【正文】 際脈沖波形 3）下降時(shí)間 從脈沖振幅的 90%下降到 10%所經(jīng)歷的時(shí)間 ft 。這時(shí)，表示脈沖的性質(zhì)使用下列術(shù)語(yǔ)： 1）脈沖寬度 脈沖前后沿按振幅的 50%計(jì)算的時(shí)間 τ（ s）。 5） 占空比 占空比指的是高電平占整個(gè)脈沖波的百分比，即 D=τ/T。 3） 重復(fù)頻率 重復(fù)周期的倒數(shù) f=1/T(s)。 tτTV p p 圖 22 理想脈沖波形 方波脈沖的各部分名稱(chēng)定義如下： 1） 振幅 不像正弦波那樣用有效值表示大小，而用最大值（峰峰值），電壓脈沖波單位用伏（ V）。如圖圖22 所示的方波脈沖，但實(shí)際電路中這種形式的整齊脈沖是不存在的。 ( a ) 方 波 （ b ） 階 梯 波 （ c ） 指 數(shù) 函 數(shù) 波t tt 圖 21 各種脈沖波形 脈沖波的基本概 念 在一定的時(shí)間寬度（ τ（ s））內(nèi)，一定大小的直流電壓在每 1 個(gè)周期 T（ s）內(nèi)重復(fù)出現(xiàn)的脈沖波形稱(chēng)為周期性方波脈沖，或者稱(chēng)為方波脈沖。 通常，稱(chēng)為脈沖的波形多指方波波形。 波形失真：前沿 ＜ 12ns 后沿 ＜ 15 ns 過(guò)沖 ≤ 5% 黎濤：基于占空比和頻率可調(diào)的脈沖信號(hào)發(fā)生器 第 2 頁(yè) 共 24 頁(yè) 指標(biāo)概念闡述 脈沖指的是僅在短時(shí)間內(nèi)有很大的瞬間值，其余的時(shí)間內(nèi)瞬時(shí)值為 0 的所謂沖擊性信號(hào)波形。頻率范圍為 1Hz1MHz，幅度最大為 5V，占空比 1%99%。 多個(gè)公司已推出系列化 DDS 產(chǎn)品，已經(jīng)有多種專(zhuān)用 DDS 集成芯片可以直接產(chǎn)生脈沖信號(hào)，其DDS 集成電路的工作頻率不斷提高，最高時(shí)鐘可達(dá)幾 GHz，其采用先進(jìn)的直接數(shù)字頻率合成技術(shù)，內(nèi)含可編程的 DDFS 系統(tǒng)、高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器，能實(shí)現(xiàn)全數(shù)字編程控制的頻率合成器和時(shí)鐘發(fā)生器。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀概述 555 定時(shí)器產(chǎn)生脈沖信號(hào)時(shí)一種常用的方法，通過(guò) 555 定時(shí)器來(lái)實(shí)現(xiàn)的脈沖發(fā)生器結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只需外接少量的阻容元件就可以構(gòu)成單穩(wěn)、多諧和施密特觸發(fā)器。 超寬帶（ UWB）脈沖信號(hào)的部分帶寬 Bf=2(fHfL)/(fH+fL)大于 20%，其中 fH、 fL 分別為 10dB輻射點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的上、下頻率點(diǎn)或者是指其總的頻譜帶寬至少達(dá)到 500MHz。超寬帶技術(shù)因其具體有優(yōu)越的特性，越來(lái)越受到人們的普遍重視和研究。 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生正朝著高頻的納米級(jí)方向發(fā)展， 通過(guò)發(fā)送和接收具有納秒或納秒級(jí)以下的極窄脈沖來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，從而具有 GHz 量級(jí)的帶 寬。近年來(lái)，隨著電子信息技術(shù)發(fā)展，脈沖技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。以上設(shè)計(jì)具有穩(wěn)定度高，可靠性好，硬件電路簡(jiǎn)單，用途 廣泛等特點(diǎn)。目 錄 1 引言 ............................................................. 1 課題背景及意義 ............................................... 1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀概述 ........................................... 1 2 方案設(shè)計(jì)與論證 ................................................... 1 設(shè)計(jì)要求 ..................................................... 1 指標(biāo)概念闡述 ................................................. 2 脈沖波的基本概念 ....................................... 2 實(shí)際的脈沖波形 ......................................... 3 方案設(shè)計(jì) ..................................................... 4 主脈沖產(chǎn)生方案 ......................................... 4 幅度控制 方案 ........................................... 6 顯示方案 ............................................... 6 3 硬件電路設(shè)計(jì) ..................................................... 7 單片機(jī)最小系統(tǒng) ............................................... 7 幅度控制電路 ................................................. 8 人機(jī)接口電路 ................................................. 8 4 軟件設(shè)計(jì) ........................................................ 10 開(kāi)發(fā)軟件 ICCAVR 介紹 ......................................... 10 軟件實(shí)現(xiàn) .................................................... 10 AVR 單片機(jī)工作模式 .................................... 10 主程序流程圖 .......................................... 11 鍵掃描流程圖 .......................................... 12 程 序仿真 .............................................. 13 5 系統(tǒng)測(cè)試 ........................................................ 14 測(cè)試儀器 .................................................... 14 測(cè)試結(jié)果 .................................................... 14 頻率測(cè)試 .............................................. 14 占空比測(cè)試 ............................................ 15 誤差分析 .............................................. 15 6 結(jié)論 ............................................................ 16 致謝語(yǔ) ............................................................. 16 參考文獻(xiàn) ........................................................... 17 基于占空比和頻率可調(diào)的脈沖發(fā)生器 摘要 ： 本文介紹了一種占空比、頻率和幅度可獨(dú)立步進(jìn)調(diào)節(jié)的脈沖信號(hào)發(fā)生器。設(shè)計(jì)中充分利用了 AVR單片機(jī)能夠產(chǎn)生脈寬調(diào)制波（ PWM），通過(guò)設(shè)置單片機(jī)內(nèi)部的寄存器就能夠?qū)崿F(xiàn)PWM 波的頻率在 1Hz1MHz 和占空比在 1%99%范圍內(nèi)獨(dú)立調(diào)節(jié)，再結(jié)合外部幅度控制電路，就能實(shí)現(xiàn)預(yù)定的設(shè)計(jì)功能。 關(guān)鍵詞 ：?jiǎn)纹瑱C(jī) 占空比 頻率 脈沖發(fā)生器 2020 屆電子信息工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 1 頁(yè) 共 24 頁(yè) 1 引言 課題背景及意義 自 20 世紀(jì)八九十年代以來(lái)，以數(shù)字技術(shù)為中心的電子技術(shù)的發(fā)展令人瞠目結(jié)舌，電子、通信等領(lǐng)域的進(jìn)步，也推動(dòng)了其他產(chǎn)業(yè)的電子化、信息化發(fā)展，電子信息技術(shù)業(yè)已成為發(fā)展工業(yè)的最重要技術(shù)之一。如利用于步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)、電力技術(shù)、儀器儀表等等。超寬帶技術(shù)解決了困擾傳統(tǒng)無(wú)線技術(shù)多年的有關(guān)傳播方面的重大難題，開(kāi)發(fā)了一個(gè)具有千兆赫茲容量和最高空間容量的新無(wú)線信道；它還具有對(duì)信道衰落不敏感、發(fā)射信號(hào)功率譜密度低、被截獲與檢測(cè)的概率低、定位精度高等優(yōu)點(diǎn)。該技術(shù)尤其適用于室內(nèi)等密集多徑場(chǎng)所的高速無(wú)線接入和軍事通信應(yīng)用中。從本質(zhì)上看， UWB 是發(fā)射和接收超短電磁脈沖的技術(shù)，可以使用不同的方式來(lái)產(chǎn)生和接收這些信息，這些脈沖可以單獨(dú)發(fā)射或成組發(fā)射，并且可以根據(jù)脈沖的幅度、相位和位置或它們之間的有效組合來(lái)對(duì)信息進(jìn)行編碼，實(shí)現(xiàn)多址通信。該電路使用靈活、方便，因而在波形的產(chǎn)生與變換、測(cè)量與控制、家用電器和電子玩具等許多領(lǐng)域中都得到了廣泛的應(yīng)用。 2 方案設(shè)計(jì)與論證 設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)一個(gè)頻率、幅度和占空比可調(diào)的脈沖信號(hào)發(fā)生器。頻率、幅度和占空比能在其范圍內(nèi)步進(jìn)調(diào)節(jié)，并顯示出來(lái)。周期性地重復(fù)的這種脈沖信號(hào)也稱(chēng)為脈沖序列。但若從上述的定義來(lái)講，不僅是方波，還有階梯波、指數(shù)函數(shù)波及鋸齒波等，脈沖電路中經(jīng)常使用這些波形，如圖圖 21 所示。對(duì)此，只出現(xiàn)一次的脈沖波稱(chēng)作單脈沖。然而，由于這樣的波形在脈沖電路中容易處理，通常用做理想波形。 2） 重復(fù) 周期 兩個(gè)相同波形出現(xiàn)的時(shí)間間隔 T(s)。 4） 脈沖寬度 脈沖波持續(xù)的時(shí)間 τ。 2020 屆電子信息工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 頁(yè) 共 24 頁(yè) 實(shí)際的脈沖波形 理想的方波脈沖若通過(guò)實(shí)際的電路網(wǎng)絡(luò)，波形就會(huì)發(fā)生畸變，各自的固有響應(yīng)如圖圖 23所示。 2）上升時(shí)間 從脈沖振幅的 10%上升到 90%所經(jīng)歷的時(shí)間 rt 。 4）延遲時(shí)間 從脈沖振幅的 0%上升到 50%所經(jīng)歷的時(shí)間 dt 。 6) 上沖 和下沖 超過(guò)前沿的 100%的部分稱(chēng)作上沖， 脈沖后沿沖出低電平的部分稱(chēng)作下 圖 24 跌落和反跳波形 沖，如圖 25 所示。 已經(jīng)有多種專(zhuān)用的 DDS 集成芯片可供使用，如 AD 公司的 AD9851， AD9851 是一種高度集成的設(shè)備，采用先進(jìn)的 DDS 技術(shù)，再加上內(nèi)部高速度、高性能 D / A 轉(zhuǎn)換器，和比較器，使一 個(gè)數(shù)字可編程頻率合成器和時(shí)鐘發(fā)生器功能化，如圖 26 所示。此正弦波可直接用作時(shí)鐘源，在其內(nèi)部轉(zhuǎn)化為方波成為靈活的時(shí)鐘發(fā)生器。該 AD9851 包含一個(gè)特有的 6 REFCLK 倍乘器電路，因此無(wú)需高速外部晶振。 AD9851 提供了 5 位 可編程相位調(diào)制，使移相輸出的增量為 176。 方案二、采用集成鎖相環(huán)方案。它不但要求輸出頻率的精確度和穩(wěn)定度高，而且要求頻帶