【導(dǎo)讀】師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。而使用過(guò)的材料。均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文。不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位。印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于萬(wàn)字。有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程。設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？

　　

【正文】 。輸出端電位被其箝位在穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓 UZ，即 uO＝ UZ 當(dāng) ui＞ UR時(shí)，運(yùn)放輸出低電平， DZ正向?qū)?，輸出電壓等于穩(wěn)壓 管的正向壓降UD，即 uo＝－ UD 因此，以 UR為界，當(dāng)輸入電壓 ui變化時(shí)，輸出端反映出兩種狀態(tài)，高電位和低電位。表示輸出電壓與輸入電壓之間關(guān)系的特性曲線，稱為傳輸特性。 圖 為(a)圖比較器的傳輸特性。 常用的電壓比較器有過(guò)零比較器、具有滯回特性的過(guò)零比較器、雙限比較器（又稱窗口比較器）等。 過(guò)零比較器 電路如下圖所示 為加限幅電路的過(guò)零比較器， DZ為限幅穩(wěn)壓管。信號(hào)從運(yùn)放的反相輸入端輸入，參考電壓為零 ,從同相端輸入。當(dāng) Ui＞ 0時(shí)，輸出 UO＝ (UZ+UD)，當(dāng)Ui＜ 0時(shí)， UO＝ +(UZ+UD)。其電壓 傳輸特性如圖 （ b）所示。 過(guò)零比較器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靈敏度高，但抗干擾能力差。 (a) 過(guò)零比較器 (b) 電壓傳輸特性 圖 過(guò)零比較器 利用 微分電路 檢出 曼碼跳變沿 微分電路可把矩形波轉(zhuǎn)換為尖脈沖波 ,此電路的輸出波形只反映輸入波形的突變部分 ,即只有輸入波形發(fā)生突 變的瞬間才有輸出。而對(duì)恒定部分則沒(méi)有輸出。輸出的尖脈沖波形的寬度與 R*C 有關(guān)（即電路的時(shí)間常數(shù)） ,R*C 越小 ,尖脈沖波形越尖 ,反之則寬。此電路的 R*C 必須遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于輸入 波形的寬度 ,否則就失去了波形變換的作用 ,變?yōu)橐话愕?RC 耦合電路了 ,一般 R*C 少于或等于輸入波形寬度的 1/10 就可以了 。因此，利用微分電路可以檢出曼徹斯特碼跳變沿，從而方便下一步從 中提取時(shí)鐘信號(hào)。 曼徹斯特碼編解碼電路設(shè)計(jì) 第三章 曼徹斯特編解碼方案 圖 。為表達(dá)方便，這里我們使輸入為頻率為 50Hz 的方波，經(jīng)過(guò)微分電路后，輸出為變化很陡峭的曲線。圖 是用示波器顯示的輸入和輸出的波形。 圖 微分電路波形圖 圖 示波器波形 當(dāng)?shù)谝粋€(gè)方波電壓加在微分電路的兩端（輸入端）時(shí)，電容 C 上的電壓開(kāi)始因充電而增加。而流過(guò)電容 C的電流則隨著充電電壓的上升而下 降。電流經(jīng)過(guò)微分電 路（ R、 C）的規(guī)律可用下面的公式來(lái)表達(dá)（參考右圖）： ? ? t CRi V R e?? i充電電流（ A）； v輸入信號(hào)電壓（ V）； R電路電阻值（歐姆）； 圖 微分電路 曼徹斯特碼編解碼電路設(shè)計(jì) 第三章 曼徹斯特編解碼方案 C電路電容值（ F）； e自然對(duì)數(shù)常數(shù)（ ）； t信號(hào)電壓作用時(shí)間（秒）； CRR、 C 常數(shù)（ R*C） 由此我們可以看出輸出部分即電阻上的電壓為 i*R，結(jié)合上面的計(jì)算，我們可以得出輸出電壓曲線計(jì)算公式為（其曲線見(jiàn)下圖）： /t CRiR V e???? ?? 圖 輸出電壓曲線圖 全波整流電路 在微分電路之后，由于檢測(cè)出來(lái)的 曼徹斯特碼跳變沿具有上下兩個(gè)方向，得到的尖鋒脈沖也同樣 如此，不 能直接濾波提取位同步信號(hào)，因此需要一個(gè) 全波整流電路將微分電路輸出的尖鋒脈沖 統(tǒng)一為一個(gè)極性，然后送入窄帶濾波電路即可提取出位同步信號(hào)。 全波整流電路有單相全波整流電路和橋式整流電路等幾種類型，下面是對(duì)它們各自性能的分析。 全波整流電路 全波整流電路，可以看作是由兩個(gè)半波整流電路組合成的。變壓器次級(jí)線圈中間需要引出一個(gè)抽頭，把次組線圈分成兩個(gè)對(duì)稱的繞組，從而引出大小相等但極性相反的兩個(gè)電壓 e2a 、 e2b ，構(gòu)成 e2a 、 D Rfz與 e2b 、 D2 、 Rfz ，兩個(gè)通電回路。 曼徹斯特碼編解碼電路設(shè)計(jì) 第三章 曼徹斯特編解碼方案 全波整流電路的工作原理 ： 在 0～ π 間內(nèi)， e2a 對(duì) Dl 為正向電壓， D1 導(dǎo)通，在Rfz 上得到上正下負(fù)的電壓； e2b 對(duì) D2 為反向電壓， D2 不導(dǎo)通 。在 π2π時(shí)間內(nèi)，e2b 對(duì) D2 為正向電壓， D2 導(dǎo)通，在 Rfz 上得到的仍然是上正下負(fù)的電壓； e2a 對(duì)D1 為反向電壓， D1 不導(dǎo)通 。 如此反復(fù)，由于兩個(gè)整流元件 D1 、 D2 輪流導(dǎo)電，結(jié)果負(fù)載電阻 Rfz 上在正、負(fù)兩個(gè)半周作用期間，都有同一方向的電流通過(guò)，因此稱為全波整流，全波整流不僅利用了正半周，而且還巧妙地利用了負(fù)半周，從而大大地提高了整流效率（ Usc ＝ ，比半波整 流時(shí)大一倍） 全波整流電路的輸出電壓為 : 2 2 201 2 22 s in 0 . 9OLV V V td t V V? ????? ? ? ?? （ ） 流過(guò)負(fù)載的平均電流為 22 0 .922DL LLVI I VRR?? ? ? （ ） 二極管所承受的最大反向電壓 max 222RVV? 單相全波整流電路的脈動(dòng)系數(shù) S 與單相橋式整流電路相同。 224 2 2 2 2 0 . 6 733VVS ??? ? ? （ ） 單相橋式整流電路的變壓器中只有交流電流流過(guò)，而 全波整流電路中 有直流分量流過(guò)。所以單相橋式整流電路的變壓器效率較高，在同樣功率容量條件下，體積可以小一些。單相橋式整流電路的總體性能優(yōu)于全波整流電路，故廣泛應(yīng)用于直流電源之中。 單相橋式整流電路 曼徹斯特碼編解碼電路設(shè)計(jì) 第三章 曼徹斯特編解碼方案 （ a） (b) 圖 單相橋式整流電路 單相橋式整流電單相橋式整流電路如圖 （ a）所示，圖中 Tr 為電源變壓器，它的作用是將交流電網(wǎng)電壓 vI變成整流電路要求的交流電壓 ， RL是要求直流供電的負(fù)載電阻，四只整流二極管 D1～ D4接成 電橋的形式，故有橋式整流電路之稱。 路的工作原理可分析如下。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，二極管用理想模型來(lái)處理，即正向?qū)娮铻榱悖聪螂娮铻闊o(wú)窮大。 在 v2的正半周，電流從變壓器副邊線圈的上端流出，只能經(jīng)過(guò)二極管 D1流向 RL，再由二極管 D3流回變壓器，所以 D D3正向?qū)ǎ?D D4反偏截止。在負(fù)載上產(chǎn)生一個(gè)極性為上正下負(fù)的輸出電壓。其電流通路可用圖 （ a）中實(shí)線箭頭表示。 在 v2的負(fù)半周，其極性與圖示相反，電流從變壓器副邊線圈的下端流出，只能經(jīng)過(guò)二極管 D2流向 RL，再由二極管 D4流回變壓器，所以 D D3反偏截 止， D D4正向?qū)āｋ娏髁鬟^(guò) RL時(shí)產(chǎn)生的電壓極性仍是上正下負(fù)，與正半周時(shí)相同。其電流通路如圖 （ a）中虛線箭頭所示。 綜上所述，橋式整流電路巧妙地利用了二極管的單向?qū)щ娦?，將四個(gè)二極管分為兩組，根據(jù)變壓器副邊電壓的極性分別導(dǎo)通，將變壓器副邊電壓的正極性端與負(fù)載電阻的上端相連，負(fù)極性端與負(fù)載電阻的下端相連，使負(fù)載上始終可以得到一個(gè)單方向的脈動(dòng)電壓。 根據(jù)上述分析，可得橋式整流電路的工作波形如圖 。由圖可見(jiàn)，通過(guò)負(fù)載RL的電流 iL以及電壓 vL的波形都是單方向的全波脈動(dòng)波形。 橋式整流電路的優(yōu)點(diǎn)是 輸出電壓高，紋波電壓較小，管子所承受的最大反向電壓較低，同時(shí)因電源變壓器在正、負(fù)半周內(nèi)都有電流供給負(fù)載，電源變壓器得到了曼徹斯特碼編解碼電路設(shè)計(jì) 第三章 曼徹斯特編解碼方案 充分的利用，效率較高。因此，這種電路在半導(dǎo)體整流電路中得到了頗為廣泛的應(yīng)用。電路的缺點(diǎn)是二極管用得較多，但目前市場(chǎng)上已有整流橋堆出售，如 QL51A～ G、QL62A～ L 等，其中 QL62A～ L 的額定電流為 2A，最大反向電壓為 25V～ 1000V。故單相橋式整流電路常畫成圖 （ b）所示的簡(jiǎn)化形式。 在綜合對(duì)比了 橋式整流電路 和 全波整流電路 的各自性能后，顯然 橋式整流電路唯一 缺點(diǎn) 就 是二極管用得較多 ，但 電路效率較高 ，因此在同步信號(hào)提取模塊中采用了 橋式整流電路 進(jìn)行全波整流，統(tǒng)一尖鋒脈沖的極性，為下一步濾波做好準(zhǔn)備 。 圖 橋式整流電路的工作波形圖 窄帶濾波電路 為了從尖鋒脈沖中提取同步時(shí)鐘信號(hào)，需要一個(gè)帶寬非常窄的濾波電路進(jìn)行濾波， 顯然一般的帶通濾波器并不能滿足要求。 在無(wú)線電測(cè)量?jī)x器、通訊設(shè)備、遙控遙測(cè)及其他無(wú)線電設(shè)備中，常常需要通帶非常窄的帶通濾波器，它對(duì)于提高這些無(wú)線電測(cè)量?jī)x器和設(shè)備的性能起著極為重要的作用。這些濾波器要求其頻率從數(shù)千赫到數(shù)十千兆赫，相對(duì)帶寬小到目前為止%%,有的要求寬帶為幾十赫，甚至 1 赫。能完成上述要求的窄帶濾波器，有：機(jī)械濾波器（包括音叉濾波器、音片濾波器、棒狀或圓片狀濾波器），陶瓷濾波器和晶體濾波器。概況地說(shuō)，音片、音叉濾波器適用于 20KHZ 以下；圓片、棒狀濾波器適用于 600KHZ 以下；陶瓷 濾波器、晶體濾波器適用以上所有的頻率，但晶體濾波器的 Q 值遠(yuǎn)較陶瓷濾波器高，能實(shí)現(xiàn)更窄的帶寬。 曼徹斯特碼編解碼電路設(shè)計(jì) 第三章 曼徹斯特編解碼方案 眾所周知，一塊單晶體諧振器具有等效電感 mL 、等效電容 mC 、等效損耗電阻 mr 、和結(jié)構(gòu)電容 oC 。 如果省掉 mr ，可以視為理想的三元件二端網(wǎng)路，那么它有一個(gè)串聯(lián)諧振頻率 of 和一個(gè)并聯(lián)諧振頻率的 rf 。將一塊諧振器串聯(lián)在兩級(jí)放大器之間，利用它的串聯(lián)諧振特性，獲得一個(gè)通帶很窄的選擇放大器、其中心 of 而定，通帶寬度決定于諧振器的 Q值。這種串聯(lián)晶體的選擇放大器叫做有源晶體濾波器，然而它的阻帶衰減特性差。這種選擇放大器特性差的主要原因是由于諧振器的結(jié)構(gòu)電容 oC 所致，因?yàn)樽鑾ьl率信號(hào)可以通過(guò) oC 由第一級(jí)放大器直接藕合到第二級(jí)、頻率較高時(shí)更為重要。為了克服這一 缺點(diǎn)，則希望設(shè)置另一通路，以獲得與此衰減較大的衰減特性。這就是 有源晶體濾波器，其典型線路如圖所示。 圖 有源晶體濾波電路 有源晶體濾波器因消除了 oC 對(duì)阻帶特性的影響 ,而獲得了好的濾波特性。如果對(duì)于衰減特性要求更好的濾波器，使用兩節(jié)單晶體濾波電路串接，其特性比一節(jié)雙晶體濾波電路的濾波 器要好。 圖中 C 常采用可變電容器，其值在 X2 晶體諧振器 oC 值附近，在電路調(diào)試中進(jìn)行調(diào)整。 晶體諧振器的數(shù)量和參數(shù)的計(jì)算，主要取決于有源濾波器的頻率衰減特性。在串有晶體的選擇放大器中，晶體諧振器的有效 ? 值為。 00m SPL R??? ??? 1234B R I D G E 1R31K872U ? AU A 9 63 7 A5 .1 KR11 0K1 16AR95 10整 形R ? A微 分全 波 整 流116R ? A1K窄 帶 濾 波鎖 相 環(huán) 跟 蹤晶 振二 分 頻譯 碼C2I C 1I C 5C3I C 6I C 7C40 .0 1 uFI C 8 I C 9C51 0P FV C CC11 P F116R 6 A2 0kDzZ E N E R 1乘法器T e x tR 1 4曼 碼 輸 入R 1 21 0KN P N譯 碼 電 路集成 V C O1KC L RR2C L RN P N2 C W 2 31C L K3D2SD4CD1Q5Q6A7 4L S 7 4+ 5VR 1 02 .3 K曼 碼 輸 入 R 1 12 0K+ 5VC L K3D2SD4CD1Q5Q6A7 4L S 7 4譯 碼 輸 出R 1 35 .1 K872AU A 9 63 7 AR42 0KDzR8 2 70R5502 C W 2 31R7R65 10曼徹斯特碼編解碼電路設(shè)計(jì) 第三章 曼徹斯特編解碼方案 其中： 002 f??? 2ppf??? mL 為晶體諧振器的等效電感 Pf 為濾波器的 3dB 帶寬 SR 為晶體諧振器中的等效電阻 SR 是晶體諧振器的等效串聯(lián)電阻 mr 與外電路總電阻串聯(lián)的總電阻。而外電路總電阻又是第一級(jí)放大器的輸出阻抗、第二級(jí)放大器的輸入阻抗之和，如果晶體中還串有調(diào)節(jié)帶寬的電阻，則該總電阻還應(yīng)加上串聯(lián)電阻值。在設(shè)計(jì)濾波器時(shí) ，我們可以根據(jù)