(完整word版)PWM信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述(1)

1、文獻(xiàn)綜述畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：PWM信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)1PWM信號(hào)發(fā)生器文獻(xiàn)綜述( (電子信息工程 10(1)10(1)班 E10610119)E10610119)1 1 前言PWM(PulsePWM(Pulse WidthWidth Modulation)Modulation)又稱脈沖寬度調(diào)制，屬于脈沖調(diào)制的一種， 即脈沖幅度調(diào)制(PAMPAM、脈沖相位調(diào)制(PPMPPM、脈沖寬度調(diào)制(PWMPWM 和脈沖編 碼調(diào)制(PCMPCM。它們本來(lái)是應(yīng)用于電子信息系統(tǒng)和通信領(lǐng)域的一種信號(hào)變換技術(shù)， 但從六十年代中期以來(lái)后，隨著電力電子技術(shù)被引入到電力變換領(lǐng)域，PWMPWMfe術(shù)廣泛運(yùn)用于各種工業(yè)電力傳動(dòng)領(lǐng)域乃至

2、家電產(chǎn)品中 11。信號(hào)發(fā)生器又稱波形發(fā)生器，是一種常用的信號(hào)源，被廣泛地應(yīng)用于無(wú)線電 通信、自動(dòng)測(cè)量和自動(dòng)控制等系統(tǒng)中。傳統(tǒng)的信號(hào)發(fā)生器絕大部分是由模擬電路 構(gòu)成，借助電阻電容，電感電容、諧振腔、同軸線作為振蕩回路產(chǎn)生正弦或其它 函數(shù)波形。頻率的變動(dòng)由機(jī)械驅(qū)動(dòng)可變?cè)瓿?，?dāng)這種模擬信號(hào)發(fā)生器用于低 頻信號(hào)輸出往往需要的 RCRC 值很大，這樣不但參數(shù)準(zhǔn)確度難以保證，而且體積和 功耗都很大，而由數(shù)字電路構(gòu)成的低頻信號(hào)發(fā)生器， 雖然其低頻性能好但體積較 大，價(jià)格較貴。在今天，隨著大規(guī)模集成電路和信號(hào)發(fā)生器技術(shù)的發(fā)展，許多新型信號(hào)發(fā)生器應(yīng)運(yùn)而生。用信號(hào)發(fā)生器并配置適當(dāng)接口芯片產(chǎn)生程控正弦信號(hào)，則可

3、替代傳統(tǒng)的正弦信號(hào)發(fā)生器，從而有利于測(cè)試系統(tǒng)的集成化、程控化和智能儀表的多功 能化。而信號(hào)發(fā)生器的最大特點(diǎn)是面向控制，由于它集成度高、運(yùn)算速度快、體 積小、運(yùn)行可靠、價(jià)格低，因此在數(shù)據(jù)采集、智能化儀器等技術(shù)中得到廣泛的應(yīng) 用，從而使得信號(hào)發(fā)生器的應(yīng)用成為工程技術(shù)多學(xué)科知識(shí)匯集的一個(gè)專門(mén)研究領(lǐng) 域，其應(yīng)用產(chǎn)生了極高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益 22。2 2 PWMPWM 言號(hào)發(fā)生器的發(fā)展與現(xiàn)狀2.12.1 信號(hào)發(fā)生器的發(fā)展單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱信號(hào)發(fā)生器，是指集成在一塊芯片上的計(jì)算機(jī)，信號(hào)發(fā) 生器的產(chǎn)生與發(fā)展和微處理器的產(chǎn)生與發(fā)展大體同步,自 19711971 年美國(guó) InIn teltel 公司 首先推出

4、 4 4 位微處理器以來(lái)，它的發(fā)展到目前為止大致可分為 5 5 個(gè)階段：第 1 1 階段（1971197119761976）:信號(hào)發(fā)生器發(fā)展的初級(jí)階段。發(fā)展了各種 4 4 位信 號(hào)發(fā)生器，2第 2 2 階段（1976197619801980）:初級(jí) 8 8 位機(jī)階段。以 19761976 年 IntelIntel 公司推出的MCMC4848 系列為代表，采用將 8 8 位 CPUCPU 8 8 位并行 I/OI/O 接口、8 8 位定時(shí)/ /計(jì)數(shù)器、 RAMRAM 和 ROMROM 等集成于一塊半導(dǎo)體芯片上的單片結(jié)構(gòu)，功能上可滿足一般工業(yè)控制 和智能化儀器、儀表等的需要。第 3 3 階段（19

5、80198019831983）:高性能信號(hào)發(fā)生器階段。這一階段推出的高性能 8 8 位信號(hào)發(fā)生器普遍帶有串行口，有多級(jí)中斷處理系統(tǒng)，多個(gè)1616 位定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器。片內(nèi) RAMRAM ROMROM 勺容量加大，且尋址范圍可達(dá) 64KB64KB第 4 4 階段（198319838080 年代末）：1616 位信號(hào)發(fā)生器階段。19831983 年 InIn teltel 公司 又推出了高性能的 1616 位信號(hào)發(fā)生器 MCMC9696 系列，網(wǎng)絡(luò)通信能力有顯著提高。第 5 5 階段（9090 年代）：信號(hào)發(fā)生器在集成度、功能、速度、可靠性、應(yīng)用 領(lǐng)域等全方位向更高水平發(fā)展。2.22.2 信號(hào)發(fā)

6、生器的現(xiàn)狀目前，信號(hào)發(fā)生器正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，尤其是八位信號(hào)發(fā)生器已成為當(dāng)前信號(hào)發(fā)生器中的主流。信號(hào)發(fā)生器的發(fā)展具體體現(xiàn)在如下四個(gè)方面：1 1、CPUCPU 功能增強(qiáng)CPUCPU 功能增強(qiáng)主要表現(xiàn)在運(yùn)算速度和精度的提高方面。為了提高運(yùn)算速度和 精度，信號(hào)發(fā)生器通常采用布爾處理機(jī)和把 CPUCPU 勺字長(zhǎng)增加到 1616 位或 3232 位。例 如 MCMC96/9896/98 和HPCI6040HPCI6040 等信號(hào)發(fā)生器。2 2、內(nèi)部資源增多目前， 信號(hào)發(fā)生器內(nèi)部的 ROMROM 容量已達(dá) 32KB32KB RAMRAM 數(shù)量已達(dá) 1KB,1KB,并具有掉 電保護(hù)功能，常用 I/

7、OI/O 電路有串行和并行 I/OI/O 接口，A/DA/D 和 D/AD/A 轉(zhuǎn)換器，定時(shí)器 / /計(jì)數(shù)器，定時(shí)輸出和信號(hào)捕捉輸入，系統(tǒng)故障監(jiān)測(cè)和 DMADMAS道電路等。3 3、引腳的多功能化隨著芯片內(nèi)部功能的增強(qiáng)和資源的豐富，信號(hào)發(fā)生器所需的引腳數(shù)也會(huì)相應(yīng) 增加，這是不可避免的。例如：一個(gè)能尋址1MB1MB 存儲(chǔ)空間的信號(hào)發(fā)生器需要 2020條地址線和 8 8 條數(shù)據(jù)線。太多的引腳不僅會(huì)增加制造時(shí)的困難，而且也會(huì)使芯片 的集成度大為減小。為了減少引腳數(shù)量，提高應(yīng)用靈活性，信號(hào)發(fā)生器中普遍采 用一腳多用的設(shè)計(jì)方案。4 4、低電壓和低功耗3在許多應(yīng)用場(chǎng)合，信號(hào)發(fā)生器不僅要有很小的體積，而且還

8、需要較低的工作 電壓和極小的功耗。因此，信號(hào)發(fā)生器普遍采用 CHMOCHMO 工藝，并增加空閑和掉電 兩種工作方式3 3。3 3 可實(shí)現(xiàn)的方法 3.13.1 單片機(jī)直接產(chǎn)生的方法直接利用單片機(jī)產(chǎn)生 PWM&PWM&號(hào)波形。采用這種方法可以大大簡(jiǎn)化產(chǎn)生波形的 軟硬件電路，設(shè)計(jì)電路簡(jiǎn)單，然而該方案的缺點(diǎn)是編程過(guò)于復(fù)雜，產(chǎn)生的頻率低, 調(diào)節(jié)范圍窄，滿足不了日常生活的需求。具體方案如圖1 1。圖 i3.23.2 分立元件的方法采用分立元件等純硬件電路搭接，該方法不需要軟件電路，但產(chǎn)生的波形較 為單一，波形質(zhì)量差，不易調(diào)節(jié)且穩(wěn)定性不好。3.33.3 鎖相式合成器采用鎖相式合成器，將壓控振

9、蕩器的頻率鎖存在所需的頻率。該方案比較復(fù) 雜。3.43.4 單片機(jī)與集成電路利用單片機(jī)與控制集成電路，產(chǎn)生占空比和頻率可調(diào)的波形。該方法輸出的 波形種類多、精度高、信號(hào)穩(wěn)定可靠、性價(jià)比高以及操作方便 4 4。具體方案如 圖 2 2。4圖 24 4 信號(hào)發(fā)生器的應(yīng)用舉例4.14.1 用信號(hào)發(fā)生器測(cè)量電子電路的通道故障信號(hào)發(fā)生器可以用來(lái)查找通道故障。 其基本原理是：由前級(jí)往后級(jí)，逐一測(cè) 量接收通路中每一級(jí)放大和濾波器，找出哪一級(jí)放大電路沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)應(yīng)有的放 大量或者哪一級(jí)濾波電路衰減過(guò)大。信號(hào)發(fā)生器在此扮演的是標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源的角 色。信號(hào)源在輸入端輸入一個(gè)已知幅度的信號(hào)， 然后通過(guò)超電壓表或者頻率足夠

10、 高的示波器，從輸入端口逐級(jí)測(cè)量增益情況，找出增益異常的單元，再進(jìn)一步細(xì) 查，最后確診存在故障的零部件。4.24.2 用信號(hào)發(fā)生器測(cè)量電子電路的靈敏度信號(hào)發(fā)生器發(fā)出與電子電路相同模式的信號(hào)，然后逐漸減小輸出信號(hào)的幅度（強(qiáng)度） ，同時(shí)通過(guò)監(jiān)測(cè)輸出的水平。當(dāng)電子電路輸出有效信號(hào)與噪聲的比例劣 化到一定程度時(shí)（一般靈敏度測(cè)試信噪比標(biāo)準(zhǔn) S/N=12dBS/N=12dB），信號(hào)發(fā)生器輸出的電 平數(shù)值就等于所測(cè)電子電路的靈敏度。 在此測(cè)試中，信號(hào)發(fā)生器模擬了信號(hào)，而 且模擬的信號(hào)強(qiáng)度是可以人為控制調(diào)節(jié)的。4.34.3 用信號(hào)發(fā)生器作為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源信號(hào)發(fā)生器發(fā)出 4-20mA4-20mA 0-5V0-5V

11、的可調(diào)可控制的信號(hào)，作為一次信號(hào)為后端 電路提供標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，應(yīng)用于代替前端壓力、流量、溫度、液位、電流、電壓信號(hào) 來(lái)調(diào)試后端線路或程序是否正確無(wú)誤，可以連接PLGPLG 儀表、及專用設(shè)備。5 5 PWMPWM 言號(hào)發(fā)生器的應(yīng)用領(lǐng)域目前，PWM 信號(hào)發(fā)生器的應(yīng)用領(lǐng)域主要包括：PWI輸出輸出PWI輸出輸出5(1)(1)在數(shù)字光(LED)(LED)處理技術(shù)中,通過(guò) PWMPWM 控制調(diào)節(jié)電流大小，例如顯示技術(shù) 中的灰度等級(jí)的控制。 在電機(jī)控制中，PWMBPWMB 于對(duì)電機(jī)電流的控制。(3)(3) 在電網(wǎng)系統(tǒng)中，PWMTPWMT 以用于對(duì)其功率的控制和變換。(4)(4) 在通信系統(tǒng)中，對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字

12、編碼，滿足數(shù)字化系統(tǒng)中數(shù)據(jù)處理 的要求。女口利用 PWM 技術(shù)實(shí)現(xiàn) AM FM 和 SSB 這三種模擬通信信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)。(5)(5) 在 A/DA/D 轉(zhuǎn)換中，PWMTPWMT 以用于對(duì)模擬信號(hào)的比較和量化。(6)(6)基于直流 PWM 的速度伺服控制系統(tǒng)。6 6 總結(jié)目前，隨著微機(jī)技術(shù)日益廣泛深入工業(yè)控制領(lǐng)域， 單片機(jī)控制的 PwMPwMfe術(shù)迅 速發(fā)展，其突出特點(diǎn)是可以比較容易地選擇最佳的脈沖調(diào)制頻段， 更重要的，由 于與單片機(jī)的結(jié)合，整個(gè)系統(tǒng)可以集成為具有更完備的保護(hù)功能、故障診斷功能 和顯示功能的高可靠的微型化的系統(tǒng)。因此，被競(jìng)相開(kāi)發(fā)，前景廣闊。參考文獻(xiàn)1 劉樹(shù)林 編.開(kāi)關(guān)變換器分

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