偏置电路设计大全11篇
时间：2024-02-06 10:07:15绪论：写作既是个人情感的抒发，也是对学术真理的探索，欢迎阅读由发表云整理的11篇偏置电路设计范文，希望它们能为您的写作提供参考和启发。
篇（1）
中图分类号：TP23 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）10-0019-02
1 前言
近年来，步进电机在多个领域得到了开发和应用，并取得了良好的使用效果。步进电机是一种常见的执行元件无论是结构还是操作方法，都比较简单，其性能也与工业生产控制要求相适应，在工业技术中对其进行应用，已是一种既定的趋势。步进电动机以其显著的特点，在数字化制造时挥着重大的用途。与此同时步进电机调控也发生了相应的升级和转变，本文对单片机和步进电机进行同步应用，以控制软、硬件，不断提高步进电机工作效率。
2 单片机的应用意义及原则
2.1 单片机的应用意义
单片机与步进电机进行同步应用，既能够满足工业生产要求，又是步进电机电路设计过程中的基本诉求。单片机的性质是集成电路芯片，以具体技术为依托，对中央处理器、随机存储器、只读存储器、中断系统和定时器等子系统功能进行实现。它能够对数据信息进行收集、分析和处理，在步进电机控制系统中极具应用优势，达到良好的应用效果。
首先，提高步进电机性能。依据实际情况，对反应式、永磁式和混合式等步进电机类型进行合理选择，充分发挥它的设计功能，适应社会需要。如果对该三种反应原理进行单一应用，步进机将丧失其整体性能，也会对步进电机的工作质量产生不同程度的影响，使它的应用效果大打折扣。单片机能够依据步进电机的工作环境、运动特性、控制性能和实际功用等，对它进行局部性的优化和升级，以补强步进电机控制系统整体，实现步进电机结构层面上的一体化，充分发挥它的使用性能，为工业生产提供物质及技术支持。
其次，降低步进电机维护及保养成本，节省资金。步进电机的材质一般比较昂贵。接收电信号脉冲之后，长期工作周期背景下，运动轨迹会发生明显变动。对步进电机的使用效果和结构产生直接性影响，产生裂纹或在记录过程中出现失误，使步进电机维护更加困难。在实际应用中需要在特定周期内，对步进电机进行维护和保养，确保其具备良好的应用效果及安全性。单片机能够从结构和功能上对步进电机进行协调，使电机不再受局部区域干扰，避免出现运动差错，对步进电机的维护和保养成本进行有效控制，实现资源节约。
2.2 单片机在步进电机电路中的实用性原则
设计单片机步进电机控制系统的时候，需要考虑资金要素，要依实际情况，对设计成本进行有效控制，减少不必要的资金浪费，使单片机在步进电机电路中得到充分应用。
3 步进电机概述
3.1 步进电机发展
步进电机别名阶跃电动机或脉冲电动机，它能够对脉冲信号进行转换，使其成为角位移或直线位移电机，也使它的分析过程更加便利。该种步进电机发展较早，无论是位移量与脉冲数，还是位移速度与脉冲频率都呈现正相关。
步进电机的最初研发时间是上世纪二十年代，距今已有很长年限。上世纪五十年代，人们开始在步进电机上对晶体管技术进行应用，实现了对步进电机的数字化控制，使其控制过程更加快捷便利。此后，研究人员再次对步进电机性能进行升级和改善，使其具备分解性、响应性、精度性和可依赖性等多方面优势。加之，微电子技术和计算机技术的发展，自动化控制系统中开始对步进电机进行频繁应用，使其逐渐成为机电一体化中的重要执行元素。步进电机的优势非常明显，它既能够提升工作效率，实现自动化，也能够使位置控制更加快捷、准确，不断提高生产效率，实现经济效益最大化[1]。
步进电机广泛应用在生产实践的各个领域。它最大的应用是在数控机床的制造中，因为步进电机不需要A/D转换，能够直接将数字脉冲信号转化成为角位移，所以被认为是理想的数控机床的执行元件。早期的步进电机输出转矩比较小，无法满足需要，在使用中和液压扭矩放大器一同组成液压脉冲马达。随着步进电动机技术的发展，步进电动机已经能够单独在系统上进行使用，成为了不可替代的执行元件。比如步进电动机用作数控铣床进给伺服机构的驱动电动机，在这个应用中，步进电动机可以同时完成两个工作，其一是传递转矩，其二是传递信息。步进电机也可以作为数控蜗杆砂轮磨边机同步系统的驱动电动机。除了在数控机床上的应用，步进电机也可以并用在其他的机械上，比如作为自动送料机中的马达，作为通用的软盘驱动器的马达，也可以应用在打印机和绘图仪中等等。
3.2 步进电机的工作原理
定子和转子是步进电机的主要元件。正常工作状态下，如果有电流经过，定子绕组会产生一个矢量磁场，继而对转子产生带动，使其在具体作用下旋转，转子和定子的磁极磁场方向会发生偏差，形成相应的角度。步进电机主要对通过定子绕组的电流进行支配，实现转子旋转角度控制。一旦输入脉冲信号，转子即发生偏转，即步距角。完成脉冲信号给出规律设定之后，电流的通过将会更具规律性，而转子也会有规律的进行持续转动，对电机进行带动，使步进电机实现工作。如图1所示，步进电机结构。
传统电动机的转动具有持续性特征，控制难度相对较大。当前的步进电动的驱动方式是数字信号，能够依据实际情况，对它的定位和运转等使用状态进行有效调节。我们对输入脉冲的电机绕组通电顺序、频率和数量等进行合理调整，对步进电机接受脉冲信号而旋转指定的角度进行科学合理的指挥，使其满足最初诉求。如今，步进电机的正常运行得益于脉冲信号。如果没有输入脉冲信号，步进电机将处于定位状态。单片机能够对步进电机这一特性进行有效控制。对单片机和步进电机进行同步应用，有助于提高其生产效率。传统电动机的主要功用是能量转换，而步进电机则作为电路控制元件存在，极具精确性，对人们日常生产和生活具有正向性影响。
4 基于单片机控制步进电机电路的设计
步进电机可以以硬件系统实现控制。但是，基于市场因素考虑，硬件系统不具备经济性，而它的各项功能也不具备适用性。一旦发生设计变更，则需要对硬件电路进行整体性修改，加大了工作负担，很难实现便利性。单片机具备可直接编程优势，能够对运算功能进行有效执行，在具体应用过程中，可对步进电机进行适应性控制，对具体的转向、步数和速度等进行合理调节。借助软件的更改，能够满足不同设计诉求。设计人员对显示电路和键盘电路进行有效结合，能够进行人机交换，最大程度降低外部干扰，使其更加可靠、高效。
4.1 系统硬件设计
4.1.1 单片机最小系统
电路设计中离不开单片机最小系统设计，它是步进电机电路的起始部分。主要功能是生成步进电机转动需要的脉冲，并对其加以控制。我们可以借助单片机的软件编程功能，对步进电机所需要的信号进行输出，使单片机输出脉冲数与步进电机旋转角度呈现正相关，单片机输出脉冲频率与步进电机转动速度也呈现正相关。同时，单片机也能够对电流值进行有效处理，并借助数码管明确显示电机的转速和方向。
单片机的主要模块有复位电路和晶体振荡电路。如图2所示，单片机最小系统线路图。
P0口主要对数码管显示情况进行控制，使其显示结果更加明确，且极具准确度；P1口着重控制步进电机中单片机的编程，使芯片处于良好的读写状态；P2口作为数码管位选，对公共端工作进行有效控制。同时，它也能够对扫描电路键盘工作情况进行合理控制。P3口着力于模数转化成芯片的工作控制[2]。
4.1.2 数码管显示电路
数码管显示模块的主要显示内容有步进电机选择速度、旋转方向、步进电机电流通过情况。该设计中，借助数码管对设计进行显示，直接点亮数码管，实现位选部分，对单片机控制端的地输出电压问题进行有效控制。因而，需要将辅助三极管添加到位选和单片机控制端。
4.1.3 串口通信模块
串口通信模块的应用原理是对计算机和单片机进行连接，实现二者之间的信息交互和流通。它的应用原理是借助计算机对程序进行编程，然后对程序进行复制，在单片机芯片中对其进行应用。
4.1.4 电机驱动模块
步进电机的信号功率比较小，很难对电机进行驱动，使其运行。因此要添加电机驱动模块，使步进电机信功率不断放大。集成的驱动芯片价格比较低，控制难度相对较小，可以将其作为核心元件应用到电机驱动电路设计中。
如图3所示，该电机驱动电路中，电机驱动核心由驱动芯片L298和其周围的电路组成，L298N的管脚IN1，IN2，IN3，IN4和ENA，ENB与单片机的I/O端口P1口的六个管脚依次连接相连，接收脉冲信号。L298N的OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之间可分别接电动机的一相。其中IN1，IN2，IN3，IN4管脚接输入控制电平，控制电机的正反转。ENA，ENB控制使能端，控制电机的停转。而控制步进电机的运行速度只要控制系统发出时钟脉冲的频率或换相的周期，即在升速过程中，使脉冲的输出频率逐渐增加；在减速过程中，使脉冲的输出频率逐渐减少。该种连接模式和驱动芯片与单片机和步进电机之间的串联模式相符合，使电路控制和操作更加简单和便利。
4.1.5 独立按键电路
内部电路中的按键是独立的，在单片机端口上对其进行连接。将其作为外部性按键，使内部各项模块具有较好的中断功能，以对步进电机旋转方向进行科学合理的选择，并对它的速度进行科学调控，使其电流呈现良好的现实状态，对步进电机进行合理控制。它属于步进电机电路设计中的辅装置，具有不可或缺的重要作用。
4.2 系统软件设计
软件系统主要为硬件系统电路设计提供依托和支持。依据单片机本身的性质和特点，对系统软件进行合理编程和读写，以充分体现出设计功能，并对其进行合理更改，实现电路控制。系统软件设计与硬件系统电路设计具有紧密相关性。软、硬件中的任一设计模块都直接关乎最终设计效果和步进电机电路的整体运行状态。因而，需对系统软件设计进行合理把控，以提升其整体性能。
4.2.1 红外线编码
遥控器编码形式是32位二进制码组，前16位是用户识别码，能够对不同的电器设备进行有效区分，避免不同机种遥控编码相互干扰。该芯片用户识别码固定高8位地址和低8位地址分别为OBFH和40H，后16位则是8位操作码和它的反码。单片机接收红外线之后，可按以下方式开展解码工作：中断信号产生-EA清零-延时短-等待高电平-延时不足4.5ms-再次等待高电平-延时0.84ms-P3.2脚电平值读取，对32位代码进行依次读取，前16位是识别码，后18位中，数据码和数据反码均为8位[3]。
4.2.2 步进电机程序
步进电机程序设计的基本诉求是对旋转方向进行判断，再依据正确的顺序，将其传送给控制脉冲，继而对所需控制步数进行判定，观察其具体传动情况，直至将要求控制步数传送完毕。分别将步进电机和单片机作为具体执行元件和控制器，并将检测元件定义为光敏电阻传感元件背景下的传感器。而手动输入信号则是手动按钮，以红外遥控装置开展遥控操作，对时钟控制和状态显示的步进电机控制系统进行综合限定辅助，使步进电机的手动、自动和遥控多功能操作更加便利，保障其可靠性。
5 程序原理分析
5.1 程序设计思路
依据电路设计，单片机的输入和输出分别为P1口的前6个管脚和P1口的后2个管脚及P2口的前4个管脚。首先，主程序部分向驱动电路输出4路高电平，停转电机。继而对定时器T0的具体工作模式和允许中断位置高电平进行合理设置，将“停转”状态显示点亮，然后进行按键扫描，按下按键之后，实现程序段跳转。如果没有按下按键，即会回归到程序的初始部分。正转部分需对正转状态指示进行点亮，然后执行起始脉冲输出，继而对按键进行扫描，并对不同状态下的执行情况进行合理判断，调配到定时器T0赋初始值子程序，对累加器A中的数值进行累加。几经循环，使步进电机处于正转状态。反转部分的设计过程亦是如此。加速和减速中，对定时时间进行改变，即可实现定时器定时初始值更改。
5.2 设定定时器计数初始值
程序设计中对定时器T0的定时中断进行选用，以实现步进电机细部性时间控制。对T0的定时时间进行更改，即可改变步进电机转速。假定步进电机的步距角为7.5°，转一圈耗费的脉冲数量为48。将转速假设为N（r/min），而每一分钟脉冲数据输送数量为48N，每送一个脉冲信号需要花费的时间为s。
定时器T0的技术初值为。将步进电机最低转速假定为20r/min，最高转速为100r/min，速度级的界定为5r，共17级。
6 结语
步进电机在应用层面极具优越性，在工业设备中已经得到了广泛应用，有助于提高生产质量及效率。我们要结合具体操作背景，对单片机的优越性进行重点分析，在步进电机电路控制系统中对它进行全面应用，使步进电机工作性能得到充分提升。伴随着不同的数字化技术的发展以及步进电机本身技术的提高，步进电机将会在更多的领域得到应用。
参考文献
[1]洪新华，陈建锋，等.基于单片机的步进电机控制系统的设计[J].湛江师范学院学报，2010，（06）：84-87.
[2]令朝霞.基于单片机的遥控步进电机控制的设计[J].自动化技术与应用，2012，（04）：78-80+91.
篇（2）
本次设计采用选择PHILIPS半导体公司带手动复位功能的产品MAX708。MAX708还可以监视第二个电源信号，为处理器提供电压跌落的预警功能，利用此功能，系统可在电源跌落时到复位前执行某些安全操作，保存参数，发送警报信号或切换后备电池等。
另外，系统还扩展了可编程外围芯片PSD303。由于系统的 I/O口数量与实际所需数量还有很大的差距，故系统又扩展了两片8255A，一片用于接键盘和显示电路，一片用于接触发信号、紧急停车信号等。
一、键盘与显示电路
在本次设计中，设置了一个9按键的操作电路，以代替实际现场的操作按钮。6位的LED显示电路用于显示转速、电流、以及调试时的相关项的显示。
另外，为了便于现场工作之便，设置了5×4的矩阵式键盘，用于当系统软件等出现错误，而又不便直接对程序进行修改时的调试之用。
二、变频系统设计
现代变频技术中主要有两种变频技术：交-直-交变频技术和交-交变频技术。交-直-交变频技术为交-直-交变频调速系统提供变频电源。交-直-交变频的组成电路有整流电路和逆变电路两部分，整流电路将工频交流电整流成直流电，逆变电路再将直流电逆变为频率可调的交流电。根据变频电源的性质可分为电压型和电流型变频。
本次设计用交-交变频电路是不通过中间直流环节，而把电网固定频率的交流电直接变换成不同频率的交流电的变频电路。这种变频电路广泛应用于大功率交流电动机调速传动系统，实际使用的主要是三相输出交-交变频电路。这种电路的特点：（1）因为是直接变换，没有中间环节，所以比一般的变频器效率要高；（2）有与其交流输出电压是直接由交流输入电压波的某些部分包络所构成，因而其输出频率比输入交流电源的频率低，输出波形也好；（3）因受电网频率限制，通常输出电压的频率较低，为电网频率的三分之一左右；（4）功率因数较低，特别是在低速运行时更低，需要适当补偿。
三相变频电路就较单相复杂，其电路接线方式主要有公共交流母线进线方式和输出型联结方式。具体说来，其主电路型式有：3脉波零式电路、6脉波分离负载桥式电路、6脉波非分离负载桥式电路、12脉波桥式电路、3脉波带中点三角形负载电路、3脉波环形电路。
本次设计选用较为简单的一种—3脉波零式电路。
三、同步电路设计
同步电路的功能是，在对应的晶闸管承受正向阳极电压的初始点（即控制角α的起算点）发出一个CPU能识别是哪一相同步信号的中断脉冲Utpi和要求的α角进行延时控制，输出相应的触发脉冲。三相同步电压信号经同步变压器、滤波、稳压、放大和光电隔离后分别接至单片机的P2.5、P2.6和P2.7管脚。另外，由于此处直流电源和触发电路中所用的电源不能共用，且光电耦合器输入输出端的地端亦不能共用，为了以示区别，它们的符号均有不同。
Ua、Ub、Uc 与可控硅组件的三相交流电压同相位。Ua、Ub、Uc经R3，C3滤波电路波形变换光耦隔离整形电路后输出三相方波电压，记为 KA、KB、KC，三相方波分别送给 80C196单片机的P2口的 P2.5、P2.6、P2.7端。CPU根据KA、KB、KC的值判断三相交流电源的相位。
四、触发电路
在设计中，三相电路中每相均有正反两组晶闸管，每组均采用三相半波式接法，即每组用三个管子，所以一共有18个晶闸管，这样，触发脉冲也应有18路。三极管V为输出级功率放大晶体管；电容C为加速电容，与R构成微分电路，可提高脉冲前沿的陡度；为兼顾抗干扰能力和脉冲前沿陡度，一般取C为0.1μF。为保护脉冲变压器，在脉冲变压器两端并联电阻R和二极管D的串联电路，一般R阻值取为1K。电阻R为假性电阻负载。另外，为了隔离输入输出信号，加入了光电耦合器，考虑到应有足够的脉冲强度使晶闸管导通，输出极电压设为15V。在出发电路中，为了得到足够的脉冲宽度，而且使脉冲前沿尽量陡，后沿下降快，故采用了脉冲变压器T～T。另外，为了达到电气隔离作用，亦加入了光电偶合器。再者，为便于单片机对触发电路的控制，在同步变压器1~18的输入端，分别引入了紧急封锁信号（由HSO.0 引入）和 555 定时器构成的多谐振荡器信号，而多谐振荡器的控制信号则由单片机的HSO.1 控制。这样，当电机输入紧急停车信号时，单片机通过其 HSO.0 输出高电平，这样就使得触发电路输入端口的或非门被封锁，也即封锁了变频装置的触发脉冲，使电机快速停车。
五、保护电路设计
为了提高控制系统的可靠性和安全性，在交流电力系统的设计和运行中，都必须考虑到有发生故障和不正常工作情况的可能性。在三相交流电力系统中，最常见和最危险的故障是各种形式的短路，其中包括三相短路、两相短路、一相接地短路以及电机和变压器一相绕组上的匝间短路，当然也有其它形式的保护措施。具体保护形式有：电流型保护，电压型保护等。为简单起见，这里仅采用电流型保护中的短路保护和过电流保护，并在每个电机的定子输入端均接入了正反向交流接触器。另外，为防止意外情况的发生，引入了紧急停车信号，当按下紧急停车按键时单片机通过中间继电器关断接触器 KM2-KM8。
六、反馈环节设计
本系统中引入了电流反馈。电流反馈采用三相交流互感器，经三相桥式整流电路及滤波电路，最后经限流、滤波及限幅电路反馈回单片机的 P0.1口。 【参考文献】
[1]方荣惠，邓先明，上官璇峰．电机原理及拖动基础[M]．中国矿业大学出版社，2001．
[2]余发山，郑征，王清灵，李辉，王玉中．自动控制系统[M]．中国矿业大学出版社，2005．
篇（3）
关键词 步进电机控制系统 插补算法 变频调速 软硬件协同仿真
中图分类号：TM383.6 文献标识码：A
1引言
步进电机是一种把电脉冲信号变成直线位移或角位移的控制电机，其位移速度与脉冲频率成正比，位移量与脉冲数成正比。步进电机在结构上也是由定子和转子组成，可以对旋转角度和转动速度进行高精度控制。当电流流过定子绕组时，定子绕组产生一矢量磁场，该矢量场会带动转子旋转一角度，使得转子的一对磁极磁场方向与定子的磁场方向一着该磁场旋转一个角度。因此，控制电机转子旋转实际上就是以一定的规律控制定子绕组的电流来产生旋转的磁场。每来一个脉冲电压，转子就旋转一个步距角，称为一步。根据电压脉冲的分配方式，步进电机各相绕组的电流轮流切换，在供给连续脉冲时，就能一步一步地连续转动，从而使电机旋转。步进电机每转一周的步数相同，在不丢步的情况下运行，其步距误差不会长期积累。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，同时步进电机只有周期性的误差而无累积误差，精度高，步进电动机可以在宽广的频率范围内通过改变脉冲频率来实现调速、快速起停、正反转控制等，这是步进电动机最突出的优点。
2硬件设计要求及原理
2.1 设计要求
（1）供电电源：10V～40VDC容量0.03KVA。（2）输出电流：共分0.9A、1.2A、1.5A、1.8A、2.1A、2.4A、2.7A、3.0A8档可选，以配合不同电机使用。（3）驱动方式：恒相流PWM控制。（4）细分选择：整步、半步、4细分、8细分、16细分、32细分、64细分的七种细分模式可选。（5）自动半电流：若上位机在半秒中内没有发出步进脉冲，驱动器自动进入节电的半电流运行模式。
2.2 电气接口要求
2.2.1 输入信号
脉冲信号输入：脉冲信号，5mA～12mA，高电平+5V电平，脉冲信号，最高频率为70KHz。方向信号输入：高、低电平，5mA～12mA，高电平+5V。脱机信号输入：高、低电平，5mA～12mA，高电平+5V。公共端输入：+5V电源。
2.2.2 输出信号
两相步进电机绕组接口：绕组A接：A+，A-;绕组B接：B+，B-。
2.3 硬件设计原理
系统采用TSC87C51单片机接收命令，并将输入命令进行综合处理，控制二相步进电机正反转、运行速度、单次运行线位移、以及启停等的控制;既可由键盘输入，也可通过与上位机的串行通信口由上位机设置。单片机主要功能是输出EEPROM中存储的细分电流控制信号进行D/A转换。根据转换精度的要求，本控制系统选用的是8位双通道的TCL7528转换器。
单片机接收的信号有上位机的命令信号、手动输入细分模式编码信号。输出信号有电流细分控制信号，步进电机运行控制信号。细分模式编码由拨码开关S1的1，2，3开关人工设定，共有8种细分模式可选，单片机P1口为细分模式编码输入I/O口。上位机的命令信号由单片机的中断INT0、INT1和P3.4接收。其中INT0与脉冲信号对应，INT1与方向信号对应，P3.4与脱机信号对应。单片机P0口输出8位数据是与细分电流相对应的。P0口8位数据输出给D/A转换器TLC7528数据输入端，对工作电流进行分割，以控制每级细分电流大小。
3软件设计
3.1 控制脉冲的设计
根据PX243四拍驱动时序图，得P0.0～P0.3引脚输出控制脉冲时序图。任一连续四个脉冲组成一个周期时间为T，其中一个脉冲的时间为ts，步进电机转过1.8度。改变脉冲输出顺序即可改变电机的转向，改变ts即可改变其转速。
本次设计是利用AT89C51内部的定时器0来对ts实现精确控制，并且采用中断方式提高了单片机的工作效率。该设计为循环中断过程，每进入一次中断：
P0赋值一次，即可改变脉冲一次;TH0，TL0赋值，即可改变ts值，从而精确控制电机转速;这边引入变量i，可看成是脉冲数。200个脉冲为一圈，给i赋值即可控制电机转的圈数;判断dir的值，给P0赋不同的值，可控制电机转向。
3.2 定时中断子程序编写
单片机开发中除必要的硬件外，同样离不开软件，我们写的汇编语言源程序要变为CPU可以执行的机器码有两种方法，一种是手工汇编，另一种是机器汇编，目前已极少使用手工汇编的方法了。机器汇编是通过汇编软件将源程序变为机器码，用于MCS-51单片机的汇编软件有早期的A51，随着单片机开发技术的不断发展，从普遍使用汇编语言到逐渐使用高级语言开发，单片机的开发软件也在不断发展，Keil软件是目前最流行开发MCS-51系列单片机的软件。Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。
4结语
本文提出并实现的步进电机均匀细分驱动器，最高细分达到64，能适应大多数中小微型步进电机的可变细分控制、较高细分步距角精度、及平滑运行等要求。细分驱动器的系统功能完善，大量新型元器件的采用，使所设计的驱动器具有体积小、细分精度高、运行功耗低、可靠性高、可维护性强等特点。系统软件功能丰富，通用性强，从而使控制系统更加灵活，具有很高的推广价值和广阔的应用前景。
篇（4）
关键词： 单片机；计价器；电路设计
Key words： single chip microcomputer；meter；the design of circuit
中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）32-0224-02
0 引言
计价器在人们日常生活中应用的比较广泛，特别是在出租车行业中应用的最为普遍，汽车最早的计价是通过直接显示里程来人工计算的，后来又发展了模拟控制进行计价，采用模拟电路整体电路所器件多，电路较复杂，造成故障率高，难调试，模式的切换用到的机械开关，会造成接触不良，功能不易实现等。单片机计价器随着单片机的应用而不断得到发展，采用了单片机进行设计，功能强大，用较少的硬件和适当的软件相互配合可以很容易的实现设计要求，灵活性强，且可以通过软件编程来完成更多的附加功能。
本设计选择以89S51单片机为中心单元、用A44E霍尔传感器进行距离测量，可实现对出租车计价统计，采用AT24C02，保证在系统掉电的时候保存单价和系统时间等信息，输出采用8段数码显示管。利用本电路设计的计价器不但能实现基本的计价，而且还能根据白天、黑夜、中途等待来调节单价，同时在不计价的时候还能作为时钟为司机同志提供方便。
1 设计方案
1.1 本设计主要用单片机进行控制 利用单片机丰富的I/O接口以及控制的灵活性，实现基本的里程计价功能以及其他功能。其基本原理如图1所示。
1.2 系统的基本组成 本系统组成主要由以下几个部件组成：AT89S51单片机、键盘控制部件、里程计算单元、液晶显示等。其基本结构如图2所示。
1.3 霍尔传感器计价原理 在出租车车轮上安装一块永久磁铁，在适当位置安装霍尔开关传感器，当车轮转动一圈，霍尔传感器产生一个脉冲，用计数器计数，计数器的值乘上车轮的周长，就是出租车的行程，将其转换成公里数，公里数乘以每一公里的价格，就是总价。其原理图如3所示。
1.4 显示模块及指示灯模块电路 该计价器采用7断LED数码管来显示所计价钱，用8位共阳极数码管，其原理图及接法如图4所示。
1.5 计价单元电路设计 计算里程是通过安装在车轮上的霍尔传感器检测到的信号，传输到单片机，经过单片机的运算，再传输给显示单元。其原理如图5所示。
由于开关型的霍尔器件的输出的信号符合TTL电平标准，可以直接接到单片机的I/O口上，而且其最高检测频率可达到1MHz。使用了P3.2口作为信号的输入端，内部采用外部中断0，车轮每转一圈（设车轮的周长是1m），霍尔开关就检测并输出信号，引起单片机中断，对脉冲计数，当计数达到1000次时，也就是1Km，单片机就控制将金额自动增加，其计算公式：当前单价*公里数=金额。
2 计价器整体电路设计
本设计以AT89S51单片机为核心，采用LED数码管实时显示实际得的价钱，以红外发射接收管作为基本行程信息的采集工具。此系统硬件设计简单，主要通过软件编程，实现工作状态的定义。系统另外还留有P1.2-P1.7，以及P2.3-P2.7口的全部资源，使得系统具有一定的可升级性和扩展性。计价器整体电路如图6所示。
3 软件系统设计
3.1 初始化程序设计 系统上电时，初始化程序将R1-R5存储单元清零。
3.2 主程序设计 主程序通过循环判断是否等待计价和车轮计数进行总体计价的实现。在等待计价中，调用等待计价子程序，每4秒调用数字计价子程序对计数器加1，在车轮计数中，车轮每转过1周调用计数子程序对计数器加1。通过计数器中的累加值，判断数值并调用显示。计数子程序是通过对工作寄存器的循环累加实现的。秒定时自程序通过2000循环调用定时器的2毫秒定时实现，对应调用相应子程序。数码管显示子程序通过动态扫描实现。毫秒定时是通过软件延时来实现的。系统初始化后，判断P1.1口，是等待计价。若是则进入等待计价处理，若否，则进入下一步，判断是否进行车轮计数，若没有进行车轮计数则返回等待计价处理，若进行车轮计数，则由计数器加1，然后判断计数器是否加到100，若不到100，则由数码管显示，若到100则由相应方式处理，最后由数码管显示计算出的价钱。主程序流程图如图7所示。
在主程序模块中，还需要完成对各接口芯片的初始化、出租车起价和单价的初始化、中断向量的设计以及开中断、循环等待工作。另外在主程序模块中，还需要设置启动/清除标志寄存器、里程寄存器和价格寄存器，并对它们进行初始化。其中断服务程序流程图如图8所示。
4 结论
本设计电路，初步解决出租车计算价钱的问题，利用本电路设计的计价器不但能实现基本的计价，而且还能分时间段进行调整单价，同时在不计价的时候还能作为时钟为司机同志提供方便。与相应的软件系统相配套使用，得到了较好的效果。
参考文献：
[1]范力旻.单片机原理及应用技术[M].北京.电子工业出版社，2009.
篇（5）
1.2OLED驱动电路研究的意义
我们正在经历一个显示器世代交替的时期,平面显示器以一定速度逐渐取代,未来进入电视、电脑一体化的数字时代后更会使显示技术迅猛发展。在显示技术的未来竞争中,尤其是中小尺寸的产品,谁会在竞争中胜出,取决于谁了解顾客的需求,顾客会选择可以展现生命力的显示器。而有源有机电致发光显示则具有终极显示器的特质,其相关的产业化工作正迅速展开。我国具有一定的机电致发光显示产业化基础,有机发光材料的制备技术也有良好的趋势,所以一定要充分利用显示市场,加大研发力度,全面实现产业化。
..........
第二章灰度控制原理及方式
2.1OLED的显示原理
电致发光,又称为电场发光,是自然界中一种普遍的物理现象,是光电变换中的一个基本步骤。对于电致发光物质而言,可以划分为有机电致发光和无机电致发光两种。其中有机电致发光又可以分为发光物质为高分子聚合物的聚合物发光和发光物质为小分子有机突光材料的小分子发光器件,OLED典型结构如图2.1所示。有机发光二极管的发光原理为当对元件施加正向偏压时,电子与空穴受电压能量的驱动分别由阴极与阳极注入到器件中,此时电子和空穴在运动中相遇并结合,就形成了电子一空穴对。而当分子受到外来能量激发后,若电子自旋和基态电子成对,则为単重激发态,那么所释放的光为突光;相反,若激发态电子和基态电子自旋不成对并且平行,则称作双重激发态,其所释放的光为磷光。
2.2OLED的工作特性
图2.4所示为OLED的电压一亮度关系曲线图。从图中可以看出OLED的电压和亮度属于非线性关系,不利于缓慢而稳定的控制亮度,因此如果用电压驱动控制法来控制显示屏的亮度,则需要有一定控制精度的驱动屯压。而电压控制法由于电阻的作用会导致不同像素点的开启电压也不尽相同,再加上面阵屏幕制备工艺的限制,会造成画面显示不均匀、图像质量低下等问题。图2.5所示为OLED器件中亮度与电流密度的关系。从图中可以看出OLED器件的亮度和电流之间保持着良好的线性特性,想要控制屏幕上各个二极管的亮度,只要能够很好的控制各个像素点电流就可以,所以像素电流能够保持稳定的恒定电流驱动是现阶段使用较为普遍的方式。釆用恒定电流驱动的方法可以解决OLED显示图像不均匀的问题,只是其缺点是不容易实现灰度等级较低的显示,但对于本论文中的设计,不构成影响。此外,OLED的老化属于库企型的,OLED器件的老化原因是驱动器件时产生的热效应,对于驱动OLED器件而言,器件寿命受电流密度的强度影响,电流密度越大寿命越短,电流密度越小寿命越长。尽可能减小OLED的驱动电流,可以尽量减小这种焦耳热的影响。
第三章灰度控制模块的设计....................14
3.1灰度扫描系统...................14> 3.2优化灰度扫描结构..................15
第四章面OLED阵显示系统设计...............24
4.1系统的硬件设计...............24
第五章实验结果及分析.....................35
5.1系统调试.................35
5.2实验结果分析................................36
第五章实验结果及分析
5.1系统调试
系统调试主要是电路方面的测试,对理论设计和实际操作之间出现的问题进行整改,最终使系统实现设计中所要求的功能。在设计阶段用绘制电路板,根据图制作电路板完成后,先进行简单的检查,主要是各个接口及各模块之间的连接。检查电路中元器件之间是否连接正确,各连线之间有无连接错误的情况;查看电路板在实际中布线位置是否合理,元器件之间有无短路;检查电源和各个元器件极性有无接反的情况,对地是否短路。经过基本的检查之后,接通电源,在通电情况下对电路板进行硬件调试:接通电路后检查各个器件及连线有无温度过高等异常现象;没有烧程序到时,使用万用表检测电位,以此判断系统是否正常工作;将程序烧录到中,检查各个接口是否正常驱动。系统调试完成后,通过计算机对进行操作,编写程序,在数据存储器中存储显示数据,通过向电路提供显示的行、列偏移信号和各种显示信号。控制信号到达显示面板的同时,产生显示所需的行列驱动信号,从而控制的显示区域、灰度等显示参数。
5.2实验结果分析
这里计算的只是单色显示时的时钟频率,对于高灰度的彩色屏,时钟要求也要相应的提高。显而易见,本方案的时钟频率与传统扫描方式的比较,具有明显的优势,并且这种差距随着灰度等级的提高和显示面积的增大而更加显着。相对静态图像显示而言,显示动画中的每帧图像时,首先需要更新缓存中的显示数据,同时驱动电路从接收显示所需的各种控制信号,从而达到动画图像显示的目的。在屏幕进行静态图像显示时,将显示数据从单片机的数据存储器中输出到缓存之后,显示屏通过驱动电路以的频率刷新。因此,对于动态图像显示和静态图像显示,前者要低于后者的刷新频率。
篇（6）
1概述
AM-OLED显示驱动芯片是AM-OLED平板显示屏的关重件，具有重要经济价值。显示驱动芯片内部集成了行列驱动电路、图像SRAM、电荷泵、LDO、伽马校正和多种输入输出接口。内置图像SRAM最高可支持到WVGA分辨率，可显示16.77兆色的显示屏；片内的低功耗电源管理技术增强了手持设备的电池续航能力。该芯片具有高集成度、低成本、低功耗的特点，可运用于中小尺寸AM-OLED显示屏模块，包括智能手机、数码相机等电子产品。
本文通过分析AM-OLED驱动控制芯片的测试需求，并结合该芯片的多功能模块结构特点，提出了一种AM-OLED驱动芯片的测试电路设计方案。该方案对AM-OLED驱动控制芯片的各项指标测试非常有效。该文的研究成果已经应用于我们研发的AM-OLED驱动控制芯片彩屏手机中。
2需求分析
图1所示为AM-OLED驱动控制芯片的组成框图。GateDriver行驱动、Source Driver列驱动分别用来驱动AM-OLED的行和列。电源模块由三个电荷泵、两个LDO以及一个上电检测电源组成，用来向伽马校正、行驱动、列驱动以及SRAM模块提供所需要的驱动电压。内置SRAM用来存储需要显示的图像数据。OSC振荡器主要是作为片内时钟源，可以通过倍频、分频、调整占空比等方式，结合各需求模块的具体需求，产生高精度的时钟频率。数字控制模块由Command decoder和TCON模块组成，主要实现1）不同分辨率显示，2）不同显示模式显示，3）低功耗模式控制，4）不同控制和数据接口兼容5）行列驱动电路控制以及伽马校正，6）接口译码功能。使各模块能协调按序工作。
针对以上驱动芯片，需要对他的各项功能模块和整体性能进行有指标的测试，常用测试项目如下：
1）电源模块测试，测定芯片内基准、电荷泵、LDO等电源的电压、电流指标要求。
2）联动测试，包括上电，启动复位、省电、睡眠等各模式之间的切换。
3）动态电流和平均电流测试，用于统计芯片的平均功耗和瞬时功耗。
4）列驱动Source Driver输出固定电平测试、建立时间、DNL、INL、DVO测试。
5）通过SPI口对集成在芯片内的SRAM进行测试，测试基本的存储功能是否正确。
6）伽马电路测试，需要分步进行，先对其内部各个模拟电路进行测试，确定参考电压产生是否正确，然后再和列驱动连接进行联合测试。比对显示效果，可调整电压误差范围。
7）
数字控制模块的测试，主要在接口之间的兼容，可在线调试，寄存器可配等特点来提高芯片的可测试性。
3测试方案
针对以32AM-OLED驱动控制芯片的结构特点，下面给出了一种测试电路的设计方案。为了提高各个功能模块的可观测性和可控制性，以便全方位验证芯片的总体性能指标提供电路结构支持。图2是AM-OLED驱动控制芯片测试系统框图。主要有屏、驱动芯片、FPC软板、电源板、FPGA板组成。其中屏和驱动芯片以实际应用为出发点，在测试阶段已经焊接在一起，有了屏就可以直观显示有关行列的驱动和使能（排除屏上坏点），同时对于芯片的Gamma校正，色阶等可以直观显示，并且可以在线调试变化过程；然后屏和显示控制系统通过FPC软板连接，在软板上预留屏电压和控制信号测试点；电源模块实现屏上的行和列提供显示驱动电压，以及驱动芯片电源总输入；FPGA板是整个测试电路的控制核心，设计和存储一些特定的显示效果图像。
4具体电路
测试的电路结构是在上面所介绍的芯片结构的基础上，参考其测试需求而设计的，其重点是电源板和FPGA板，一个提供整个测试系统的电源流，为各功能模块提供充足的各种阈值的需求，同时预留测试点以监测驱动芯片的各项交直流参数指标。另一个是提供测试系统的控制和数据流，控制各个功能模块的动作，并且可以独立制作特定的显示数据，以验证驱动芯片的显示效果。
首先是电源板，如图3所示，系统的电源分四部分：第一部分是FPGA系统所需的多路电源管理VIN+5V，由TPS5450产生，第二部分，驱动芯片输入电压，由LDO降压后产生核电压和10电压VDDAB、VDDI；第三部分是AM-OLED需要的正负的高电压，ELVDD、ELVSS，都由TPS5450产生，TPS5450的特点是根据电感的接法不同，既可以产生正电压，也可以产生负电压，第四部分，电平转换电源所需电压通过TPS65131实现，其中AM-OLED的RGB行列供电的电源要在4.6V到6.5V之间可调，使用宽范围的电位器来灵活调节。
篇（7）
中图分类号：TP368.1文献标识码：B
文章编号：1004373X(2008)2202204
Design of LCD Control Circuit Based on AT89S52
CHEN Jingpei，XU Yongmei
(Huaian Broadcasting and Television University,Huaian,223005,China)
Abstract：The liquid crystal display is the widespread application function in present monolithic integrated circuit technology.The design uses powerful AT89S52 single chip computer and programming software Visual C + +,designs a new type of LCD control circuit.From the AT89S52 and DMC20261 liquid crystal display monitor′s performance characteristics,according to experience,it introduces between two connection technology,contains the mature hardware electric circuit and the software design.The experimental resultsindicate that,this design is simple,convenient,stable and reliable,it is widely applied in the intellectualized instrument measuring appliance and each kind of sounding board,provids high nimble,high performance solution for embedded control system.
Keywords：AT89S52 single chip computer;DMC20261 LCD;hardware interface;software design
1 AT89S52单片机简介
1.1 芯片主要特性
AT89S52单片机是Atmel公司新近推出的高档、增强型产品。它是一个低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，片内含通用8位中央处理器和ISP FLASH存储单元，8 kB ISP(In-system programmable)的可反复擦写1 000次的FLASH只读程序存储器，片上FLASH允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程FLASH，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、高性价比的解决方案。
1.2 AT89S52管脚排列
AT89S52单片机有PDIP,PLCC和TQFP等3种封装形式（常见的PDIP排列见图1）。
2 DMC20261型液晶显示屏
DMC20261型液晶显示模块内部由3部份组成：LCD控制器、驱动器、显示器。如图2所示。
目前大部分LCD液晶显示器的控制器都有采用型号为HD44780的集成控制器。HD44780是集控制器、驱动器于一体，专用于字符显示控制驱动集成电路。HD44780是字符型液晶显示控制器的代表电路。其主要特点是：
HD44780不仅作为控制器而且具有驱动40×16点阵液晶像素的能力，且驱动能力可通过外接驱动器扩展360列驱动；显示缓冲区及用户自定义的字符发生器CGRAM全部内藏在芯片内；具有适用于M6800系列MPU的接口，并且接口数据传输可为8位数据和4位数据传输2种方式；具有简单而功能较强的指令集，可实现字符移动，闪烁等显示功能（见表1）；由于HD44780的DDRAM容量所限，HD44780可控制的字符高达每行80个字，也就是5×80=400点，内藏有16路行驱动器和40路列驱动器，所以HD44780本身就具驱动有16×40点阵LCD能力（即单行16个字符2行8个字符）；内藏的字符发生存储器（CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形（见图3），比如数字“1”的代码是00110001B（31H），又如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（41H）。
2.1 液晶屏控制器的指令
字符LCD的指令共有11条，详细功能和用法见表1。
2.2 字符图形代码
字符图形代码（如图3所示）。
3 液晶显示屏与AT89S52接口的设计
3.1 硬件电路设计
在实际应用中，液晶模块与单片机的连接方式很多。从占用I/O口线的多少来分有串行方式和并行方式，其中串行方式速度较慢、占用的I/O口少，并行方式分为4线和8线、速度较快、占用的I/O口多，实际应用中以并行方式居多。目前51系列单片机是国内外应用最广泛的一类，下面介绍笔者设计成功的接口电路供大家参考。
单片机的P0口和P3口的部份引脚与DMC20261型液晶显示连接电路如图4所示。
3.2 软件设计
由DMC20261字符图形代码及控制器的指令特点编写一个简单的显示程序“淮安市高职院”。其中P35为命令/字符、P36为读/写、P37为脉冲引脚，P0口为数据端，每个汉字占5列8行点阵，两行最多可编16字。主程序流程图如图5所示。后面附上用调整软件Dev C++IDE编写并调试成功的程序。
注：*表示可以为0或1。
控制系统实用程序如下：
#include
#include
#define RS P35//定义P35为命令/数据引脚//
#define RW P36//定义P36为读写//
#define E P37//定义P37为脉冲//
unsigned char count,sec,min,hr;
void delay(unsigned int duration) //延迟函数//
{
while (duration--!=0);
}
void store() //脉冲函数//
{
E=1;
delay(300);
E=0;
delay(300);
}
void LCD_init()//显示器初始化函数//
{
RS=0;
RW=0;
P0=0X38; //定义显示器为两行//
store();
P0=0X0C;//显示光标//
store();
P0=0X06;//屏不移动//
store();
P0=0X01;//清除命令//
store();
P0=0X02;//返回原位置//
store();
}
void LCD_print(unsigned char k) //输送数据到显示器//
{
P0=k;
RS=1;
RW=0;
store();
}
void LCD_command(unsigned char m)//输送命令到显示器//
{
P0=m;
RS=0;
RW=0;
store( );
}
void display_chinese()
{
LCD_command(0x40); //“淮”，字符存储器开始地址为40H，占5列8行//
LCD_print(0x0a);
LCD_print(0x1f);
LCD_print(0x0a);
LCD_print(0x1f);
LCD_print(0x0a);
LCD_print(0x0f);
LCD_print(0x1a);
LCD_print(0x0f);
LCD_command(0x48); //“安”//
LCD_print(0x04);
LCD_print(0x1f);
LCD_print(0x15);
LCD_print(0x04);
LCD_print(0x1f);
LCD_print(0x0a);
LCD_print(0x04);
LCD_print(0x0a);
LCD_command(0x50); //“市” //
LCD_print(0x04);
LCD_print(0x00);
LCD_print(0x1f);
LCD_print(0x04);
LCD_print(0x1f);
LCD_print(0x15);
LCD_print(0x15);
LCD_print(0x15);
LCD_command(0x58); //“高”//
LCD_print(0x04);
LCD_print(0x1f);
LCD_print(0x0e);
LCD_print(0x1f);
LCD_print(0x11);
LCD_print(0x1f);
LCD_print(0x1f);
LCD_print(0x11);
LCD_command(0x60); //“职”//
LCD_print(0x1e);
LCD_print(0x14);
LCD_print(0x1f);
LCD_print(0x17);
LCD_print(0x1f);
LCD_print(0x14);
LCD_print(0x1f);
LCD_print(0x04);
LCD_command(0x68); //“院”//
LCD_print(0x1A);
LCD_print(0x17);
LCD_print(0x15);
LCD_print(0x1A);
LCD_print(0x12);
LCD_print(0x15);
LCD_print(0x1D);
LCD_print(0x15);
LCD_command(0xC5); //显示字符于第二行//
LCD_print(0);
LCD_print(1);
LCD_print(2);
LCD_print(3);
LCD_print(4);
LCD_print(5);}
void main(){
LCD_init();//显示器初始化//
display_chinese(); //显示汉字//
for(;;);}
4 结 语
本文介绍液晶显示屏与AT89S52单片机接口的设计方法，硬件电路与软件实现简单易行。AT89S52高性能单片机功耗低、兼容性强、具有可反复擦写1 000次的ISP FLASH在系统可编程单元。
DMC20261型液晶显示屏具有简单而功能较强的指令集，可实现字符滚动、闪烁等显示功能，且文字清晰准确，广泛应用于智能化仪器仪表及各种宣传场所，为嵌入式控制系统提供高灵活、高性价比的解决方案。
参考文献
［1］AT89S52单片机功能特性［EB/OL］.,pdfprodoct/DSP/8051architecture/search-AT89S52/ AT89S52,2006.
［2］程敬锋.LCD液晶显示屏的内部结构［EB/OL］.,2006.
［3］焦娟丽，郭学良.液晶显示器在单片机控制系统中的应用 ［J］.现代显示，2006(9):39-42.
［4］张志良.单片机原理与控制技术［M］.北京:机械工业出版社，2001.
［5］居水荣.单片机及其发展趋势［J］.微纳电子技术，2001（2）:13-15.
［6］周立功.ARM嵌入式系统基础教程［M］.北京:北京航空航天大学出版社，2005.
［7］Daniel P Bovet,Marco Cesati.Understanding the Linux Kernel ［M］.O′Reilly,2000.
［8］谭浩强.C语言程序设计［M］.2版.北京:清华大学出版社，1999.
［9］呼克佑，师智斌，刘爽英.C语言程序设计［M］.北京:中国宇航出版社，2002.
［10］Brian W Kernighan,Dennis M Ritchie.The C Programming Language［M］.北京:机械工业出版社，2004.
［11］李维缇,郭强.液晶显示器件应用技术［M］.北京:电子工业出版社,2000.
篇（8）
中图分类号：TN92 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（c）-0087-02
在无线通信技术领域中，GaN高电子迁移率晶体管作为最新的半导体功率器件，由于其本身具有宽禁带以及击穿场强高、功率密度高等特征优势，在高频以及高功率的功率器件中具有较为突出的适用性，在电子信息系统性能提升方面具有较为明显和突出的作用优势，在无线通信技术领域的应用比较广泛。针对这一情况，本文在进行射频功率放大器及其电路的设计中，专门采用ADS仿真软件对于射频功率放大器及其电路的设计进行研究分析，并对于仿真设计实现的射频功率放大器在无线通信技术领域中的应用和参数设置进行分析论述，以提高射频功率放大器的设计水平，促进在无线通信技术领域中的推广应用。
1 射频功率放大器的结构原理分析
结合功率放大器在无线通信系统中的功能作用以及对于无线通信技术的影响，在进行射频功率放大器的设计中，结合要进行设计实现的射频功率放大器的工作频带以及输出功率等特点要求，以满足射频功率放大器的设计与应用要求。在进行本文中的射频功率放大器设计中，主要通过分级设计与级联设置的方式，首先进行射频功率放大器的功率放大级以及驱动级设计实现，最终通过电路设计对于射频功率放大器的两个不同级进行连接，以在无线通信中实现其作用功能的发挥，完成对于射频功率放大器的设计。需要注意的是，在进行射频功率放大器的功率放大级结构模块设计中，主要应用GaN高电子迁移率晶体管进行射频功率放大器功率放大级结构模块的设计实现，同时在功率放大级结构模块的电路设计中，注重对于输出功率保障的设计；其次，在进行射频功率放大器的驱动级结构模块设计中，以C波段的功率放大模块设置为主，电路设计则以增益提升设计为主，并对于增益平坦度和输出输入驻波进行保障。如图1所示，即为射频功率放大器的功率放大级模块设计示意图。
2 射频功率放大器及其电路的设计分析
结合上述对于射频功率放大器的结构原理分析，在进行射频功率放大器的设计中，主要包括射频功率放大器的功率放大级设计和驱动级水，此外，对于射频功率放大器电路的设计，也需要结合两个结构模块的实际需求进行设计实现的。
2.1 射频功率放大器的功率放大级模块设计
在进行射频功率放大器的功率放大级模块设计中，主要采用GaN高电子迁移率晶体管进行该结构模块的设计实现，需要注意的是，在应用GaN高电子迁移率晶体管进行该结构模块的设计实现中，由于GaN高电子迁移率晶体管目前还不具有较大的信号模型，因此，在进行该结构模块设计中，注意结合实际设计需求进行选择应用。在进行射频功率放大器的功率放大级结构模块设计中，通过直流偏置仿真设计对于氮化镓管子的静态工作点进行确定，也就是实现氮化镓管子的漏极电流以及漏极偏置电压、栅极偏置电压等参数的确定，在对于上述氮化镓管子静态工作点进行确定后，通过ADS仿真软件实现场效应管直流的仿真设计，同时注意在仿真设计中进行二端口模型的添加，并结合上述GaN高电子迁移率晶体管的信号模型情况，进行S参数信号的编辑导入，同时进行直流偏置仿真控件的加入，进行相关数值的确定，以实现射频功率放大器的功率放大级设计。
此外，在进行射频功率放大器功率放大级负载阻抗的设计中，根据相关理论，在负载阻抗与网络匹配良好的情况下，负载阻抗的共轭复数与网络的输出阻抗值是相同的，因此，就可以通过计算对于射频功率放大器功率放大级负载阻抗值进行分析得出，实际上也就是它的共轭复数值。同时，在进行功率放大级设计中，结合封装参数输出端的阻抗模型，设计中为了实现场效应管输出电路匹配的优化，以为输出电路进行准确的负载阻抗提供，还需要在设计过程中将场效应管的封装参数在输出匹配电路中进行设计体现，因此就需要对于Cds参数值进行求取。
最后，在射频功率放大器功率放大级设计中，偏置电路主要是用于将直流供电结构模块中所提供的电压附加在功率放大器的栅极与漏极中，并实现射频信号以及滤波的隔离和电路稳定实现。在进行功率放大级的电路设计中，注意使用ADS软件工具对于微带线尺寸进行计算，病毒与全匹配电路进行微带线设计，同时通过栅极偏置电路与漏极馈电电路，以实现功率放大级的电路设计。此外，在进行功率放大级模块设计中，还应注意对于模块中的任意功率放大芯片，都需要进行相关的稳定性分析，以避免对于射频功率放大器的作用性能产生影响。
2.2 射频功率放大器的驱动级模块设计
在进行射频功率放大器的驱动级模块设计中，主要通过C波段功率放大模块进行该结构模块的设计应用。其中，在对于驱动级模块的参数设置中，对于输出、输入参数均以内匹配方式进行匹配获取。对于射频功率放大器的驱动级设计来讲，进行功率放大模块偏置电路的合理设计，是该部分设计的关键内容。
最后，在进行射频功率放大器的电路设计中，在进行功率放大模块电路设计中，GaN HEMT结构部分需要进行栅压的增加设置，并且需要注意栅压多为负压，在此基础上还需要进行漏压增加设置。值得注意的是，在进行射频功率放大器的偏置电路设计断开同时，对于栅压和漏压的断开顺序刚好相反，以避免对于功放管造成损坏。
3 结语
总之，射频功率放大器作为无线通信技术领域的重要器件，对于无线通信技术的发展以及通信质量提升都有重要作用和影响，进行射频功率放大器及其电路的设计分析，具有积极作用和价值意义。
参考文献
篇（9）
1 前言
比较器是一种带有反相和同相两个输入端以及一个输出端的器件，该输出端的输出电压范围一般在供电的轨到轨之间，运算放大器亦是如此。
比较器具有低偏置电压、高增益和高共模抑制的特点。运算放大器亦是如此。
运算放大器有如此多相似之处，但我们却不能忽略他们的细微差别。
比较器拥有逻辑输出端，可显示两个输入端中哪个电位更高。如果其输出端可兼容TTL或CMOS，则比较器的输出始终为正负电源的轨之一，或者在两轨间进行快速变迁。比较器设计用于开环系统，用于驱动逻辑电路，用于高速工作，即使过载亦是如此。
运算放大器有一个模拟输出端，但输出电压不靠近两个供电轨，而是位于两者之间。这种器件设计用于各种闭环应用，来自输出端的反馈进入输入端。其偏置电流通常低于比较器，而且成本更低。运算放大器设计用于闭环系统，用于驱动简单的电阻性或电抗性负载，而且不能过载至饱和状态。
正是这些细微差别，比较器和运算放大器大多数时候会被区别对待，分别实现不同的功能。但若稍作改变，利用他们的相似之处，又可以解决一些实际问题。文章就运放OPA699同时作为运算放大器和电压比较器进行接收电路设计，讨论，并通过试验结果进行现象分析。
2 光电探测电路原理
如图1所示为光电探测电路原理图，光电探测器通过偏置电路将接收到的光脉冲信号转换为电压脉冲信号，输入到放大电路，经过一级放大和整形等操作，输入到信号处理单元。
图1 光电探测电路原理框图
3 电路各部分设计及功能实现
3.1 光电探测器及偏置电路设计
光电探测器将光信号转换为电信号，一般在设计中主要考虑响应度，响应时间，光谱响应范围等参数。此设计中采用普通的硅PIN光电二极管，反向偏置电压为5v，其在反偏电压下工作电路如图2：
图2 光电探测器及偏置电路
3.2 放大电路设计及功能实现
3.2.1 放大电路设计
经光电二极管接收、转换的信号，其幅度和信号比不足以满足信号处理的要求，为了得到足够的放大倍数和更高的信噪比，还需要进行信号的再放大。放大电路如图3所示：
放大电路放大经光电二极管光电转换之后的电信号，考虑到运算放大器的放大倍数基本由电阻决定，受温度影响较小，在放大电路中选取TI生产的电压反馈限幅运算放大器OPA699的组成所需的放大电路。OPA699的-3dB带宽为1000MHz，压摆率为1400v/？滋S，噪声为4.1nV/，是一款高速低噪声运算放大器，满足基本的脉冲信号的放大需求。
运算放大器是一种双电源器件，因而必须通过采用外部元件的某种偏置将运算放大器的输出电压偏置到供电电压的位置，对于给定电源电压，这种方法可实现最大输入和输出电压摆幅。也就是说，为了避免削波现象，需使输出电压偏置到电源电压的一半附近。但是若通过简单的分压器将同相引脚偏置到电源电压的一半，极易引入低频寄生振荡或其他形式的不稳定现象。
该放大电路采用同相比例运算电路，进行单电源固定增益的放大，增益系数由R30/R29决定，本设计中设定放大倍数为5。
本设计中通过电容C34在分压器的抽头点设置旁路，用以处理交流信号。电阻R26为基准电压提供直流回路，同时设定电路（交流）输入阻抗。在本电路中，采用R27和R28组成的分压器，该网络的-3dB带宽由R27、R28和C34构成，如设定R27/R28为2.4kHz/2.4kHz，C34电容值为0.1uF，则：
此设计对于1.33kHz以下的电源上存在的噪声信号可以抑制掉。对于电容C34，若取值足够大，能够对分压器电路通带带宽内所有频率起到旁路的功能。该网络设置有效法则是将极点设为-3dB输入带宽的十分之一。
3.2.2 放大电路功能实现情况
输入脉宽为10ns的激光脉冲信号后，放大电路输入信号和输出信号情况如图4所示。
由图4可以看到，此电路能正常实现信号放大的，完全起到了放大高速微弱信号的作用。
3.3 阈值比较电路及电路实现情况
3.3.1 阈值比较电路
本设计中，阈值比较电路通过电压反馈运算放大器OPA699作为电压比较器实现，具体电路设计如图5所示：
高输入阻抗运算放大器OPA699作为比较器亦通过单电源实现，R33和R35实现将运算放大器的输出电压偏置到供电电压的位置，R34则提供阈值电压参考值，根据实际需要，此处设置阈值为200mV。电阻R32为基准电压提供直流回路，同时设定电路（交流）输入阻抗。
3.3.2 阈值比较电路工作情况
窄脉冲激光信号经放大输出进入比较器，经阈值比较后输出TTL脉冲信号，通过判别前沿获取时间信息，放大电路输出和阈值比较电路输出的输出波形如图6所示：
由图6可以看到，实现阈值比较功能的运算放大器OPA699能够对脉宽为10ns的快速信号进行阈值判别，完全能够满足实际应用需要。
4 结束语
该电路中，单电源供电方式设计的放大电路有效解决了信号放大的问题，方便后续电路的处理；阈值比较电路能进一步得到足够放大倍数的信号，有效地去除噪声，提高信噪比，为后续进行信号处理提供了保证，也就是说，此类应用中，尤其对供电方式要求单一的应用中，将运算放大器用作比较器是一种可行的设计选择。
运算放大器不但有单运放封装，同时提供双运放或四运放型号，这类双核和四核型号比两个或四个独立运算器便宜，而且占用电路板面积更小，进一步节省了成本。另外，比较器专门针对干净快速的切换而设计，因此其直流参数往往赶不上许多运算放大器。因而，在要求低输入失调电压和低输入偏置电流等的应用中，将运算放大器用作比较器可能比较方便。
但是用作比较器的运算放大器没有负反馈，因此其开环增益非常高。跃变期间，哪怕是极少量的正反馈也可能激发振荡。反馈可能来自输出与同相输入之间的杂散电容，也可能来自共地阻抗中存在的输出电流。虽然通过设计布局降低杂散电容等方法进行补偿，但不稳定性的确是隐形存在的“不定时炸弹”。另外，将运算放大器用作比较器时，受饱和影响，其反应速度低于期望水平，如果高速非常重要，将运算放大器用作比较器可能达不到预期效果。
总之，文章提供了一种可行的光电探测电路的设计手段，在实际应用时，必须了解相关知识，以确保所选运算放大器能达到要求的性能。
参考文献
[1]童诗白，华成英.模拟电子技术基础[M].第三版.高等教育出版社，2003.
[2]TEXAS INSTRUMENTS，Inc OPA699 Datasheet[Z].2012
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引言
低噪声放大器是射频接收前端的主要部分。它位于接收机的最前端，这就要求它的噪声系数越小越好，为了抑制后面各级噪声对系统的影响，要求它有一定的增益。由于噪声指标和增益指标此消彼长，设计时需要根据具体用途来选择合适的指标。本文用安捷伦科技有限公司的ADS仿真软件给出一种设计方法，可以使噪声和增益指标最佳化。
1.设计指标
2. 管芯及材料的选择
本文设计的低噪声放大器工作在：2.4GHz-2.48GHz频段，由于频段较高，本设计中介质基板选择高端PCB厂商Arlon公司的DiClad527介质板材，介电常数为2.55，厚度为1.016mm，铜皮厚度0.1mm，损耗因子0.0022。根据本设计中低噪声放大器的预期指标，在满足一定增益的同时还要有较低的噪声系数，管芯选择安捷伦公司的型号为ATF-34143的增强模式PHEMT（Pseudomorphic High Electron Mobility Transistor）其性能参数和封装形式如图1 ：
3. 电路稳定性设计
电路设计前要确保电路的绝对稳定，这里的稳定不单指在工作频段能稳定，更重要的是在全频段内稳定。在ADS中：K=stab_fact（S）， stab_fact（S）函数返回Rollett稳定因子。K>1 时电路绝对稳定。用ADS在1GHz-10GHz扫描，图5.6为ATF-34143在1GHz-10GHz内的稳定性图，由图可以看出1GHz-5GHz，管芯的K<1，电路不稳定，容易自激。需额外加入稳定电路。稳定电路如图5.7。对该电路的电阻，电容和电感进行调谐，使电路在整个频带内绝对稳定（K>1）。图5.8给出稳定电路的仿真结果。可以看到稳定电路在0GHz-18GHz内绝对稳定。
4. 偏置网络设计
偏置网络的设计是影响低噪声放大器性能的一个重要因素，很多电路最后设计的性能不良往往归结于直流偏置网络设计的不当。参考ATF-34143的相关资料，选定直流工作状态： ，在该工作状态下，管子的噪声最小，而增益较高。首先选用ph模型设置偏置电路，采用自偏压电路，设计电路图：图中优化电阻R1、R2、R3设定2个优化目标，名称分别为：VC和IC.IDS.i。
5 .输入输出端口的匹配网络设计
用，时的S参数模型替换直流仿真时的ph模型。对于LNA，如果输入口有一定的失配，反而可以调整器件内部各种噪声之间的相位关系，从而降低噪声系数。为了获得最小的噪声系数，有个最佳值，此时LNA达到最小噪声系数，即达到最佳噪声匹配状态。其中是最佳信源反射系数，当匹配状态偏离最佳时，LNA的噪声系数将增大。可以从器件的Datasheet文件中获得。为最小噪声的最优匹配系数。这个系数可以进行输入匹配电路的设计，该系数可以利用软件仿真获得。经仿真得 = 0.564/-87.2。输入反射系数S[1，1]设置为的共轭，用来进行50Ω匹配。调谐得到C1=8.2pF，L=27nH。根据噪声最小原则设计输入匹配电路。
6. 低噪声放大器的整体优化
以上完成了管芯选择、稳定性设计、输入输出端的电路匹配，此时需要进一步优化，设定优化目标，得最终电路原理图。低噪声放大器在0GHz-4GHz频带内绝对稳定。和均小于-15 dB，增益>14dB，噪声系数NF<0.7dB。增益平坦度≤±1dB，完全满足设计指标的要求。
参考文献
[1] 黄智伟.无线发射与接收电路设计.北京航空航天大学出版社.2004.
[2]王志强.无线接收机结构设计.微电子学.2004，34（4）：455-459.
[3]Reinhold Ludwig，Pavel Bretchko.射频电路设计―理论与应用.电子工业出版社.2002
[4]吴建辉，茅洁.射频电路PCB设计.电子工艺技术.
[5]姜雪松，王鹰.电磁兼容与PCB设计.机械工业出版社.2008.2
[6][日]市川裕一，青木 胜.高频电路设计与制作.科学出版社.2004.
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1光电检测电路的基本构成
光电探测器所接收到的信号一般都非常微弱，而且光探测器输出的信号往往被深埋在噪声之中，因此，要对这样的微弱信号进行处理，一般都要先进行预处理，以将大部分噪声滤除掉，并将微弱信号放大到后续处理器所要求的电压幅度。这样，就需要通过前置放大电路、滤波电路和主放大电路来输出幅度合适、并已滤除掉大部分噪声的待检测信号。其光电检测模块的组成框图如图1所示。
2光电二极管的工作模式与等效模型
2．1光电二极管的工作模式
光电二极管一般有两种模式工作：零偏置工作和反偏置工作，图2所示是光电二极管的两种模式的偏置电路。图中，在光伏模式时，光电二极管可非常精确的线性工作；而在光导模式时，光电二极管可实现较高的切换速度，但要牺牲一定的线性。事实上，在反偏置条件下，即使无光照，仍有一个很小的电流(叫做暗电流或无照电流1。而在零偏置时则没有暗电流，这时二极管的噪声基本上是分路电阻的热噪声；在反偏置时，由于导电产生的散粒噪声成为附加的噪声源。因此，在设计光电二极管电路的过程中，通常是针对光伏或光导两种模式之一进行最优化设计，而不是对两种模式都进行最优化设计［4］。
一般来说，在光电精密测量中，被测信号都比较微弱，因此，暗电流的影响一般都非常明显。本设计由于所讨论的待检测信号也是十分微弱的信号，所以，尽量避免噪声干扰是首要任务，所以，设计时采用光伏模式。
2．2光电二极管的等效电路模型
工作于光伏方式下的光电二极管的工作模型如图3所示，它包含一个被辐射光激发的电流源、一个理想的二极管、结电容和寄生串联及并联电阻。图中，IL为二极管的漏电流；ISC为二极管的电流；RPD为寄生电阻；CPD为光电二极管的寄生电容；ePD为噪声源；Rs为串联电阻。
由于工作于该光伏方式下的光电二极管上没有压降，故为零偏置。在这种方式中，影响电路性能的关键寄生元件为CPD和RPD，它们将影响光检测电路的频率稳定性和噪声性能。CPD是由光电二极管的P型和N型材料间的耗尽层宽度产生的。耗尽层越窄，结电容的值越大。相反，较宽的耗尽层(如PIN光电二极管)会表现出较宽的频谱响应。硅二极管结电容的数值范围大约在20或25pF到几千pF以上。而光电二极管的寄生电阻RPD(也称作"分流"电阻或"暗"电阻)，则与光电二极管的偏置有关。
与光伏电压方式相反，光导方式中的光电二极管则有一个反向偏置电压加至光传感元件的两端。当此电压加至光检测器件时，耗尽层的宽度会增加，从而大幅度地减小寄生电容CPD的值。寄生电容值的减小有利于高速工作，然而，线性度和失调误差尚未最优化。这个问题的折衷设计将增加二极管的漏电流IL和线性误差。
3电路设计
3．1主放大器设计
众多需要检浏的微弱光信号通常都是通过各种传感器来进行非电量的转换，从而使检测对象转变为电量(电流或电压)。由于所测对象本身为微弱量，同时受各种不同传感器灵敏度的限制，因而所得到的电量自然是小信号，一般不能直接用于采样处理。本设计中的光电二极管前置放大电路主要起到电流转电压的作用，但后续电路一般为A／D转换电路，所需电压幅值一般为2V。然而，即使是这样，而输出的电压信号一般还需要继续放大几百倍，因此还需应用主放大电路。其典型放大电路如图4所示。
该主放大器的放大倍数为A=l＋R2/R3，其中R2为反馈电阻。为了后续电路的正常工作，设计时需要设定合理的R2和R1值，以便得到所需幅值的输出电压。即有
3．2滤波器设计
为使电路设计简洁并具有良好的信噪比,设计时还需要用带通滤波器对信号进行处理。为保证测量的精确性，本设计在前置放大电路之后加人二阶带通滤波电路，以除去有用信号频带以外的噪声，包括环境噪声及由前置放大器引人的噪声。这里采用的有源带通滤波器可选通某一频段内的信号，而抑制该频段以外的信号。该滤波器的幅频特性如图5所示。图5中，f1、f2分别为上下限截止频率，f0为中心频率，其频带宽度为：
B=f2-f1=f0/Q
式中，Q为品质因数，Q值越大，则随着频率的变化，增益衰减越快。这是因为中心频率一定时，Q值越大，所通过的频带越窄，滤波器的选择性好。
有源滤波器是一种含有半导体三极管、集成运算放大器等有源器件的滤波电路。这种滤波器相对于无源滤波器的特点是体积小、重量轻、价格低、结构牢固、可以集成。由于运算放大器具有输人阻抗高、输出阻抗低、高的开环增益和良好的稳定性，且构成简单而且性能优良。本设计选用了去处放大器来进行设计。
本设计选用了去处放大器来进行设计。
图6所示的二阶带通滤波器是一种二阶压控电压源(VCVS)带通滤波器，其滤波电路采用有源滤波器完成，并由二阶压控电压源(VCVS)低通滤波器和二阶压控电压源高通滤波器串接组成带通滤波器。
对于第一部分，即低通滤波器，系统要求的低通截止频率为fc，其传递函数为：
第二部分为高通滤波器，系统要求的高通截止频率为fc，其传递函数如下：
4完整的检测电路设计