89C