畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告.doc

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告告 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 開 題 報(bào) 告 題 目 目 具有頻率抖動(dòng)功能振蕩器的設(shè)計(jì) 學(xué) 院 院 電子信息學(xué)院 專 業(yè) 業(yè) 電子科學(xué)與技術(shù) 姓 名 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 一、綜述本課題國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)，說(shuō)明選題的依據(jù)和意義 伴隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，電子科技的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，電子設(shè)備的種類也越來(lái)越多，電子設(shè)備與人們的工作、生活的關(guān)系日益密切。但是任何電子設(shè)備都離不開可靠的電，同時(shí)他們對(duì)電的要求也越來(lái)越高，電能的變換已經(jīng)成為應(yīng)用最廣泛的技術(shù)之一。如今，開關(guān)電以小型、輕量和高效等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于以計(jì)算機(jī)為主導(dǎo)的各種終端設(shè)備、通信設(shè)備等幾乎所有的電子設(shè)備，是當(dāng)今電子信息

2、產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展必不可少的一種電方式?，F(xiàn)在市場(chǎng)上流動(dòng)的開關(guān)電中采用雙極性晶體管制成的 100KHz、用 MOSFET 制成的 500KHz 電，雖然已經(jīng)實(shí)用化，但其頻率有待更進(jìn)一步提高。要提高開關(guān)頻率，就要減少開關(guān)損耗，而要減少開關(guān)損耗，就需要有高速開關(guān)元器件。然而，開關(guān)速度提高后，會(huì)受電路中分布電感和電容或二極管中存儲(chǔ)電荷的影響而產(chǎn)生浪涌或噪聲。這樣，不僅會(huì)影響周圍電子設(shè)備，還會(huì)大大降低電本身的可靠性。其中，為了防止隨開關(guān)開啟-閉合所發(fā)生的電壓浪涌，可采用 R-C 或 L-C 緩沖器，而對(duì)由二極管存儲(chǔ)電荷所致的電流浪涌可采用非晶態(tài)等磁芯制成的磁緩沖器。不過，對(duì) 1MHz 以上的高頻，要采用諧振電

3、路，以使開關(guān)上的電壓或通過開關(guān)的電流呈正弦波，這樣既可減少開關(guān)損耗，同時(shí)也可控制浪涌的發(fā)生，這種開關(guān)方式稱為諧振式開關(guān)。目前對(duì)這種開關(guān)電的研究很活躍，因?yàn)椴捎眠@種方式不需要大幅度提高開關(guān)速度就可以在理論上把開關(guān)損耗降到零，而且噪聲也小，有望成為開關(guān)電高頻化的一種主要方式。當(dāng)前，世界上許多國(guó)家都在致力于數(shù)兆赫茲的變換器的實(shí)用化研究。電子產(chǎn)品輕、薄、小的發(fā)展趨勢(shì)，要求電子元件體積更小，耗能更低。開關(guān)電作為電子設(shè)備中不可或缺的組成部分也在不斷的改進(jìn)。高效率、高可靠、低耗、低噪聲、抗干擾和模塊化，成了開關(guān)電的發(fā)展方向。電變換器(又稱適配器)的廣泛應(yīng)用以及各國(guó)電磁兼容法規(guī)的嚴(yán)格實(shí)施,變換器的電磁干擾問題

4、日益受到關(guān)注。由于變換器中功率器件在開關(guān)過程中會(huì)產(chǎn)生很大的電流和電壓變化率 di/dt 與 du/dt,使其在系統(tǒng)電路中通過寄生電感和電容傳導(dǎo)或在周邊空間激勵(lì)出強(qiáng)烈的電磁干擾,它既污染了電網(wǎng)又影響鄰近電子儀器及設(shè)備的正常工作。本課題采用的頻率抖動(dòng)技術(shù)就是針對(duì)在電控制芯片設(shè)計(jì)中,如何解決抑制電磁干擾問題而設(shè)計(jì)的。形成開關(guān)電電磁干擾的三個(gè)條件是干擾、耦合途徑、受擾設(shè)備。因此常用的抑制電磁干擾方法有以下幾種：(1)采用濾波元件,如共模電感電容,電容用于輸入線間濾波、故障時(shí)只會(huì)斷路而不會(huì)短路(2)采用變壓器內(nèi)部加屏蔽繞組,外包屏蔽銅帶,并將磁芯接地等方法;(3)在高頻開關(guān) 上加 Snubber 電路,

5、減小 dv/dt 和 di/dt;(4)通過完善 PCB 設(shè)計(jì),減小有高頻電流回路的面積等。這些方法可以有效地抑制電磁干擾,但每種方法都有其局限性,采用共模電感電容受到體積、 成本的制約;變壓器抗干擾技術(shù)增加了變壓器的繞制難度,絕緣也要十分小心;高頻開關(guān)上加 Snubber 電路會(huì)降低電的效率,增加高頻開關(guān)的損耗;而 PCB設(shè)計(jì)需要豐富的經(jīng)驗(yàn),并要考慮到方便產(chǎn)品制造。相比之下,頻率抖動(dòng)技術(shù)采用功率半導(dǎo)體集成芯片內(nèi)部電路來(lái)改善 EMI,高效而且可靠;使用中不依靠電設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn),無(wú)需增加體積并能節(jié)省外圍元件的成本,也不會(huì)對(duì)電的效率帶來(lái)任何負(fù)面影響,更不會(huì)給電產(chǎn)品的制造增加任何不便。二、研究的基本

6、內(nèi)容，擬解決的主要問題：研究的基本內(nèi)容：振蕩器是數(shù)字和模擬電路系統(tǒng)中基本功能模塊之一。在電芯片中振蕩器主要是給系統(tǒng)提供一個(gè)周期的信號(hào)，作為系統(tǒng)中功率開關(guān)管的通斷信號(hào)。在開關(guān)電的振蕩頻率中加入少量的頻率抖動(dòng)是一種減低 EMI（電磁干擾）的方法。通過將系統(tǒng)的干擾噪聲分散到更多的頻率點(diǎn)上，使系統(tǒng)的 EMI 減低，從而使能夠通過系統(tǒng)電磁兼容性檢查。本設(shè)計(jì)的是一個(gè)用于 AC-DC 電變換芯片總用于減低 EMI。具有頻率抖動(dòng)功能的振蕩器。具體的設(shè)計(jì)指標(biāo)如下：（1）振蕩器的中心頻率為 100KHz； （2）加入正負(fù)4KHz的頻率抖動(dòng)，使振蕩器的振蕩頻率96KHz-104KHz之間以2.5ms為中期不斷變化；

7、 （3）整個(gè)電路所消耗的電流小于 50uA； 擬解決的主要問題：（1）開關(guān)電的基本原理 ：開關(guān)電是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)晶體管的開通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電。（2）頻率抖動(dòng)原理：開關(guān)電的電磁干擾主要由功率開關(guān)管高頻通斷引起，開關(guān)管的通斷由其驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制，所以其電流波形與其驅(qū)動(dòng)信號(hào)對(duì)應(yīng)，為脈沖狀準(zhǔn)方波。頻率抖動(dòng)工作原理：頻率抖動(dòng)技術(shù)是指開關(guān)電的工作頻率并非固定不變，而是在一個(gè)中心頻率處周期性地變化來(lái)減小電磁干擾的方法。對(duì)噪聲信號(hào)進(jìn)行諧波分析p ，可得出諧波波形中各次諧波的幅值和相角。在電磁兼容性技術(shù)中，所關(guān)心的只是噪聲幅值必須要在規(guī)定限度內(nèi)。各次諧波幅值隨頻率的分布稱為

8、幅密度頻譜。（3）電磁干擾與頻率抖動(dòng)關(guān)系：電磁干擾輻射的峰值一般出現(xiàn)在變換器的基礎(chǔ)開關(guān)頻率處，當(dāng)開關(guān)頻率為恒定值時(shí)，電磁干擾的能量集中在開關(guān)頻率點(diǎn)及其諧波頻率點(diǎn)上，所以很難滿足 EMC 要求。隨著通訊及控制技術(shù)的發(fā)展，各種高頻數(shù)字電路對(duì)開關(guān)電的要求更加嚴(yán)格，如何減小電磁干擾(EMI)成為開關(guān)電設(shè)計(jì)中的一個(gè)難點(diǎn)。與常用的抗干擾技術(shù)相比，頻率抖動(dòng)技術(shù)(Frequency Shuffling)是一種從分散諧波干擾能量著手解決 EMI 問題的新方法。周期干擾信號(hào)的頻譜為離散型，各譜線高度為二次諧波、三次諧波的幅值，各譜線間的距離為基波頻率的整數(shù)倍。采用頻率抖動(dòng)技術(shù)后，基波頻率變化幅值為&plu

9、smn;4KHz，二次諧波為±8KHzn 次諧波為±4nKHz。諧波次數(shù)越高，頻率分散越大。這樣，噪聲諧波頻率分散，使各次諧波在中心頻率處能量的疊加降低，噪聲能量得以分散減小，在整個(gè)頻帶上保證了幅值裕量，從而滿足電磁兼容性要求。采用頻率抖動(dòng)技術(shù)后，噪聲信號(hào)的準(zhǔn)峰值隨頻率增加變動(dòng)不大，下降約 2dB，而噪聲信號(hào)的平均值隨頻率增加下降十分明顯，所以頻率抖動(dòng)技術(shù)在高頻段效果更顯著。三、 研究步驟、方法及措施：1）前期準(zhǔn)備：對(duì)課題進(jìn)行整體規(guī)劃，列出課題的預(yù)處理方案,制定時(shí)段任務(wù)。2）查閱資料：查閱大量資料來(lái)了解開關(guān)電的基本原理、頻率抖動(dòng)原理、電磁干擾與頻率抖

10、動(dòng)關(guān)系等內(nèi)容，并查閱相關(guān)課題的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)，了解本課題所用知識(shí)，整理前期預(yù)備資料。3）學(xué)習(xí) linu_ 系統(tǒng)下的 Cadence 軟件設(shè)計(jì)與仿真電路的方法與過程。安裝 linu_系統(tǒng)，并在 linu_ 系統(tǒng)下安裝 Candence 軟件。通過相關(guān)教程學(xué)習(xí)軟件的操作，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單電路的仿真與校驗(yàn)。4)電路原理圖的設(shè)計(jì)：在 Candence 軟件下設(shè)計(jì)電路原理圖，并實(shí)現(xiàn)電路仿真。5）對(duì)仿真結(jié)果分析p 改進(jìn)：在設(shè)計(jì)過程中由于不規(guī)范等可能給課題結(jié)果帶來(lái)的不可避免的操作，對(duì)結(jié)果進(jìn)行整體分析p ，并改進(jìn)設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)參量，找到更加優(yōu)越的仿真結(jié)果。6）整理數(shù)據(jù)分析p ，仿真結(jié)果處理，撰寫論文。四、研究工作進(jìn)度：序號(hào) 時(shí)間 內(nèi)容 1 1 20_.6.6-20_.6.19 任務(wù)布置 2 2 20_.6.20-20_.6.30 任務(wù)書 3 3 20_.9.24 開題報(bào)告