【正文】 符與字符之間沒有間隔，沒有起始位沒有停止位，僅在數(shù)據(jù)塊開始傳送時用同步字符來指示。 同步通信中，在數(shù)據(jù)開始前用同步字符來指示，由時鐘來實現(xiàn)發(fā)送端和接受端的同步。偶校驗位只占一位，可省略。字符的起始位還作為同步接收端的時鐘。起始位“ 0”信號只占用一位，用來通知接受設備，一個待接收的字符到來 。串行通信的基本方式為異步通信和他同步通信。全雙工是一對單工傳送。 ● 計算機接受信息時，必須將串行數(shù)據(jù)轉換成并行數(shù)據(jù)。一般來說，到底是串行通信還是并行通信，取決于通信的距離，遠距離就使用串行通信。具備管理功能的上位機對下位機發(fā)布命令，做為檢測，控制用的下位機則哈情況隨時向上位機報告，這種相互交換信息的過程就叫數(shù)據(jù)通信 。在集散控制系統(tǒng)中，完成管理任務的為上位機，而執(zhí)行檢測，控制任務的成為下位機。 2． 3． 2 串口通信模塊的構思 與形成 單片機的串行通信簡介 在現(xiàn)代工業(yè)過程控制中，計算機控制系統(tǒng)占有主導地位，隨著科技的進步，計算機控制系統(tǒng)的形式已從單片機控制發(fā)展成為多機控制。此電路圖在實際中做過實驗，效果良好。所以就有 Vrefo FUU /? 由于在實際的使用中，取樣電阻不可避免的對輸出產(chǎn)生影響。其計算公式如下： )(2 oVrefVb UFUAU ?? 那么就有： )1/()( 21 VVbebere fVo FAUUUAU ???? ?？傻秒妷捍?lián)負反饋放大電路的閉環(huán)電壓增益為 )1/( uuuuf FAAA ?? 綜合前面的論述，提出了如下圖所示的穩(wěn)壓輸出方案： 圖 8線性穩(wěn)壓輸出的原理框圖 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 ____________________________________________________________________________________________________ 16 其調節(jié)的過程如下：輸出電壓變化量有反饋網(wǎng)絡取樣放大后去控制調整管 VT1的 ce極間壓降 1ceV ，從而達到穩(wěn)壓輸出的目的，穩(wěn)壓原理如下：當輸入電壓 iU 增加或負載電流減少時，導致輸出電壓 oU 的增加。由于電壓串聯(lián)負反饋電路中，輸入信號、反饋信號和輸出信號均用電壓量表示，由 7 不難得到，基本放大電路的增益、反饋系 圖 7電壓串聯(lián)負反饋電路原理 數(shù)分別為 idou UUA /? ofu UUF /? uA 和 uF 均無量綱。如果 sR 較大，其壓降對 iU 影響增大，從而削弱了 fU 對 idU 的作用，故反饋效果差。如果信號源的內阻 sR 很小，其內阻壓降就很小，影響可以忽略。由于 1R 的桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 ____________________________________________________________________________________________________ 15 變化不能影響其輸出電壓，所以電壓串聯(lián)負反饋減少了電路的輸出電阻。放大電路中采用了電壓負反饋后，其輸出電壓維持恒定。反饋網(wǎng)絡的輸出端與基本放大電路相串聯(lián)，故為串聯(lián)反饋。 常用的電壓串聯(lián)負反饋放大電路如圖 6 所示，可將它改畫成圖 11 所示。 必須指明，本章所分析的反饋是指人為地通過外部元件的正確連接所產(chǎn)生的反饋，不討論在放大電路中諸如晶體管內反饋所形成的寄生反饋。 (1+ fA )稱為反饋深度， fA 稱為環(huán)路放大倍數(shù) (也稱為環(huán)路增益 )。同樣，在實際反饋放大電路中，輸入信號 fX 通過反饋網(wǎng)絡產(chǎn)生的正向傳輸作用也很微弱， Ri Ro S 應用范圍 方案一 大 很大 較大 窄 方案二 很大 很小 較大 寬 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 ____________________________________________________________________________________________________ 14 也可略去，這樣也可認為反饋網(wǎng)絡只能將輸出信號 0X 反饋到到輸入端。圖中箭頭表示信號的傳輸方向，由輸入端到輸出端稱為正向傳輸，由輸出端到輸入端稱反向傳輸。反饋放大電路組成框圖如圖所示： 圖 5反饋原理框圖 圖 5 表示沒有反饋的放大電路，稱為基本放大電路； F表示反饋網(wǎng)絡，反饋網(wǎng)絡 — 般由電阻元件組成。由于一般三極管的放大倍數(shù)有限，難以彌補方案二的穩(wěn)壓系數(shù)的缺憾，所以選用集成運算放大器來改善之，在這里又要涉及到電壓負反饋以實現(xiàn)它能夠穩(wěn)壓的目的，所以有必要介紹電壓串聯(lián)負反饋，其介紹如下：將放大電路輸出信號的一部分或全部通過某種電路 (稱為反饋網(wǎng)絡 )引回到輸入端的過程稱為反饋。在直流線性穩(wěn)壓電源中就是個很好的應用。同時，它的輸出電阻低，可減少負載變動對電壓 增益的影響。綜合上面的可知，電壓跟隨器的特點是：電壓增益小于 1而接近 1，輸出電壓與輸入電 壓是同相的，輸如電阻高，輸出電阻桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 ____________________________________________________________________________________________________ 13 低。射極跟隨器的理論推導如下：這里限于篇幅，只對其電壓增益和負載能力作簡要的說明： （ 1） 電壓增益 由公式可得出電壓增益為 : 圖 4共集電極電路原理圖 由以上的推導可知，電壓跟隨器的輸出電阻很低，一般在幾十到幾百歐。其缺點是輸出電阻高，因此使用于固定負載的供電電源。負載恢復正常后，電路自動恢復正常。集電極輸出電路有短路自動保護作用。 圖 3 中的調整管 VT1 并聯(lián)的電阻 R5叫啟動電阻，這樣，輸入電壓 Ui可以通過R5 加到輸出端，放大管因為有了基極電壓而工作，致使 調整管也正常工作，整個電路才能正常工作， R5的選取應適當，選的過大，啟動效果不好；選的過小，它的分流作用使 VT1 的調整作用減弱，使得穩(wěn)壓電路的穩(wěn)定性能變壞，紋波加大。當輸入電源電壓 iU 增大或輸出電流 oI 減少使得輸出電壓升高時，取樣電路中的 2rU 也隨著增加，有如下的關系式： 2beVWo UFUU ??? 即： oVWbe UFUU )1(2 ??? 因為 VF 《 1，所以有 2beU 與 oU 的變化方向相反。 VT1 是調整管，用 PNP 管， VT2是比較放大管，是一只 NPN 管?，F(xiàn)在就晶體管串聯(lián)負反饋提出兩種穩(wěn)壓輸出的模塊方案。缺點是線路很復雜，過載能力差，瞬時過載會使調整元件損壞，需要過載保護，因此，串聯(lián)反饋調整型電源廣泛的用在負載變動較大，穩(wěn)壓性能要求較好，輸 出電壓可調等場合。這就是反饋調整型穩(wěn)壓電源應用 得 更普遍的原因。圖中Ko為調節(jié)系統(tǒng)開環(huán)時的電壓傳遞函數(shù)，也就是系統(tǒng)的開環(huán)穩(wěn)壓系數(shù)； Kt為執(zhí)行機構在系統(tǒng)閉環(huán)時的電壓傳遞函數(shù)，也就是調整管電路的電壓放大倍數(shù)； K為誤差放大器開環(huán)電壓放大倍數(shù)； N為取樣電路的電壓傳遞函數(shù)，也就是取樣分壓器的分壓比，根據(jù)調節(jié)原理可知，該系統(tǒng)的調節(jié)函數(shù)為： )*1/(1 NKKF t ??? 由此可知，無論輸入電壓波動還是負載變化對輸出電壓的影響，反饋系統(tǒng)比開環(huán)系統(tǒng)?。?1+Kt+K*N）倍。調整管是閉環(huán)調節(jié)系統(tǒng)的執(zhí)行機構，其余部分是反饋控制支路 必須的，原理圖如下： 圖 1串聯(lián)式反饋調整型穩(wěn)壓電源原理框圖 圖 2串聯(lián)式反饋調整型穩(wěn)壓電源調節(jié)模式 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 ____________________________________________________________________________________________________ 11 從框圖上可以看出，輸入電壓 U I經(jīng)過調整元件調節(jié)之后，變成穩(wěn)定 的輸出電壓 Uo，其執(zhí)行動作是在誤差比較放大器的控制下進行的。所以必須具備執(zhí)行元件和反饋支路。 2． 3． 1 線性穩(wěn)壓輸出的構 思與 形成 在這個模塊中，經(jīng)過前面的論述，選擇了晶體管串聯(lián)反饋的線性穩(wěn)壓輸出方式。在串口通信中，使用 MAX232 的經(jīng)典三線連接法實現(xiàn)。同時以數(shù)模轉換器來實現(xiàn)將數(shù)字信號轉換成模擬信號以達到控制輸出的目的。對于要求高的穩(wěn)壓電源，可以用差分放大器或兩級比較放大電路 。因此，比較放大器的增益和穩(wěn)定性與穩(wěn)壓電路的技術性能有密切的關系。 2． 2． 5 確定基準電壓 晶體管穩(wěn) 壓電路中的基準電壓一般用硅穩(wěn)壓管來提供，基準電壓的穩(wěn)定性對穩(wěn)壓電路的穩(wěn)定特性和溫度漂移關系比較密切，硅穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓最好選在 5～6伏左右，因為這個范圍內硅穩(wěn)壓管的溫度系數(shù)和動態(tài)電阻都是最小的 。為了減少溫度對取樣電路的分壓比的影響，取樣電阻應該采用金屬膜電阻。 取樣電路的分壓比變化，會引起穩(wěn)壓電源輸出電壓的變 動，因此對取樣電路不僅要有一定的分壓比，并且要求分壓比 穩(wěn)定。為了提高輸出電壓的穩(wěn)定性，應盡可能的把輸出電壓的變化量全部送到比較放大器的基極，也就是說分壓比 n 應該取的大些。 2． 2． 4 取樣電阻的計算 取樣電路實際上是一個分壓器，輸出電壓的大小，直接由取樣分壓比 n 和基準電壓 Uw 來決定。并聯(lián)管子應該選特性基本相同的，以便使輸出電流由各管平均分配。 選擇復合調整管應保證工作時不會超過它的極限參數(shù)，主要的參數(shù)有三個，即擊穿電壓 0ceBV ，最大集電極功耗 CMP 和最大集電極電流 CMi 。 單個晶體管作調整管時，其選擇的條件如下： vomVCM II ? )(0 m inoim UUB V vce ?? omoimcm IUUP *)( m in??? 如果穩(wěn)壓電路采用過電流保護時，在輸出短路時，全部的輸入電壓 Ui 加到調整管上， 所以調整管的反向擊穿電壓 0ceBV 應該大于輸入電壓的最大值 imV ，并且調整管桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 ____________________________________________________________________________________________________ 9 的最大集電極 允許的功耗也應該比不加保護電路時大些。如果調整管的耐壓和功耗 選的較小，使用時容易損壞；如果選的過大，不經(jīng)濟也增大了重量和體積。 omi II ? 據(jù)所要求的穩(wěn)壓電路的輸出電紋波電壓 oU~ 和穩(wěn)定系數(shù) S，可以確定穩(wěn)壓電路的輸入紋波 。根據(jù)經(jīng)驗，一般取 3～ 8V 就可以是調整管工作在線性放大區(qū)。 10%的 時候 ，調整管處在線性放大區(qū) ，從而使穩(wěn)壓電路能夠保持正常的工作。 10%來考慮的。交流電網(wǎng)的電壓的波動勢必會反映到整流濾波的電路的輸出電壓上，即隨之升高而上升，隨之下降而下降。因此調整管的選擇要同時兼顧電壓的調節(jié)范圍和調整管的耐壓及功耗。缺點就是加大了調整管的耐壓和功耗。第一，考慮調整管的工桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 ____________________________________________________________________________________________________ 8 作狀態(tài)，確保調整管能過工作在線性放大區(qū)，就必須要保持一定的管壓降。確定了穩(wěn)壓電路的輸入電壓和電流，也就確定了整流 濾波 電路的要求。另外對于輸出電阻這項指標要求低的電源，可采用集電極輸出的方式電路，因為這種電路的穩(wěn)定性好，又不需要過載保護。對于輸出容量大的電源，要選用大功率的晶體管 并聯(lián)或 復合管。對于穩(wěn)壓系數(shù)在 ～ 之間的選用簡單的串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路就可以達到，穩(wěn)壓系數(shù)在 ～ 之間的， 可選用帶放大器串聯(lián)反饋型的穩(wěn)壓電路，如果在 以下的， 除了選用帶放大器的穩(wěn)壓電路外，還要從基準電壓源，比較放大器等方面考慮，對于 以下的高穩(wěn)定度的電源來說，還要考慮減少溫漂和進一步提高穩(wěn)定度的其他措施。二是要從經(jīng)濟實惠方面考慮，在確保達到技術指標的前提下，電路越簡單越好，少一個元件，從經(jīng)濟上來