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一种基于恒压源充放电的高精度张弛
振荡器的设计
电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室 余清华 宋 健 代 杰
【摘要】在介绍传统张弛振荡器工作原理的同时，分析张弛振荡器输出频率产生误差的原因，从而得出基于恒压源充放电的张弛振荡器能更好地减小由于电
路延时引入的误差。该振荡器在振荡的低阈值点处引入钳位电路，克服了恒压源充放电张弛振荡器在低阈值点处可能引入较大误差的不足。另外，使用带隙基准电压源来充电及设定高低阈值点，所以基于恒压源充放电的张弛振荡器具有良好的温度特性。良好的温度特性加上电路延时带来的影响被极大地削弱，使得基于恒压源充放电的张弛振荡器更加稳定、精确。
【关键词】张弛振荡器；电路延时；温度特性；钳位电路
1.引言
振荡器是许多电子系统的重要组成部分。从微处理器的时钟产生到蜂窝电话中的载波合成，振荡器无处不在。而且在不同的应用中，其要求的结构和性能参数差别很大。振荡器一般分为RC振荡器（也称张弛振荡器）、LC振荡器、石英晶体振荡器等[1]。RC振荡器是应用最为普遍的一种振荡器电路，它的结构简单、成本较低、功耗也较小。但是它受工作电压和温度变化的影响较大，工艺相关性较差，精度也较差，一般认为其误差在1%～10%之间。RC振荡器的低功耗、低成本和易于集成等优点使其广泛应用中集成电路中，而提高其精度成为一个研究方向[2]。
本文在介绍传统基于恒流源充放电张弛振荡器的原理及产生输出频率误差的原因的同时，认识到基于恒压源充放电的张弛振荡器能更好地减小由于电路延时引入的误差。为了最大程度削弱比较器等电路延时对输出频率带来的影响，在振荡的低阈值点处引入钳位电路，克服了基于恒压源充放电的张弛振荡器的不足。另外，本设计中的比较器等电路也有较高的响应速度，因此也减小了由于电路延时引入的误差，提高了输出频率的精度。
2.传统张弛振荡器的工作原理
传统张弛振荡器的一般结构如图1所示，电路主要由恒流源I1和I2、可控开关switch1和switch2、高位比较器和低位比较器以及逻辑控制部分等电路组成。其工作原理为：刚上电时，电容电压V C 为低电
平，该电平输入到两个比较器产生一个逻辑，进而控制开关1导通，开关2关断，即电流源I1对电容C进行充电，这时电容上的电压会不断上升，直至上升到高位比较器所设定的高阈值点V H ；这时输出逻辑发生跳变，进而关断开关1，导通开关2，即电流源I2对电容C进行放电，这时电容电压会不断降低，直至降低到低位比较器所设定的低阈值点V L ，使得输出逻辑再次跳变，此时又进入充电状态，这样不断反复就可以在电容器上输出连续不断的振荡波形。设充电时间为t，且I1=I2=I C
，则有：
（3）
由（5）式可知，在电容C和充放电电流I C 不变情况下，该振荡器的输出频率由
高低阈值点的差值（V H -V L ）唯一确定，所以可通过调节高低阈值点的差值，从而方便地调节振荡器输出频率。但以上分析是在各个电路无延时且充放电电流恒定的条件下获得的。
3.输出频率产生误差的原因
3.1 电路延时对输出频率的影响由于实际电路必定存在延时，张弛振荡器产生电路也不例外。虽然可以采用各种手段来提高电路的响应速度，但延时始终无法消除。因此，当电容上的电压上升或下降到所设置的阈值点时，由于比较器和控制部分的延时，使得开关要延时一段时间才开始动作，而在这段时间内，电流源仍在对电容进行充放电，从而产生了超过原本开关动作所需电压的过充电压[3]。根据（3）式可知，该过充电压与电路延时时间成正比，所以要减小电路延时对输出频率的影响，可以提高电路响应速度，从而减小由于电路延时引起的在比较器上下阈值点处的过充电压，进而提高输出频率的精度。
3.2 温度对输出频率的影响
显然，实际元器件都有一定的温度特
图1 传统张弛振荡器的基本结构 图2 基于恒压源充放电的张弛振荡器
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性，所以在不同温度下，表现出来的电学特性也就不同。一方面，高低阈值点及充放电电流分别由电压基准源和电流基准源提供，由于电压基准源和电流基准源均有一定的温度特性，从而使（5）式表现出较大的温度特性。另一方面，温度会对比较器和逻辑控制等电路的延时产生影响，从而使得不同温度所对应的延时不同，也就无法通过对高低阈值点进行微调，从而实现对过充电压的补偿，进而消除电路延时对输出频率带来的影响。
综上所述，传统张弛振荡器输出频率产生误差的原因，一方面是由于比较器和逻辑控制部分等电路存在延时，使得充放电控制开关并未在电容电压上升或下降到所对应的阈值点时就立刻导通或关断，从而产生了过充电压，进而引入了误差；另一方面，元器件本身的温度特性，使得上下阈值点及充放电电流显现出温度特性，加上电路延时时间也与温度有关，进而引入了温度特性误差。
3.3 减小输出频率误差的方法根据以上分析，我们了解了张弛振荡器输出频率产生误差的原因。现在，我们从引起输出频率产生误差的因素入手，讨论减小输出频率误差的方法。
对于元器件的温度特性引入的误差，可通过不同器件的温度特性来加以补偿，使整体电路有更好的温度特性。对于张弛振荡器而言，温度引入最主要的误差为充放电阈值点及充放电电流随温度的漂移。对此，我们可通过设计良好温度特性的电压基准源和电流基准源。电压基准源可采用带隙基准结构电路，并在此基础上引入温度高阶补偿，使电压基准在整个工作温度范围内达到或接近零温系数，具体可参考文献[4～6]。对于电流基准源，具体可参考[2]中的电流基准产生电路。
对于比较器等电路延时引入的误差，显然，可通过设计响应速度高的比较器和逻辑控制模块等电路，以减小电路延时。但不管怎样，电路延时始终无法消除，所以仅靠减小电路延时来提高输出频率的精度就显得非常有限。所以，要得到更高精度的输出频率，必然要对电容充放电机制进行改进。其思路为：由（3）式可知，在相同的电路延时情况下，较小的充放电电流引入的过充电压就较小，电路延时对输出频率的影响也就较小，但由于输出
频率与充放电电流正相关，因此，一定的输出频率所对应的充放电电流也就确定，所以不能在整个充放电过程减小充放电电流，只能在高低阈值点附近减小充放电电流，以减小由于电路延时引入的误差。同时，由于电路延时仅仅在高低阈值点附近才会引入误差，所以通过在阈值点附近减小充放电电流来减小电路延时影响的方法可行。
4.改进的张弛振荡器
由于RC电路的零状态可表示为（6）式，由（6）式可知，对于零状态响应的电容，其充电电流随时间t指数衰减，所以可以很好地满足在阈值点附近其充放电电流最小，也就能很好地减小由于电路延时引入的误差。据此，我们可得到图3所
示的张弛振荡器。
电路中，R1>>R2，所以放电时间相
对于充电时间非常短，因此时钟周期可近似为充电时间。下面计算时钟电路充电时
间。由RC电路的零状态响应可得：
由（7）、（8）两式，可得：由（9）式可知，基于恒压源充放电的张弛振荡器，其输出频率由高低阈值点和充电电压决定。所以，可通过设定高低阈值点和充电电压来得到所需要的频率。由于其充电电流呈指数衰减，所以在高阈值点附近其电流值较小，因此电路延时引入的误差也就较小。但在低阈值点附近，
-50℃25℃100℃150℃f(K)
285274266279
表1
典型温度下振荡频率值
图3 比较器与控制部分实现电路
图4 电路仿真波形图
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由于R2电阻较小，所以放电电流仍然较大，则在低阈值点附近由于电路延时引入的误差仍然较大。为了减小低阈值点附近由于电路延时引入的误差，可在低阈值点处引入以钳位电路，使电容电压被钳位在低阈值点附近，如图2所示的钳位电路。另外，我们可通过设计具有良好温度特性的电压基准源，来提高整个振荡系统的温度特性。比较器与逻辑控制部分电路如图3所示。
5.电路验证仿真
设定电路中的电容为1nF，充电电阻R1为5.88K，放电电阻为346欧姆，充电电压VREF为7.5V，高阈值点为3.75V，低阈值点为1.25V，使用CSMC 0.5um BCD工艺库，用cadence spectre仿真，仿真结果如图4所示。由图4可知，实际高阈值点为3.738V，低阈值点为1.262V。振荡波形波峰值为3.751V，波谷值为1.248V，从而得到高阈值点过充电压为13mv，低阈值点过充电压为14mv，但实际过充电压应减去比较器电平翻转所需要的差值。因此，可推出由电路延时引起的过充电压几乎为零，而且在低阈值点处，钳位电路效果很好，
电路延时仅多引入1mv的误差。但如此好的效果还得益于比较器电路的高响应速度，否则由电路延时引入的误差还会增大，但不管怎样，由电路延时引入的误差都能被极大地削弱，这正是基于恒压源充放电张弛振荡器的优势所在。
为确保该振荡器有良好的温度特性，在此，对电路在不同温度下进行仿真。表1是本文设计的电路在-50℃，25℃，100℃，150℃下的仿真结果。从表1可知，在室温下，振荡频率为274K，且在-50～150℃的温度范围内，温度系数为346.7ppm/℃.验证了该振荡器有较好的温度特性。
6.结论
本文在介绍传统张弛振荡器原理的同时，分析了张弛振荡器输出频率产生误差的原因，从而得出基于恒压源充放电的张弛振荡器能更好地减小由于电路延时引入的误差，同时也认识到基于恒压源充放电的张弛振荡器在低阈值点处，由于放电电流仍然较大，所以由于电路延时引入的误差也较大的缺点，因此通过在低阈值点处引入钳位电路对电路进行改进。仿真结果表明，振荡波形在高低阈值点处产生的过
充电压很小，且低阈值点处的过充电压仅比高阈值点处的高1mv，也就验证了钳位电路取得了较好的效果。另一方面，在-50～150℃的温度范围内，输出频率的温度系数为346.7ppm/℃.验证了该振荡器具有良好的温度特性。参考文献
[1]李展,冯炳军.一种基于内部迟滞比较器的新型RC 振荡器设计[J].电子器件,2009,32(1):41-48.
[2]周小军,李平,杜涛.一种高精度数字可调RC振荡器设计[J].电子科技,2007,216(9):13-16.
[3]黄海,唐广.单片张弛振荡器的温度补偿方法[J].国外电子元器件,2006,1(21):32-34.
[4]毛伟,张波.一种新型的指数曲率补偿带隙基准源[J].微电子学,2006,36(4):495-497.
[5]徐伟,冯全源.一种带曲率补偿的基准及过温保护电路[J].电源技术与应用,2008,8:69-74.
[6]杨鹏,吴志明,吕坚,蒋亚东.一种二阶补偿的低压CMOS带隙基准电压源[J].微电子学,2007,37(6):891-898.
作者简介：
余清华（1987—），男，福建宁化人，硕士研究生，主要研究方向：模拟集成电路设计。
宋健（1986—），男，江苏苏州人，硕士研究生，主要研究方向：模拟集成电路设计。
代杰（1986—），男，四川富顺人，硕士研究生，主要研究方向：模拟集成电路设计。
（上接第28页）
移动通信话务量作为移动通信业务量的标志性指标，主要受到单机话务量、用户发展的速度（包括用户忠诚度）、移动运营商采取的各种话务营销策略以及资费政策等各种因素综合影响。因此在预测话务量时要全面分析历史数据，多向运营商市场部门、网络部门了解网络、用户的具体情况，做好预测，为网络规划和工程建设提供可信支持。
4.话务量预测后的结果与实际值的比较
将预测值和实际值进行比较，可以发现预测值和实际值还是比较接近的，预测值和实际值的相对误差最大值小于9%，平均误差率为4.4%，最终误差为3%。
而采用传统的对单机话务量单一取值方法做出的预测值与分段预测法和实际值进行比较，如图4.1-1，可以看出分段预测法更能体现话务的波动规律，预测结果更接近于实际统计值，因此证明了这种预测方法的有效性。
5.结论
分段预测依据地区话务量的波动规律进行分别建模，充分利用有效历史数据，能准确反映不同时期话务波动情况，充分了解每个时期话务量的需求，有利于全面分析本地网的话务状况，为网络规划提供比较准确的预测基础数据。
综上所述，对话务增长进行正确的预
测并对网络进行合理配置，不仅需要掌握覆盖区域内话务量的现状，还需要准确把握各个层面上话务量的增长变化趋势。由此才可得出较接近实际话务的预测值，以上话务量预测分析也表明分段预测的方法可以较好的抓住网络业务的实际特性，对于网络规划、设计和管理等方面能起到一定的参考作用。
图4.1-1 2010年某地区移动运营商月话务量统计值与预测值比较图
前言 (1) 1高频压控振荡器设计原理压控振荡器 (2) 1.1工作原理 (2) 1.2变容二极管压控振荡器的基本工作原理 (2) 2高频压控振荡器电路设计 (4) 2.1设计的资料及设备 (4) 2.2变容二极管压控振荡器电路的设计思路 (4) 2.3变容二极管压控振荡器的电路设计 (4) 2.4实验电路的基本参数 (5) 2.5实验电路原理图 (6) 3高频压控振荡器电路的仿真 (7) 3.1M ULTISIM软件简介 (7) 3.2M ULTISIM界面介绍 (8) 3.2.1电路仿真图 (9) 3.2.2压控振荡器的主要技术指标 (9) 3.3典型点的频谱图 (9) 4高频压控振荡器电路实现与分析 (16) 4.1实验电路连接 (16) 4.2实验步骤 (16) 4.3实验注意事项 (18) 4.4硬件测试 (19) 5心得体会 (21) 参考文献 (22)
压控振荡器广泛应用于通信系统和其他电子系统中，在LC振荡器决定振荡器的LC 回路中，使用电压控制电容器（变容管），可以在一定的频率范围内构成电调谐振荡器。这种包含有压控元件作为频率控制器件的振荡器就称为压控振荡器。它广泛应用与频率调制器、锁相环路以及无线电发射机和接收机中。 压控振荡器是锁相环频率合成器的重要组成单元，在很大程度上决定了锁相环的性能。在多种射频工艺中，COMS工艺以高集成度、低成本得到广泛的应用。 压控振荡器（VCO）在无线系统和其他必须在一个范围的频率内进行调谐的通信系统中是十分常见的组成部分。许多厂商都提供VCO产品，他们的封装形式和性能水平也是多种多样。现代表面的贴装的射频集成电路（RFIC）VCO继承了近百来工程研究成果。在这段历史当中。VCO技术一直在不断地改进中，产品外形越来越小而相位噪声和调谐线性度越来越好。 对压控振荡器的技术要求主要有：频率稳定度好，控制灵敏度高，调频范围宽，频偏与控制电压成线性关系并宜于集成等。晶体压控振荡器的频率稳定度高，但调频范围窄；RC压控振荡器的频率稳定度低而调频范围宽，LC压控振荡器居二者之间。 压控振荡器可分为环路振荡器和LC振荡器。环路振荡器易于集成，但其相位噪声性能比LC振荡器差。为了使相位噪声满足通信标准的要求，这里对负阻RC压控振荡器进行了分析。
华侨大学电子工程系 电子电路设计实验 模数电技术 Lab # 4 正弦波振荡器设计 实 验 时 间2016 年第 周 机电信息实验大楼Ａ526 文 档 名 称 正弦波振荡器设计 文 档 类 型 实验教学文档 文 档 撰 写 HWW 文 档 版 本 Ver：1.2 更 新 时 间 2014.04.15 更 新 内 容 结构调整，优化已知错误 文 档 更 新 新建文档，配套实验报告 支 持 软 件 NI Multisim 12 适 用 专 业 电子信息工程/集成电路设计专业华侨大学厦门专用集成电路与系统重点实验室
国立华侨大学 信息科学与工程学院电子工程系 电子电路设计实验 模数电技术 #4 正弦波振荡器设计 实验指导教师：HWW 实验时间：：2016- - ： - ： 地点：机电信息实验大楼Ａ526 实验要求说明： 1.完成实验报告内容中的预习部分的内容 2.独立完成实验，实验中不清楚的可以相互讨论或询问指导老师 3.数据严禁抄袭，发现抄袭现象，抄袭者和被抄袭者本次实验都得0分 4.实验需要先打印实验报告第一页，用于实验数据签字确认，实验完成后经实验指导老师签字后方可离开。数据记录中因为存在仿真波形抓取，所以等实验完成后再打印实验报告后几页。 5.本次实验的实验报告(封面+实验内容装订一起)在下次实验课时一起缴交 正弦波振荡器概述 运放振荡器是有意设计成维持不稳定状态的电路，可以用来产生均匀的信号，这种均匀的信号可以在许多运用中作为基准信号：比如可以应用在音频电路、函数发生器、数字系统和通信系统。振荡器可以分为两大类：正弦波振荡器和张弛振荡器、正弦波振荡器由放大器和RC或LC电路构成，这种振荡器的频率是可调的；正弦波振荡器也可以使用晶振构成，但是晶振的振荡频率是固定的。弛张振荡器可以用来产生三角波、锯齿波、方波、脉冲波或指数型波形。本实验讨论的是正弦波振荡器的设计。 运放的正弦波振荡器的工作不需要外加输入信号，这种振荡器利用了正反馈或负反馈的某些组合把运放驱动到不稳定的状态，这样输出就不断的来回翻转。振荡的幅度和频率可以通过围绕中心运放的那些无源和有源器件共同设定。 需要注意的是运放的振荡器被限制在频谱的低频区，因为运放没有足够的带宽以实现高频下的低相移。电压反馈运放被限制在很低的数千赫范围，因为开路的主极点可以低到10Hz。晶振可以拥有高到数百兆赫的高频范围。 图4.1 带有正反馈或负反馈的反馈系统
多谐振荡器双闪灯电路设计与制作 南昌理工学院张呈张海峰 我们主张，电子初学者要采用万能板焊接电子制作作品，因为这种电子制作方法，不仅能培养电子爱好者的焊接技术，还能提高他们识别电路图和分析原理图的能力，为日后维修、设计电子产品打下坚实的基础。 上一篇文章《电路模型设计与制作》我们重点介绍了电路模型的概念以及电流、电压、电阻、发光二极管、轻触开关等基本知识，并完成了电路模型的设计与制作，通过成功调试与测试产品参数，进一步掌握了电子基础知识。 本文将通过设计与制作多谐振荡器双闪灯，掌握识别与检测电阻、电容、二极管、三极管。掌握识别简单的电路原理图，能够将原理图上的符号与实际元件一一对应，能准确判断上述元件的属性、极性。
一、多谐振荡器双闪灯电路功能介绍 图1 多谐振荡器双闪灯成品图
多谐振荡器双闪灯电路，来源于汽车的双闪灯电路，是经典的互推互挽电路，通电后LED1和LED2交替闪烁，也就是两个发光二极管轮流导通。 完成本作品的目的是为了掌握识别与检测电阻、电容、二极管、三极管。掌握识别简单的电路原理图，能够将原理图上的符号与实际元件一一对应，能准确判断上述元件的属性、极性。。 该电路是一个典型的自激多谐振荡电路，电路设计简单、易懂、趣味性强、理论知识丰富，特别适合初学者制作。 二、原理图 图2 多谐振荡器双闪灯原理图 三、工作原理 本电路由电阻、电容、发光二极管、三极管构成典型的自激多谐振荡电路。在上篇文章中介绍了电阻、和发光二极管，本文只介绍电容和三极管。 1、电容器的识别
电容器,简称电容，用字母C表示，国际单位是法拉，简称法，用F表示，在实际应用中，电容器的电容量往往比1法拉小得多，常用较小的单位，如微法(μF)、皮法(pF)等，它们的关系是： 1法拉(F)=1000000微法(μF)，1微法(μF)=1000000皮法(pF)。 本的套件中使用了2个10μF的电解电容，引脚长的为正，短的为负；旁边有一条白色的为负，另一引脚为正。电容上标有耐压值上25V，容量是10μF。 2、三极管的识别 三极管，全称应为半导体三极管，也称双极型晶体管，晶体三极管，是一种电流控制电流的半导体器件。其作用是把微弱信号放大成幅值较大的电信号, 也用作无触点开关，俗称开关管。套件中使用的是NPN型的三极管9013，当把有字的面向自己，引脚朝下，总左往右排列是发射极E，基极B，集电极C。如图3所示。 图3 三极管的引脚图 晶体三极管具有电流放大作用，其实质是三极管能以基极电流微小的变化量来控制集电极电流较大的变化量。这是三极管最基本的和最重要的特性。我们将ΔIc/ΔIb的比值称为晶体三极管的电流放大倍数，用符号“β”表示。电流放大倍数对于某一只三极管来说是一个定值，但随着三极管工作时基极电流的变化也会有一定的改变。 晶体三极管的三种工作状态： （1）截止状态 当加在三极管发射结的电压小于PN结的导通电压，基极电流为零，集电极电流和发射极电流都为零，三极管这时失去了电流放大作用，集电极和发射极之间相当于开关的断开状态，我们称三极管处于截止状态。
环形振荡器的工作原理-标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
环形振荡器的工作原理 环形振荡器是利用门电路的固有传输延迟时间将奇数个反相器首尾相接而成，该电路没有稳态。因为在静态（假定没有振荡时）下任何一个反相器的输入和输出都不可能稳定在高电平或低电平，只能处于高、低电平之间，处于放大状态。 假定由于某种原因v11产生了微小的正跳变，经G1的传输延迟时间tpd后，v12产生了一个幅度更大的负跳变，在经过G2的传输延迟时间tpd后，使v13产生更大的正跳变，经G3的传输延迟时间tpd后，在vo产生一个更大的负跳变并反馈到G1输入端。可见，在经过3tpd后，v11又自动跳变为低电平，再经过3tpd之后，v11又将跳变为高电平。如此周而复始，便产生自激振荡。如图2所示，可见振荡周期为 T=6tpd 环形振荡器的改进原因 环形振荡器的突出优点是电路极为简单，但由于门电路的传输延迟时间极短，TTL门电路只有几十纳秒，CMOS电路也不过一二百纳秒，难以获得较低的振荡频率，而且频率不易调节，为克服这个缺点，有几种改进电路，下面给出对照图。如图3和图4所示。 环形振荡器的改进原理 接入RC 电路以后，不仅增大了门G2的传输延迟时间tpd2有助于获得较低的振荡频率。而且通过改变R 和C 的数值可以很方便地实现对频率的调节。 环形振荡器的实用电路 如图4,为了进一步加大RC和G2的传输延迟时间，在实用电路中将电容C 的接地端改接G1的输出端。如图10.3.5所示。例如当v12处发生负跳变时，经过电容C使v13首先跳变到一个负电平，然后再从这
恒流恒压充电器的原理与设计
本电路实际上是一个恒流源。核器件是集成三端可调稳压器LM317T。 LM317T在电源电压足够的情况下可以保持其+Vout端比其ADJ端电压高 1。25V。请看图中的接法,ADJ端直接与待充电池相连。但ADJ端的内阻很 大(正常情况下ADJ端的电流不会超过50μA),可近似看作开路,但它可以对电 压进行取样。LM317T将+Vout端的电压提高到比ADJ端高1.25V,那么跨 接在+Vout端与ADJ端的电阻上将有1.25V/25.5Ω=0。05A=50mA 的电流流过(25.5Ω为开关打开时,R1与R2并联后的总阻值)。这个电流便流 过电池,对电池进行了恒流充电。 公式与计算、 普通充电电池充电时间计算 一、充电常识 在这里，首先要说明的是，充电是使用充电电池的重要步骤。适当合理的充电对延长电池寿命很有好处，而野蛮胡乱充电将会对电池寿命有很大影响。上一篇曾说过，目前的锂电池基本都是根据各个产品单独封装，互不通用的，因此各个产品也提供各自的充电设备，互不通用，在使用时只要遵循各自的说明书使用即可。所以本篇对电池充电的介绍主要是指镍镉电池和镍氢电池。 对镍隔电池和镍氢电池充电有两种方式，就是我们大家所熟知的“快充”和“慢充”。快充和慢充是充电的一个重要概念，只有了解了快充和慢充才能正确掌握充电。 首先，快充和慢充是个相对的概念。有人曾问，我的充电器充电电流有200mA，是不是快充？这个答案并不绝对，应该回答对于某些电池来说，它是快充，而对于某些电池来说，它只是慢充。那我们究竟怎样来判别快充还是慢充呢？ 例如一节5号镍氢电池的电容量为1200mAH，而另一节则为1600mAH。我们把一节电池的电容量称为1C，可见1C只是一个逻辑概念，同样的1C，并不相等。 在充电时，充电电流小于0.1C时，我们称为涓流充电。顾名思义，是指电流很小。一般而言，涓流充电能够把电池充的很足，而不伤害电池寿命，但用涓流充电所花的时间实在太长，因此很少单独使用，而是和其它充电方式结合使用。 充电电流在0.1C-0.2C之间时，我们称为慢速充电。充电电流大于0.2C，小于0.8C则是快速充电。而当充电电流大于0.8C时，我们称之为超高速充电。 正因为1C是个逻辑概念而非绝对值，因此根据1C折算的快充慢充也是一个相对值。前面例子中提到的200mA充电电流对于1200mAH的电池来说是慢充，而对于700mAH的电池来说就是快充。
大电流恒流源放电回路及其分析李冬梅（茂名学院计算机与电子信息学院） 摘要：在经济飞速发展的今天，各种大容量可高倍率放电的电池的需求量越来越多，在使用前，都需要放电测试，而通常的测试设备电流值太小，如何实现大电流恒流放电，同时又经济、安全、可靠，大电流和小电流放电对电路的要求差别很大，放电回路需要重点考虑。本文针对大电流恒流放电回路进行设计，并对其实际问题进行分析。 关键词：恒流源放电 0引言 随着电池使用的迅速增长，对电池产业化生产及产品质量提出了更高的要求。在电子信息时代，对移动电源的需求快速增长，对高容量、大电流工作的电池的需求越来越大。特殊的大容量可高倍率放电的电池的使用也越来越多。因此电池厂也就需要大电流的电池检测设备。本文根据电池的特点，设计了放电电流可达50A的放电电路。此电路经济、实用，简单、安全、可靠。 1恒流放电机理 此电路需要实现的功能是可以稳定的恒流，放电电流范围：1A～50A分200mA级可设置。要实现这两个功能，其组成部分应该有控制回路和放电回路两部分构成。 1.1控制回路放电的方式为恒流放电，根据需要设置电流，根据需要送来的控制数据，对电池放电进行实时控制。电流值从1A到50A可调。要实现50A这么大的电流，考虑管子的选取以及散热的需求，一路放电回路很难实现，因此采用两路并联的放电回路实现，要控制这两路并联的回路，根据显示要求电流并不需要连续可调，可以采用数字电位器9312提供可控的电位给放电回路。 此电路实现的功能是可以稳定的恒流，放电电流范围：1A～50A 分200mA级可设置。要实现这两个功能，其组成部分应该有控制回路和放电回路两部分构成。 如图所示，根据实际需要的设定，控制数字电位器9312向运放TL062提供需要的电位。实现放电电流分级设置，每级为200mA。 1.2恒流放电回路如果恒流放电时的电流不够稳定，对电池的测试有影响，因此恒流源电路采用负反馈恒流源电路，如图所示，由运算放大器、基准电压源和大电流MOS管负载组成，它的电流由基准电压决定，运放电路工作在负反馈放大状态[1]。MOS管工作在放大区。根据需要对电流值进行预制，采用合适的处理器输出相应的数字信号，通过数字电位器的基准电压，压控恒流源输出相应的电流，压控恒流源时闭环负反馈系统，实现恒流，电流需要采样后经A/D转换反馈到处理器，处理器根据反馈信号调整控制信号[2]。使用此种负反馈，实际测试时，放电电流测量准确度可达：±（0.5FS+0.3RD）%，实际电流表读数与显示测量小数点后一位有效数字相同。 此压控恒流源电路采用双运放和两个独立控制的MOS管组成，电流大小由运放的同相输入端决定，因电流较大故采用两组独立工作的电路。在多个电池同时放电时，采用循环采样的方式，采样电池两端的工作电压和两路放电电阻上的电压；电流采用计算的方法获得，采样放电电阻的电压，电流由电压和电阻计算得到，由于电阻的值不一定很一致，可以采用软件校准。采样完成后将数据送回主控制板后对电流进行实时控制。经实验验证，此电路稳定性很好，在50A电流放电时每路的电流都很稳定。 MOS管采用IRF3710，IRF3710参数：R DS(ON)=0.025I D=57A，V GS：±20V[3]。只要采取足够的散热措施，IRF3710完全可以满足需要。要在短时间将电池能量释放出来，对散热设备的设计需要充分考虑。MOS管与散热器之间可以采用导热绝缘的钢片，因为此电路是大电流放电，会在短时间内将电池能量以热能的形式释放，因此在使用时还需要考虑采用风扇散热。 在进行采样设计时，要考虑到两路电路很难做到完全对称，电流采样采用两路分别采样，在10A以下，单路导通，10A以上，两路同时导通。由于电流很大，不能直接采样，需要接采样电阻R13和R28，放电回路的R1和R30的阻值很小，在62mΩ左右，采用鏮铜丝做成，由于此部分不能做到完全一致，因此计算的电流不准，这方面需要通过软件校准。通过软件校准后，工作情况良好，达到实际需要和精度要求。 2结语 此回路采用两个数字电位器实现对放电电流的控制，采用压控恒流源负反馈电路实现大电流放电功能。使用并联回路，如果需要更大电流时，可以再并联恒流源回路。在控制过程中采用需要的处理器，合理设计接口电路和解决散热问题，就可以使用在各种大电流放电的电池检测设备中。 参考文献： [1]崔玉文，艾学忠，杨潇.实用恒流源电路设计[J].电子测量技术.2002年第五期：25-26. [2]李婷婷，李洪波.数控大功率精密恒流源设计[J].通信电源技术.2006年9月.第23卷第5期：35-37. [3]https://www.doczj.com/doc/e215122289.html,. 至少6头，多至60头以上，随着灌装头数的增加，灌装能力也不断提高，虽然灌装机的头数有多有少，但其基本工作原理是一样的。灌装阀是储液箱、气室(充气室、排气室、真空室等)和灌装容器三者之间的流体通路开关，根据灌装工艺要求，能依次对有关通路进行切换。 2.4真空系统是由真空泵、空气过虑装置和电气控制系统组成。该系统直接影响灌装速度和精度。本机选用了进口真空泵(水环式真空泵)，确保了真空系统的可靠性。 真空泵由变频器控制，同时，真空表可随时反映灌装时的真空度，并可通过阀门控制量的大小，待真空泵的负压值达到所需值后，一般真空度保持在0.01~0.06Mpa之间，按下变频器面板上的按钮，灌装机开始转动。 参考文献： [1]刘姗姗，宋秋红.屋顶包饮品纸盒灌装机气动理盖机构的设计研究[J].食品工业.2007.05. [1]Liu Shanshan,Song Qiuhong.Resarch&Development For Spout Applicator of Gable Top Beverage Filler[J].The Food Industry,2007,05. [2]丁毅，贾向丽，李国志.基于ADAMS的润滑脂灌装机的设计[J].包装与食品机械.2007.06. [2]DING Yi,JIA Xiang-li,LI Guo-zhi.The Design of Lubricate Grease Fill Machine Based on ADAMS[J].Packaging and Food Machinery, 2007,06. 图1恒流源放电电路 （上接第255页） 实用科技 256
石英晶体振荡器的基本工作原理及作用 (1)石英晶体振荡器（简称晶振）的结构石英晶体振荡器是利用石英晶体（二氧化矽的结晶体）的压电效应制成的一种谐振器件，它的基本构成大致是：从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片（简称为晶片，它可以是正方形、矩形或圆形等），在它的两个对应面上涂敷银层作为电极，在每个电极上各焊一根引线接到管脚上，再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器，简称为石英晶体或晶体、晶振。其产品一般用金属外壳封装，也有用玻璃壳、陶瓷或塑胶封装的。(2)压电效应 若在石英晶体的两个电极上加一电场，晶片就会产生机械变形。反之，若在晶片的两侧施加机械压力，则在晶片相应的方向上将产生电场，这种物理现象称为压电效应。如果在晶片的两极上加交变电压，晶片就会产生机械振动，同时晶片的机械振动又会产生交变电场。在一般情况下，晶片机械振动的振幅和交变电场的振幅非常微小，但当外加交变电压的频率为某一特定值时，振幅明显加大，比其他频率下的振幅大得多，这种现象称为压电谐振，它与LC回路的谐 振现象十分相似。它的谐振频率与晶片的切割方式、几何形状、尺寸等有关。 (3)符号和等效电路石英晶体谐振器的符号和等效电路如图所示。当晶体不振动时，可把它看 成一个平板电容器称为静电电容C，它的大小与晶片的几何尺寸、电极面积有关，一般约几个pF到几十pF。当晶体振荡时，机械振动的惯性可用电感L來等效。一般L的值为几十mH到几 百mH。晶片的弹性可用电容C來等效，C的值很小，一般只有0.0002～0.1pF。晶片振动时因 摩擦而造成的损耗用R來等效，它的數值约为100Ω。由于晶片的等效电感很大，而C很小， R也小，因此回路的品质因數Q很大，可达1000～10000。加上晶片本身的谐振频率基本上只 与晶片的切割方式、几何形状、尺寸有关，而且可以做得精确，因此利用石英谐振器组成的振荡电路可获得很高的频率稳定性。
目录 1 引言 (2) 2 振荡器的原理 (5) 2.1 振荡器的功能、分类与参数 (5) 2.2 起振条件 (9) 2.3 压控振荡器的数学模型 (10) 3 利用ADS仿真与分析 (11) 3.1 偏置电路的的设计 (12) 3.2 可变电容VC特性曲线测试 (13) 3.3 压控振荡器的设计 (15) 3.4 压控振荡器相位噪声分析 (18) 3.5 VCO振荡频率线性度分析 (23) 4 结论 (24) 致谢 (25) 参考文献 (25)
压控振荡器的设计与仿真 Advanced Design System客户端软件设计 电子信息工程（非师范类）专业 指导教师 摘要：ADS可以进行时域电路仿真，频域电路仿真以及数字信号处理仿真设计，并可对设计结果进行成品率分析与优化，大大提高了复杂电路的设计效率。本论文运用ADS仿真软件对压控振荡器进行仿真设计，设计出满足设计目标的系统，具有良好的输出功率，相位噪声性能及震荡频谱线性度。本论文从器件选型开始，通过ADS软件仿真完成了有源器件选型，带通滤波器选型，振荡器拓扑结构确定，可变电容VC特性曲线，瞬态仿真及谐波平衡仿真。实现了准确可行的射频压控振荡器的计算机辅助设计。关键字：压控振荡器，谐波平衡仿真，ADS 1 引言 振荡器自其诞生以来就一直在通信、电子、航海航空航天及医学等领域扮演重要的角色，具有广泛的用途。在无线电技术发展的初期，它就在发射机中用来产生高频载波电压，在超外差接收机中用作本机振荡器，成为发射和接收设备的基本部件。随着电子技术的迅速发展，振荡器的用途也越来越广泛，例如在无线电测量仪器中，它产生各种频段的正弦信号电压:在热加工、热处理、超声波加工和某些医疗设备中，它产生大功率的高频电能对负载加热;某些电气设备用振荡器做成的无触点开关进行控制;电子钟和电子手表中采用频率稳定度很高的振荡电路作为定时部件等。尤其在通信系统电路中，压控振荡器(VCO)是其关键部件，特别是在锁相环电路、时钟恢复电路和频率综合器电路等更是重中之重，可以毫不夸张地说在电子通信技术领域，VCO几乎与电流源和运放具有同等重要地位。 人们对振荡器的研究未曾停止过。从早期的真空管时代当后期的晶体管时代，无论是理论上还是电路结构和性能上，无论是体积上还是制作成本上无疑都取得了飞跃性的
恒流恒压充电器的原理与设计 2009-09-22 09:26 随着高新电子技术的发展各类充电电子产品不断上升，为此云峰电子为朋友们提供些相关恒流充电器的制作与原理分析，请仔细阅读！详情咨询https://www.doczj.com/doc/e215122289.html, 第一类、lm317恒流源电路图 图１、图２分别是用７８××和ＬＭ３１７构成的恒流充电电路，两种电路构成形式一致。对于图１的电路，输出电流Ｉｏ＝Ｖｘｘ／Ｒ＋ＩQ，式中Ｖｘｘ是标称输出电压，ＩQ是从ＧＮＤ端流出的电流，通常ＩQ≤５ｍＡ。当ＶＩ、Ｖｘｘ及环境温度变化时，ＩＱ的变化较大，被充电电池电压变化也会引起ＩQ的变化。ＩQ是Ｉｏ的一部分，要流过电池，ＩQ的值与Ｉｏ相比不可忽略，因而这种电路的恒流效果比较差。对于图２的电路，输出电流Ｉｏ＝ＶREF／Ｒ＋ＩADJ，式中ＶREF是基准电压，为１．２５Ｖ，ＩADJ是从调整端ＡＤＪ流出的电流，通常ＩADJ≤５０μＡ。虽然ＩADJ也随ＶI及环境条件的变化而变化，且也是Ｉｏ的一部分，但由于ＩADJ仅为７８××的ＩQ的１％，与Ｉｏ相比，ＩQ可以忽略。可见ＬＭ３１７的恒流效果较好。 对可充电电池进行恒流充电，用三端稳压集成电路构成恒流充电电路具有元件易购、电路简单的特点。有些读者在设计电路时采用７８××稳压块，如《电子报》２００１年第２期第十一版刊登的《简单可靠的恒流充电器》及今年第６期第十版的《恒流充电器的改进》一文，均采用７８０５。７８××虽然可接成恒流电路，但恒流效果不如ＬＭ３１７，前者是固定输出稳压ＩＣ，后者是可调输出稳压ＩＣ，两种芯片的售价又相近，采用ＬＭ３１７才是更为合理的改进。 ＬＭ３１７采用Ｔ０－３金属气密封装的耗散功率为２０Ｗ，采用ＴＯ－２２０塑封结构的耗散功率为１５Ｗ，负载电流均可达１．５Ａ，使用时需配适当面积的散热器。由于ＬＭ３１７的ＶREF＝１．２５Ｖ，其最小压差为３Ｖ，因此输入电压ＶI达４．２５Ｖ就能正常工作。但应注意输出电流Ｉｏ调得较大时，输入电压ＶI的范围将减小，超出范围会进入安全保护区工作状态，使用时可从图３的安全工作区保护曲线上查明输入—输出压差（ＶI－Ｖｏ）的范围。 ７８××与ＬＭ３１７内部均有限流、过热保护功能，后者还有安全工作区保护功能。７８××不允许ＧＮＤ端悬空，否则器件极易损坏。ＬＭ３１７即使ＡＤＪ端悬空，各种保护功能仍然
[正交振荡器的分析与设计]正交振荡器工作原理 Luis B. Oliveira Universidade Nova de Lisboa and INESC.ID, Lisbon, Portugal et al. ed. Analysis and Design of Quadrature Oscillators xx, 162pp. Hardcover ISBN 9781402085154 L.B.奥利弗拉等著 对于无线通讯的巨大需求导致了对无线发射机和接收机的新要求,即紧凑的线路、占有最小的面积以便达到缩减设备的大小降低成本的目的。因此需要进行较高程度的集成,如有可能的话收、发信机在一块芯片上。除了所占面积和成本以外,减少电压供给和功率消耗
也是很重要的。数字信号处理与数字数据传输一起使高度复杂的调制技术、复杂的解调制算法、错误检测和纠正以及数据加密的使用成为可能,并大幅度提高了通讯质量。本书的主要内容包括:交叉耦合LC 准正弦振荡器,交叉耦合RC张弛振荡器,正交RC振荡―混频器及双积分振荡器,应对有关相位误差和相位噪声的失配效应进行了 __的研究。 本书共有8章。1.结论;2.收发信机及射频部件;3.正交张弛振荡器;4.正交振荡―混频器;5.正交LC振荡器;6.双积分振荡器;7.测量结果;8.结论与未来的研究;最后是附录A测度线路与测量的设置。 本书是斯普林格出版社出版的《模拟电路及信号处理(ACSP)》丛书中的一本。它可用做有关RF电路设计的高级课程,除了研究生和讲师以外,该领域的设计工程师和研究人员也会对本书感兴趣。 胡光华, 高级软件工程师 (原中国科学院物理学研究所) Hu Guanghua, Senior Software Engineer
双三极管多谐振荡器电路工作原理 双三极管多谐振荡器 电路工作原理 多谐振荡器电路是一种矩形波产生电路.这种电路不需要外加触发信号,便能连续地, 周期性地自行产生矩形脉冲.该脉冲是由基波和多次谐波构成,因此称为多谐振 荡器电路. 电路结构 1.路图 2.把双稳态触发器电路的两支电阻耦合支路改为电容耦合支路.那么电路就没有稳 定状态,而成为无稳电路 3.开机:由于电路参数的微小差异,和正反馈使一支管子饱和另一支截止.出现一个暂 稳态.设Q1饱和,Q2截止. 工作原理 正反馈: Q1饱和瞬间,VC1由+VCC 突变到接近于零,迫使Q2的基极电位VB2瞬间下 降到接近 —VCC,于是Q2可靠截止. 注：为什么Q2的基极产生负压，因为Q1导通使Q1 集电极的电压瞬间接近于零，电容C1的
正极也接近于零，由于电容两边电压不能突变使得电容的负端为—VCC。 2.第一个暂稳态: C1放电: C2充电: 3.翻转:当VB2随着C1放电而升高到+0.5V时,Q2开始导通,通过正反馈使Q1截止,Q2饱和. 正反馈: 4.第二个暂稳态: C2放电: C1充电: 5.不断循环往复,便形成了自激振荡 6.振荡周期: T=T1+T2=0.7(R2*C1+R1*C2)=1.4R2*C 7.振荡频率: F=1/T=0.7/R2*C 8..波形的改善: 可以同单稳态电路,采用校正二极管电路 下面我们来做一个实验：如图 振荡周期: T=1.4R2*C=1.4*10000Ω*0.00001F=0.14s=140ms 此图利用Multisim仿真软件去求出时间与实际的偏差 数据测量图：此图测量了Q2的基极和集电极极，集电极的波形相当于图的矩形波，基极波形相当于图的锯齿波。
压控振荡器（VCO 一应用范围 用于各种发射机载波源、扩频通讯载波源或作为混频器本振源。 二基本工作原理 利用变容管结电容Cj 随反向偏置电压VT 变化而变化的特点（VT=OV 时Cj 是最大值，一 般变容管VT 落在2V-8V 压间，Cj 呈线性变化，VT 在8-10V 则一般为非线性变化，如图1 所示，VT 在10-20V 时，非线性十分明显），结合低噪声振荡电路设计制作成为振荡器，当 改变变容管的控制电压，振荡器振荡频率随之改变，这样的振荡器称作压控振荡器（VCO 。 压控振荡器的调谐电压 VT 要针对所要求的产品类别及典型应用环境（例如用户提供调谐要 求，在锁相环使用中泵源提供的输出控制电压范围等 ）来选择或设计，不同的压控振荡器， 对调谐电压VT 有不同的要求，一般而言，对调谐线性有较高要求者， VT 选在1-10V ，对宽 频带调谐时，VT 则多选择1-20V 或1-24V 。图1为变容二极管的V — C 特性曲线。 图1变容二极管的V — C 特性曲线 三压控振荡器的基本参数 1工作频率：规定调谐电压范围内的频率范围称作工作频率，通常单位为“ MHZ 或 “GHz 。 2输出功率：在工作频段内输出功率标称值，用 Po 表示。通常单位为“ dBmW 。 3输出功率平稳度：指在输出振荡频率范围内，功率波动最大值，用△ P 表示，通常 单位为“ dBmW 。 4调谐灵敏度：定义为调谐电压每变化1V 时，引起振荡频率的变化量，用 MHz/ △ VT 表示，在线性区，灵敏度最咼，在非线性区灵敏度降低。 5谐波抑制：定义在测试频点，二次谐波抑制 =10Log （P 基波/P 谐波）（dBmw ）。 6推频系数：定义为供电电压每变化1V 时，引起的测试频点振荡频率的变化量，用 MHz/V 表 示。 7相位噪声：可以表述为，由于寄生寄相引起的杂散噪声频谱，在偏移主振 f0为fm 的带内，各杂散能量的总和按fin 平均值+15f0点频谱能量之比，单位为dBC/Hz 相位噪 声特点是频谱能量集中在f0附近，因此fm 越小，相噪测量值就越大，目前测量相噪选定 WV) 0 8 10
基于LM317的恒流恒压充电电路 本组认为LM317比MC34063A芯片更常用更简易。固权衡后，以为设计本身服务为原则，采用LM317芯片搭建模块一的恒流恒压主电路。 模块一： 用恒流充电以时间来控制通、断电，易造成充不足或过充电；而用恒压充电，当开始充电时，由于电池电压比较低，充电电流过大会对电池有害。此恒流-恒压充电器对两者取长补短，开始时恒流充电，当电池电压升到某一值时变为恒压充电。 如图电路，开始充电时电池电压较低，不能使VS导通，LM317接成恒流充电形式，充电电流I=1.25/R。充电一段时间后，电池电压上升到某一值时，VS导通，LM317 1脚通过RP1和VS接地，此时变成恒压充电，充电电压U=1.25［1+（R2/R1）-0.7］，式中R2--RP1取值，R1—（R+R1）取值。充电电流若很大，可在VD2上并联二极管。R 承受功率W》1.6/R。VS尽量选用导通电阻小的单向晶闸管。 使用时选择R阻值，从而确定恒流充电电流，然后调RP1得恒压充电电压，最后调RP2，使VS导通时电池电压应比充电电压低0.2V 左右。
模块二： 利用指示灯显示充电电量多少，即利用多谐振荡器将直流电压转换成一定频率的交流电压使得发光二极管有相同频率的闪烁。经过筛选我们选择了时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜的NE555来搭建振荡电路，而且由于其只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用以及它的操作电源范围极大，可与TTL，CMOS等逻辑电路配合，其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载，使得其相对于其他振荡电路更具有优势。 NE555多谐振荡电路如下： 多谐振荡器的放电时间常数分别为
松弛振荡器也称之为驰张振荡器,松弛振荡器触摸感应技术将感应电极电容与一个电阻作为锯齿波振荡器中的可变定时单元。通过将恒定电流馈入到感应电极,感应电极上的电压随时间近似线性增加。该电压提供给比较器一个输入,而比较器的输出连接到一个与感应电极电容并行连接的接地开关上。当电极电容充电到一个预先确定的阈值电压时,比较器改变状态,实现开关动作———对定时电容放电,打开开关,这个动作将周期性的重复下去。其结果是,比较器的输出是脉冲串,其频率取决于总的定时电容的值。感应传感器根据频率或周期的变化来报告有无触摸的状态 。 Microchip提供带松弛振荡器触摸感应电路的MCU芯片,如图2.19所示。MCU 芯片内集成的双比较器和RS触发器与感应电极电容CP和 120kΩ电阻构成松弛振荡器。由双比较 器组成双门限 电压比较器,上限电压为2VDD/3由芯片内部电压参考源提供,下限电压为VDD/4由外部电阻分压提供 。当感应电极电容上的电压低于下限电压时,上下比较器均输出高电平,RS 触发器的S端为0,R端为 1,RS触发器的反向输出端输出高电平,该高电平经120kΩ电阻向CP充电。当CP上的电压大于下限低于上限,S和R均为0,输出保持不变,CP继续被充电。当CP上的电压大于上限时,S端为1,R端为0,RS触 发 器 输出反转,CP经120 kΩ电阻放电。这时CP上的电压又大于下限低于上限,S和R 均为0,输出保持不变,CP继续 放电。当CP上的电压由于放电低于下限电压时,S端为0,R 端为1,RS触发器输出又反转输出高电平为CP 充电。如此重复形成振荡 。 当电源电压被确定以后,该松弛振荡器的振荡频率取决于RCP的时间常数,R(R=120 kΩ)一旦被确定,频率与CP成反比。当有手指触摸感应电极时,由于存在手指电容CF,CP变成了 CP+CF,充电放电周期就变长,频率将减少。该频率可以通过MCU内的两个定时器来测量。定时器0产生一个固定时间间隔的中断以读取定时器1测量到的频率计数值。 如图2.19的右半图。 松弛振荡器的充放电波形和RS触发器的输入输出真值表如图2.20和图2.21所示。事实上,对于使用松弛振荡器来测量电容的变化进而来判断有无手指的触摸,它既可以通 过测量频率来实现,也可以通过测量周期来实现。测量频率 ,是计算固定时间内松弛振荡器
数控恒流源设计 摘要：设计利用集成运放、场效应管对电流放大与单片机的自动控制来实现数控直流电流源。系统有控制模块与恒流源模块组成。控制模块使用AT89S52结合按键与四位数码管显示，实现对恒流源的数控和预设值的显示。恒流源模块采用OP07与IRF640组成的反馈放大电路实现对电流的放大。控制到恒流源的信号转换采用DAC0832来实现；实测显示模块有ADC0809组成的显示电路来显示。并使用自制电源进行供电。 关键词：AT89S51，恒流源，ADC0809，DAC0832，OP07 1硬件电路设计与分析 1.1 恒流源模块： 恒流源分为流控式与压控式，由于压控式易于实现，电路实现相对简单；因此本模块使用了压控式恒流源。压控式恒流源可以有集成运放芯片与晶体复合管或场效应管来实现；但由于晶体复合管实现起来比较复杂，发热量相对MOS管相
对较大，性能参数相对MOS管较差；因此本模块采用高精度集成运放芯片OP07与大功率场效应管IRF640相结合构成的恒流源。 压控恒流源是系统的重要组成部分,它的功能用电压来控制电流的变化,由于系统对输出电流大小和精度的要求比较高,所以选好压控恒流源电路显得特别重要。 恒流源是采用了电流反馈的方式来稳定电流的,下图是个典型的正向电流源,利用运放虚短的概念,使R2上的电压保持与V一致，来获得一个I=V/R2的恒流源。该恒流源电路由运算放大器、大功率场效应管Q1、采样电阻R3、负载电阻R4 等组成。电路原理图如图所示： 恒流源电路图 调整管采用大功率场效应管IRF640N更易于实现电压线性控制电流, 满足最大电流和电压线性电流化。因为当场效应管工作于饱和区时,漏电流Id近似
实验二压控LC 电容三点式振荡器设计及仿真 一、实验目的 1、了解和掌握LC 电容三点式振荡器电路组成和工作原理。 2、了解和掌握压控振荡器电路原理。 3、理解电路元件参数对性能指标的影响。 4、熟悉电路分析软件的使用。 二、实验准备 1、学习LC 电容三点式西勒振荡器电路组成和工作原理。 2、学习压控振荡器的工作原理。 3、认真学习附录相关内容，熟悉电路分析软件的基本使用方法。 三、设计要求及主要指标 1、采用电容三点式西勒振荡回路，实现振荡器正常起振，平稳振荡。 2、实现电压控制振荡器频率变化。 3、分析静态工作点，振荡回路各参数影响，变容二极管参数。 4、振荡频率范围：50MHz~70MHz，控制电压范围3~10V。 5、三极管选用MPSH10（特征频率最小为650MHz，最大IC 电流50mA，可 满足频率范围要求），直流电压源12V，变容二极管选用MV209。 四、设计步骤 1、整体电路的设计框图
整个设计分三个部分，主体为LC 振荡电路，在此电路基础上添加压控部分，设计中采用变容二极管MV209 来控制振荡器频率，由于负载会对振荡电路的 频 率产生影响，所以需要添加缓冲器隔离以使振荡电路不受负载影响。 2、LC 振荡器设计 首先应选取满足设计要求的放大管，本设计中采用MPSH10 三极管，其特征频率f T=1000MHz。LC 振荡器的连接方式有很多，但其原理基本一致，本实验中采用电容三点式西勒振荡电路的连接方式，该振荡电路在克拉泼振荡电路的基础上进行了细微的改良，增加了一个与电感L 并联的电容，主要利用其改变频率而不对振荡回路的分压比产生影响的特点。电路图如下所示：
图解电源（转贴,讲得非常好） 电源是最常用的电器，作用是把220V交流转变成需要的直流电，供各种电器使用。除了商品上各种独立的电源外，我们常见的各种适配器、充电器、机箱里用的模块化的（比如计算机用的），都可以认为是电源。对于动手一族（DIY族），电源不仅是最常用的工具，往往也是DIY的对象。也就是说，电源本身构造相对简单，往往可以DIY。 按照类别，电源可以分成线性电源和开关电源两类。线性电源是先采用工频变压器降压，然后整流滤波，再用线性调整管进行稳压的方式，性能可以做得比较好。开关电源是先整流滤波，然后高频振荡，再变压，再整流滤波。由于初始滤波电容电压比较高，因此比能量比较大所以体积比较小，更因为高频振荡频率比工频高得多，因此变压器的体积和重量大大减少，再加上可以采用PWM反馈调节的方式，使得开关电源的效率很高，因此也不需要大体积的散热片，这样，开关电源的体积、重量与同功率的线性电源比大大减少。但是，由于采用高频振荡，其谐波很可能向外发射或通过输出电源和输出电源传 到外部，对通讯设备造成干扰。 值得注意的是，这种干扰并非是全频段的，而是在一些频率上（主要是谐波）有干扰。同时，由于开关电源频率的不确定性，因此干扰频率也是不确定的，大多是变化的。因此，不能简单的用收音机或者电台检查几个频点没有发现有干扰，就能确定某开关电源对通讯设备没有干扰。正规的检查方法是要用频谱仪。 另外，有些电源是固定输出的，有些电源的电压可以在一定范围内可调，还有一些电源可以从0V起调。可调的线性电源要解决好低压输出效率低下的问题，而可调的开关电源 要解决大范围占宽比变化的问题。 大部分电源具备输出显示。一般至少有一个电压表，也有的具备电流表，也有的是电压电流可以转换。根据电压、电流表的类型，可以分成模拟显示电源和数字显示电源，前者用模拟表头显示，而后者用数字表显示。数字显示电源有的是3位显示，也有高精度一些用4位表头显示，甚至更高的位数。高分辨的数字显示电源可以很方便的测量各种电器在不同电压下和不同状态下的耗电，或者可以很方便的测量各种元器件的V-I特性曲线，比如二极管、稳压管的正反向特性，FET、VMOS管的转移特性等。 现在有很多数字电源，即不仅电流和电压表是数字的，而且输入也是数字的。当然，并非数字电源一定是开关的，二者是不相干的，因为数字电源也可以是线性的。数字电源的优势是可以精确的设置电压电流值，多组设置值可以存储起来，甚至可以程序控制（程控电源），完成自动时序输出或者自动测量功能。 还有一类电源，本身带有充电功能，而且在交流电停电后，可以自动转为电池输出，这
第八章 脉冲波形的产生与整形 在数字电路或系统中，常常需要各种脉冲波形，例如时钟脉冲、控制过程的定时信号等。这些脉冲波形的获取，通常采用两种方法：一种是利用脉冲信号产生器直接产生；另一种则是通过对已有信号进行变换，使之满足系统的要求。 本章以中规模集成电路555定时器为典型电路，主要讨论555定时器构成的施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器以及555定时器的典型应用。 8.1 集成555定时器 555定时器是一种多用途的单片中规模集成电路。该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器。因而在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器和电子玩具等许多领域中都得到了广泛的应用。 目前生产的定时器有双极型和CMOS 两种类型，其型号分别有NE555（或5G555）和C7555等多种。通常，双极型产品型号最后的三位数码都是555，CMOS 产品型号的最后四位数码都是7555，它们的结构、工作原理以及外部引脚排列基本相同。 一般双极型定时器具有较大的驱动能力，而CMOS 定时电路具有低功耗、输入阻抗高等优点。555定时器工作的电源电压很宽，并可承受较大的负载电流。双极型定时器电源电压范围为5～16V ，最大负载电流可达200mA ；CMOS 定时器电源电压变化范围为3～18V ，最大负载电流在4mA 以下。 一． 555定时器的电路结构与工作原理 1．555定时器内部结构： （1）由三个阻值为5k Ω的电阻组成的分压器； （2）两个电压比较器C 1和C 2： v +＞v －，v o =1； v +＜v －，v o =0。 （3）基本RS 触发器； （4）放电三极管T 及缓冲器G 。 2．工作原理。 当5脚悬空时，比较器C 1和C 2的比较电压分别为cc V 32和cc V 3 1 。 （1）当v I1>cc V 32，v I2>cc V 31 时，比较器 C 1输出低电平，C 2输出高电平，基本RS 触发 器被置0，放电三极管T 导通，输出端v O 为低电平。 （2）当v I1