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电路设计范文1
同步扰码的实质是让输入比特与随机数产生器所产生的一位随机比特进行异或来产生扰码的输出比特，其原理如图1所示。JESD204B协议规定的扰码方式需采用自同步扰码方式，自同步的扰码与解扰电路结构如图2所示。可见，对于自同步串行扰码，每次扰码输出都是由移位寄存器第13位和第14位比特进行异或，得到的结果再与输入比特值进行异或而得到的。由于传输层数据成帧之后，往往是以8位或16位数据进行并行传输的，所以必须在串行扰码的基础上，设计8位并行或16位并行的扰码与解扰电路。下面将在串行扰码表达式的基础上推导并行扰码的逻辑表达式。串行扰码每次只处理一个比特。在每个时钟周期，移位寄存器只移一位［3］。对于串行扰码，假设此刻输入比特是bn，输出比特是an，则移位寄存器s0中存储的比特是an－1，依此类推移位寄存器s14中存储的比特是an－15，因此an=bn+an－14+an－15。则下一个时刻的输入比特是bn+1，输出比特是an+1，此时移位寄存器s14中存储的比特是an－14，因此an+1=bn+1+an－13+an－14。由上面两组公式可以看出，只要保证扰码器和解扰器中对应的各个移位寄存器中的值相同即可，即扰码器的移位寄存器状态与解扰器的移位寄存器状态必须达到同步。由于协议中并没有规定移位寄存器的初始值，所以要解决解扰器输出与移位寄存器初始状态值有关的问题。为了不让解扰电路的输出与初始状态值有关，便于收发两端的同步，下面给出一种改进的并行扰码与解扰电路结构。
2改进的并行扰码与解扰电路
前面已经提到，协议规定的扰码与解扰模块位于数据传输层和数据链路层之间，在传输层数据成帧的过程中，发射器为了与接收器之间达到同步会在用户数据前发送编码数据同步序列和初始通道校准序列，协议要求在这两种序列发送的过程中是不能进行扰码的，在此过程中扰码器和解扰器处于非工作状态。另一方面，在用户数据到达后，扰码器和解扰器要开始工作，如果此时扰码器与解扰器中移位寄存器的初始状态值不同，会导致接收端不能正确恢复用户数据前两个字节值［4］。为了避免前两个字节值的丢失，在扰码器与解扰器的移位寄存器同步之前，用户数据前两个字节可以在无扰码操作的情况下传输，两个字节之后，扰码器与解扰器移位寄存器的状态就会由用户数据的前两个字节所确定，这时能够保证达到同步状态。基于以上考虑，提出一种带使能信号的改进扰码与解扰电路结构［4］，如图3所示。此时扰码器和解扰器都加入了一个使能控制信号。当en信号为低电平时，输入不经扰码直接输出;同理在接收端也不用解扰。两个字节之后，扰码器和解扰器移位寄存器中的状态都是由输入决定的确定值，此时可将en信号电平拉高，进行正常的扰码与解扰操作。
3仿真结果
用MODELSIM软件对设计的并行扰码和解扰电路进行了功能仿真。把扰码电路和解扰电路串联起来进行了仿真，仿真结果如图4和图5所示。由仿真结果看出，无论是8位并行扰码还是16位并行扰码，前两个字节都没有被扰码，当然也没有被解扰，此时扰码器的输出和解扰器的输出是相同的。从第3个字节开始，扰码器和解扰器就进行了正常的扰码与解扰。这样的输出结果正是协议的规范和要求。而解扰器的输出与扰码器的输入是完全相同的，从而证明了电路扰码和解扰功能的正确性。用DesignCompiler软件对设计进行综合，得到电路在面积、动态功耗、弛豫时间等方面的结果，如表1所示。由以上综合结果可以看出，该电路功耗很低，至少可以运行于较高频率，满足协议对加扰电路的速度要求。
4总结
电路设计范文2
关键词:电气插座 回路设计 住宅
电气插座布置
插座这个小小的电气装置元件,往往容易被人忽视,但在现代住宅中却随处可见,不管是在客厅、卧室、书房,还是在厨房、餐厅、卫生间,人们都要使用它,甚至阳台都忘不了装一个插座,以备它用。
现代生活水平不断的提高,人们对住宅电气装置的要求也越来越高,人们不再满足于照明、风扇、洗衣机、电冰箱、彩电等电气设备带来的方便,而更加热衷追求音响、空调、大屏幕彩电、电脑、电话带来的享受。随着当今知识经济、信息时代的到来,可视电话、电子购物、家庭办公等智能化住宅建筑将不断涌现。这些电能、信息的传递除通过电线、电缆外,还必须通过插座这个小小电气装置元件输送给用电设备或信息终端。可见,插座的种类和数量在现代住宅中呈日益增长的趋势。所以,现代住宅中插座的选型、布置位置、数量和安装高度都直接关系到住户今后的使用效果,是现代住宅电气设计中十分重要的内容。如果电气插座设计还按照以前的做法,墨守成规的话,已经跟不上时代的步伐。现代建筑电气设计人员十分有必要对插座这个小小的电气装置元件引起足够重视。
然而,在现实的住宅电气中,往往看到住宅建成后,住户搬进来之前,都要对原设计的电气线路进行很大的改造,这里增加一个灯,那里增加一个多用插座和电话插座,那里还要增加一个空调插座和电视插座,增加最多的就是插座,到处凿墙打洞,对整个建筑物的结构造成很大破坏,有的甚至留下安全隐患。进行线路改造者大部分又不是电气专业安装人员,时常造成烧坏家电、短路、断路、等现象,对整个建筑物的配电系统造成损害。出现上述现象的原因是多方面的,但设计不尽人意,也是一个重要方面。
在现代住宅电气设计中插座(包括强电、弱电插座)选型、布置、安装高度怎样才能满足现代人们生活的需求呢?怎样才能使人们住新房之前,减少或避免发生到处凿墙打洞的现象?住宅设计规范(GB50096-1999)规定的插座数量是最小值而不是最大值,且远远不能满足现代人们的需要。我们的住宅电气设计怎样才能真正体现以人为本的思想呢?
现代住宅是由客厅、卧室、书房、厨房、餐厅、洗涤间、卫生间、阳台等组成的。住户的家用电器众多,而且又在不断地增加,好像根本无处着手。其实不然,我认为:只要明确住宅中各个房间主要会有哪些家用电器,然后根据建筑平面图,考虑住户一般会怎样去布置。按照这种思路去思考,目的性就很强。下面就各个房间的具体功能阐述一下我个人的观点。
1、客厅插座的布置、安装高度及容量选择
a.客厅插座布置
客厅是人们会客、看电视、唱卡拉OK,起居活动的中心,主要的家用电器有音响(音箱、DVD机、功放机)、空调、电暖炉、落地台灯、宽带、电话、电视。从这些家用电器的使用情况来看,可以发现弱电(有线电视插座、电话与宽带信息插座)插座位置一确定,强电(电源)多用插座至少4组就相应确定。强电与弱电插座的水平距离以大于0.5m为宜,如果距离太近,强电对弱电信号产生电磁干扰,影响收看效果。
彩电、音响是必须摆在一起的,彩电既需要有线电视信号插座,也需要电源插座。彩电、音响都是两孔插头,共需要2组(每组2个二孔)插座。电脑和打印机、传真机一起布置(电脑、打印机、传真机本应放在书房,但考虑目前大部分住宅没有书房,只好放在客厅),又需要2组多用插座(二、三孔插座)。这样就形成了一个以弱电插座为中心,两边水平距离至少为0.5m的各2组多用插座的形式。彩电、音响、电脑、打印机、传真机布置在一起总长度3m左右,即使家庭现在还没有打印机、传真机,其总长度也有2m左右。足以占去客厅中的一面墙,是客厅中最主要的部分。因此,在住宅电气设计中,尽管建筑平面的客厅是多种形式的,但我们只要细心体会家具及上述家用电器的布置,抓住客厅中一面主要墙,然后按此方法进行设计,客厅中的主要问题就解决了,其它的问题也就迎刃而解。彩电、音响的对面墙必然是沙发、茶几,在此部位需设一个电话插座,1组电源多用插座(用于落地台灯、电暖炉)。然后再根据建筑平面图及空调机管道安装方便等因素,确定空调机插座的位置。客厅其它墙上,视情况而定布置1至2个多用插座,作为备用。
综上所述,我认为在现代住宅客厅中,强电插座需要6至8组,弱电插座需要至少3组,才能满足人们生活的需求。
b.客厅插座的安装高度及容量选择
绝大多数电气设计中,客厅插座安装高度基本都是底边距地0.3m或1.4m.底边距地0.3m的缺点,一是导致住户装修不便,二是容易被低柜挡住,插、拔插头很不方便,且低柜不能紧靠墙摆,要留出插、拔插头的空间,也不美观。底边距地1.4m的缺点是:住户装修墙裙一般是1m高,插座底边距墙裙顶的距离是0.4m,显得不协调,影响美观。因此,我认为客厅插座底边距地1.0m较为合适。既使用方便,也能与墙裙装修协调。另外,小于20m2的客厅,空调机一般采用壁挂式,那么这个空调机插座底边距地为1.8m.如客厅大于20m2,采用柜式空调机,那么插座高度为1.0m.客厅的插座容量选择是:壁挂式空调机选用10A三孔插座,柜式空调机选用15A三孔插座,其余选用10A的多用插座。
2、卧室插座的布置、安装高度及容量选择
a.卧室插座布置
卧室是人们休息、睡眠的地方。主要的家用电器有:电话、电视、空调机、落地台灯、床头台灯、落地风扇、电热毯等。确定床的位置是卧室插座布置的关键。一般双人床都是摆在房间中央,一头靠墙,双人床宽一般为1.5m,那么,床头两边各设一组(二、三孔)多用电源插座,以供床头台灯、落地风扇及电热毯之用,床头并设一个电话插座(根据规范,主卧室还需设宽带信息插座),床头的对面设一个有线电视插座及1组多用电源插座,以供睡前欣赏电视之用,靠窗前的侧墙上设一个空调电源插座,其它适当位置设一组多用电源插座,作备用。共设强电插座4至5组,弱电插座2组 b.卧室插座的安装高度及容量选择
住户在卧室装修中,用装饰板搞墙裙的比较少,故建议空调电源插座底边距地为1.8m,其余强、弱电插座底边距地0.3m.空调机电源选用10A三孔插座,其余选用10A二、三孔多用插座。
3、书房插座的布置、安装高度及容量选择
a.书房插座布置
书房是人们学习的地方,也可兼作健身锻炼之用。主要家用电器有电脑、电话、打印机、传真机、空调机、台灯、健身器具等。人们一般习惯把书桌摆在窗前,所以窗前墙一边布置有线电视插座和宽带与电话信息插座各一组以及电视电源插座一组,另一边布置2组电源多用插座,以供电脑、传真机、打印机之用。窗前的侧面墙上布置一个壁挂式空调机插座一组,在其它适当的位置分别布置1-2组多用插座,以供健身器具使用。此房共计强电插座5组,弱电插座2组。
b.书房插座的安装高度及容量选择
除空调机底边距地1.8m外,其余强、弱电插座底边距地均为1.0m.空调机插座选用10A三孔插座,其余强电插座选用10A二、三孔多用插座。
4、厨房插座的布置、安装高度及容量选择
厨房是人们制作饭菜的地方,家用电器比较多。主要有冰箱、电饭煲、排气扇、消毒柜、电热水器、电烤箱、微波炉、洗碗机、壁挂式电话机等。根据建筑厨房布置大样图,确定污水池、炉台及切菜台的位置。在炉台侧面布置一组多用插座,供排气扇用,在切菜台上方及其它位置均匀布置7组三孔插座。厨房插座要选用带开关的防溅保护型插座,容量均为10A.考虑到方便厨房中人接听电话,厨房门边可布置电话插座一个,以上插座底边距地均为1.4m.
5、餐厅插座的布置、安装高度及容量选择
餐厅是人们吃饭的地方,家用电器很少,冬天有电火锅,夏天有落地风扇等,沿墙均匀布置2组(二、三孔)多用插座即可,安装高度底边距地0.3m,容量为10A.装一个电话插座,安装高度底边距地1.4m.
6、洗涤间插座的布置、安装高度及容量选择
洗涤间是人们洗脸、刷牙、梳头、洗衣的地方,比较潮湿。主要家用电器有洗衣机、电吹风等。应根据给排水设计图确定洗衣机及洗脸盆的位置,各布置一个多用插座,并采用防溅型,插座底边距地1.4m,容量为10A.
7、卫生间插座的布置、安装高度及容量选择
卫生间是人们洗澡、大小便的地方。家用电器有排气扇、电暖炉、电热水器、电话机等。一个10A多用插座供排气扇用,2个15A三孔插座供电暖炉、电热水器用,底边距地均为1.8m,尽量远离淋浴器,必须采用防溅型插座。电话机插座底边距地1.4m.装电话机的原因是方便人们在洗澡或方便时,仍然能与外界保持联系。
阳台应装一个10A多用插座,底边距地1.4m,以便打扫时供吸尘器使用。
8、插座的选型及保护措施
现代住宅中的插座必须要保证使用安全、可靠,故在选型方面应选择耐压值、载流量、插座铜片的张拔力及绝缘等级符合国家标准的产品。另外,应选择带安全门的插座,以防小儿用铁钉或其它金属物插入其中。
除此之外,还要加强插座回路的保护措施,设计专门的PE线,且不能与N线相混,PE线与建筑物共用接地装置,接地电阻R≤4Ω。每户的厨房插座、卫生间插座、空调插座均应设计专用回路,并用漏电开关保护。
9、电气插座回路设计
根据住宅设计规范(GB50096-1999)规定:“除空调电源插座外,其他电源插座回路均应设置漏电保护装置”。据此,我认为,住宅楼住户配电箱中的漏电断路器有三种实用、可行且符合规范要求的设置方式。现配合一套别墅的一层配电箱系统设计一一论述。
(1)漏电断路器设在带漏电保护装置的插座回路
a.优点:这种设置采用了5个漏电断路器,所有电源插座回路均分别设置了漏电保护装置,很好的体现了规范的要求。当某一回路出现漏电故障时,不会影响其他回路的正常工作,还便于快速找出故障回路及其故障原因。
电路设计范文3
由于CRT显示器和液晶屏具有不同的显示特性,两者的显示信号参数也不同,因此在计算机(或MCU)和液晶屏之间设计液晶显示器的驱动电路是必需的,其主要功能是通过调制输出到LCD电极上的电位信号、峰值、频率等参数来建立交流驱动电场。
本文实现了将VGA接口信号转换到模拟液晶屏上显示的驱动电路,采用ADI公司的高性能DSP芯片ADSP—21160来实现驱动电路的主要功能。
硬件电路设计
AD9883A是高性能的三通道视频ADC可以同时实现对RGB三色信号的实时采样。系统采用32位浮点芯片ADSP-21160来处理数据,能实时完成伽玛校正、时基校正,图像优化等处理,且满足了系统的各项性能需求。ADSP-21160有6个独立的高速8位并行链路口,分别连接ADSP-21160前端的模数转换芯片AD9883A和后端的数模转换芯片ADV7125。ADSP-21160具有超级哈佛结构,支持单指令多操作数(SIMD)模式,采用高效的汇编语言编程能实现对视频信号的实时处理,不会因为处理数据时间长而出现延迟。
系统硬件原理框图如图1所示。系统采用不同的链路口完成输入和输出,可以避免采用总线可能产生的通道冲突。模拟视频信号由AD9883A完成模数转换。AD9883A是个三通道的ADC,因此系统可以完成单色的视频信号处理,也可以完成彩色的视频信号处理。采样所得视频数字信号经链路口输入到ADSP-21160,完成处理后由不同的链路口输出到ADV7125,完成数模转换。ADV7125是三通道的DAC,同样也可以用于处理彩色信号。输出视频信号到灰度电压产生电路,得到驱动液晶屏所需要的驱动电压。ADSP-21160还有通用可编程I/O标志脚,可用于接受外部控制信号,给系统及其模块发送控制信息,以使整个系统稳定有序地工作。例如,ADSP-21160为灰度电压产生电路和液晶屏提供必要的控制信号。另外,系统还设置了一些LED灯,用于直观的指示系统硬件及DSP内部程序各模块的工作状态。
本设计采用从闪存引导的方式加载DSP的程序文件,闪存具有很高的性价比,体积小,功耗低。由于本系统中的闪
存既要存储DSP程序,又要保存对应于不同的伽玛值的查找表数据以及部分预设的显示数据,故选择ST公司的容量较大的M29W641DL,既能保存程序代码,又能保存必要的数据信息。
图2为DSP与闪存的接口电路。因为采用8位闪存引导方式,所以ADSP-21160地址线应使用A20-A0,数据线为D39—32,读、写和片选信号分别接到闪存相应引脚上。
系统功能及实现
本设计采用ADSP-21160完成伽玛校正、时基校正、时钟发生2S、图像优化和控制信号的产生等功能。
1伽玛校正原理
在LCD中,驱动IC/LSI的DAC图像数据信号线性变化,而液晶的电光特性是非线性,所以要调节对液晶所加的外加电压,使其满足液晶显示亮度的线性,即伽玛(Y)校正。Y校正是一个实现图像能够尽可能真实地反映原物体或原图像视觉信息的重要过程。利用查找表来补偿液晶电光特性的Y校正方法能使液晶显示系统具有理想的传输函数。未校正时液晶显示系统的输入输出曲线呈S形。伽玛表的作用就是通过对ADC进来的信号进行反S形的非线性变换,最终使液晶显示系统的输入输出曲线满足实际要求。
LCD的Y校正图形如图3所示,左图是LCD的电光特性曲线图,右图是LCD亮度特性曲线和电压的模数转换图。
2伽玛校正的实现
本文采用较科学的Y校正处理技术,对数字三基信号分别进行数字Y校正(也可以对模拟三基信号分别进行Y校正)。在完成v校正的同时,并不损失灰度层次,使全彩色显示屏图像更鲜艳,更逼真,更清晰。
某单色光Y调整过程如图4所示,其他二色与此相同。以单色光v调整为例:ADSP-21160首先根据外部提供的一组控制信号,进行第一次查表,得到Y调整系数(Y值)。然后根据该Y值和输入的显示数据进行第二次查表,得到经校正后的显示数据。第一次查表的Y值是通过外部的控制信号输入到控制模块进行第一次查表得到的。8位显示数据信号可查表数字0～255种灰度级显示数据(Y校正后)。
3图像优化
为了提高图像质量,ADSP-21160内部还设计了图像效果优化及特技模块,许多在模拟处理中无法进行的工作可以在数字处理中进行,例如,二维数字滤波、轮廓校正,细节补偿频率微调、准确的彩色矩阵(线性矩阵电路),黑斑校正、g校正、孔阑校正、增益调整、黑电平控制及杂散光补偿、对比度调节等,这些处理都提高了图像质量。
数字特技是对视频信号本身进行尺寸、位置变化和亮,色信号变化的数字化处理,它能使图像变成各种形状,在屏幕上任意放缩,旋转等,这些是模拟特技无法实现的。还可以设计滤波器来滤除一些干扰信号和噪声信号等,使图像的清晰度更高,更好地再现原始图像。所有的信号和数据都是存储在DSP内部,由它内部产生的时钟模块和控制模块实现的。
4时基校正及系统控制
由于ADSP-21160内部各个模块的功能和处理时间不同,各模块之间存在一定延时,故需要进行数字时基校正,使存储器最终输出的数据能严格对齐,而不会出现信息的重叠或不连续。数字时基校正主要用于校正视频信号中的行,场同步信号的时基误差。首先,将被校正的信号以它的时基信号为基准写入存储器,然后,以TFT-LCD的时基信号为基准读出,即可得到时基误差较小的视频信号。同时它还附加了其他功能,可以对视频信号的色度、亮度、饱和度进行调节,同时对行、场相位、负载波相位进行调节,并具有时钟台标的功能。
控制模块主要负责控制时序驱动逻辑电路以管理和操作各功能模块,如显示数据存储器的管理和操作,负责将显示数据和指令参数传输到位,负责将参数寄存器的内容转换成相应的显示功能逻辑。内部的信号发生器产生控制信号及地址,根据水平和垂直显示及消隐计数器的值产生控制信号。此外,它还可以接收外部控制信号,以实现人机交互,从而使该电路的功能更加强大,更加灵活。
此外,ADSP21160的内部还设计了I2C总线控制模块,模拟FC总线的工作,为外部的具有I2C接口的器件提供SCLK(串行时钟信号)和SDA(双向串行数据信号)。模拟I2C工作状态如图5和图6所示。
系统软件实现
在软件设计如图7所示,采用Matlab软件计算出校正值,并以查找表的文件形式存储,供时序的调用。系统上电
开始,首先要完成ADSP-21160的一系列寄存器的设置,以使DSP能正确有效地工作。当ADSP-21160接收到有效的视频信号以后,根据外部控制信息确定Y值。为适应不同TFT-LCD屏对视频信号的显示,系统可以通过调整Y值,以调节显示效果到最佳。再如图4所示,对先前预存的文件进行查表,得到所需的矫正后的值,然后暂存等待下一步处理。系统还可以根据视频信号特点和用户需要完成一些图像的优化和特技,如二维数字滤波、轮廓校正、增益调整、对比度调节等。这些操作可由用户需求选择性使用。利用ADSP-21160还可以实现图像翻转、停滞等特技。最后进行数字时基校正,主要用于校正视频信号中的行、场同步信号的时基误差,使存储器最终输出的数据能严格对齐,而不会出现信息的重叠或不连续。除了以上所述的主要功能以外,ADSP-21160还根据时序控制信号,为灰度电压产生电路和TFT-LCD屏提供必要的控制信号。另外,ADSP-21160还能设置驱动通用I/O脚配置的LED灯,显示系统工作状态。
电路设计范文4
1.1电路振荡原理介绍弛豫振荡器电路如图1所示。假设节点Vswitch和Clock＿out输出是低电平，那么N4处于关闭状态，由P4和N5组成的反相器给电容C1充电，使节点Vramp电压升高。同时，N1的源极电位也成比例升高，也就是节点VR1电位升高，并产生了一个流过电阻R1的电流IR1，该电流同样流过N1。随着电流IR1的升高，由于恒流源P1的电流是一定值，造成流过N3的电流减少。N3将栅极和漏极短接，将流过的电流转换成电压。将N3设置工作在亚阈值区，则N3漏极电流与栅极及漏极电压的关系可以由亚阈值区电流公式决定［8］。随着电流的减少，N3的栅极和漏极电位降低，导致N2管关闭，电流源P2对节点Vswitch充电，并使其升至高电平。此时，电路达到另一个输出状态，缓冲器输出Clock＿out变成高电平，N4管导通，将节点VR1瞬间下拉，UR1为0。由于此时N5，N6不能将节点Vramp的电荷立即全部泄放，所以N1的栅极电位还很高，N1的VGS达到最大值，由P1产生的恒定电流全部流过N1，N4支路。N5，N6以恒定速度对电容C1放电，Vramp线性下降，电路处于稳定状态。随着N1的VGS的下降，流过其电流减小，流过N3的电流增加，使N3的栅极和漏极电位升高。当Vcompare升高到打开N2时，Vswitch降低到0V电位，电路达到另一个输出状态，Clock＿out跳变成低电位，完成循环。
1.2影响振荡器输出频率的因素标签工作的环境温度具有较大的变化范围，可能从负几十摄氏度到近一百摄氏度。根据第2．1节的推导，振荡器输出周期由电容和电阻决定。由于电容和电阻易受温度影响，尤其是CMOS工艺的电阻温度系数一般较大，因此，在设计电路时需考虑电容和电阻随温度的变化。参考文献［9，10］中所提及的温度补偿方法可以在理论上完全消除温度变化对输出的影响，达到由电阻和电容随温度偏移造成的频率温漂为0。但是，通常情况下，MOS管的工作特性会随温度变化，所以，在电路设计时，电阻的选择需综合考虑。标签芯片在向阅读器发送数据进行反向散射调制时，会在一段时间内接收不到电磁能量，时长从1μs到37．5μs。不同的无能量时段长度对芯片造成的影响不同，小到几个微秒的断电不会使电源管理模块提供给振荡器的电压源VDD发生波动。但是，最大37．5μs的断电时长则会造成振荡器工作电压VDD的下降，当标签再次获得能量时，振荡器工作电压恢复正常，造成电源电压抖动。同时，振荡器所用偏置电流也会发生波动。根据ISO／IEC18000－6C协议，通信过程中标签解码以及反向散射编码对时钟精度要求较严格，而RFID系统的基带数字部分可通过采用相对比值解码和区间分段分频控制方法对反向编码的通信速率进行控制，解决对基带时钟精度要求严格的问题。如前文所述，控制好温度等因素对电容值和电阻值的影响，即可解决振荡器输出频率不准的问题。换言之，输出频率可以偏离理想值，且在变化范围较小情况下，数字基带仍然可以正常工作。但是在设计模拟前端时，应当尽量减小振荡器的输出偏差。
2仿真结果及说明
采用SMIC0．18μmCMOS工艺模型，使用Cadence工具对电路进行设计，并采用Spectre仿真器模拟电路性能。仿真中，在理想电压源为1V，理想偏置电流为100nA，室温为25℃时，电源上电时间为5μs，瞬态仿真时长为300μs。振荡器频率为1．925MHz，功耗为0．9μW。图2所示为理想条件下的仿真输出波形和对其进行freq函数处理后的频率曲线，输出是稳定的周期方波，频率为1．925MHz。
2.1输出频率随温度的变化标签芯片需在宽范围环境温度下工作。图3所示为在理想电源电压和电流基准下电路输出频率随温度的变化曲线。
2.2频率随电源电压的变化由于工艺角的影响，电源管理模块输出给振荡器工作的电压源VDD可能会产生一些偏差，不是理想的1V。当标签芯片距离阅读器较远时，芯片获得能量较少，也可能出现VDD偏低的情况。图4给出了在室温下，偏置电流无偏移时，振荡器输出频率随电源电压变化的曲线。可以看出，VDD低于0．95V时，输出频率随VDD降低快速升高，VDD＝0．75V时，输出频率为1．978MHz；VDD＝0．95V时，输出频率出现最小值，为1．923MHz；VDD超过0．95V时，输出频率呈上升趋势，当VDD到达1．3V时，输出频率达到1．941MHz。该条件下，振荡器在0．75～1．3V电源电压下偏离理想频率小于3％。
2.3频率随输入偏置电流的变化与电压产生偏移的原因一样，偏置电流也会产生一定的偏移而影响振荡器的输出频率。图5给出了输出频率随偏置电流变化的曲线。仿真结果显示，偏置电流减少到90nA时，输出频偏小于目标3％以上；偏置电流增大到110nA时，输出频偏接近3％。
2.4电源电压与偏置电流纹波对输出频率的影响反向调制造成标签芯片接收不到能量的最大时间长度为37．5μs，这会使电源管理模块提供给振荡器的电压源和电流源产生相同频率的纹波，而输出频率的波动对数字基带的影响要大于稳定的频率偏差所带来的影响。当电压源降低100mV，偏置电流降低10nA时，得到了如图6所示的振荡器输出频率波动波形。图6中，输出频率的波谷是在电源电压和偏置电流都降低10％时产生的，最小值是1．864MHz；波形的最大值是1．926MHz，是电源电压和输入电流正常时的输出频率。此时，输出频率的相对误差为1．64％。
2.5仿真结果说明采用温度补偿方法只是将电阻和电容的温度特性考虑在内，但并没有综合考虑受温度影响的MOS管的工作特性。图3中显示曲线的频率随温度变化很小，满足标签芯片在不同温度下工作的要求。振荡器采用弛豫结构的目的之一是尽量避免电源电压值对振荡频率的影响，图4中的结果显示，该振荡器允许VDD从0．75V到1．3V变化。VDD小于0．75V时，频率明显增加，主要是P2产生的电流对节点Vswitch充电时Vswitch的电压变化幅度减小，导致充电过程缩短、电路循环周期变短、频率增加。为了满足低功耗要求，电路中各条支路的电流都设置得较小，因此，在偏置电流变化时，由P1，P2，P3产生的电流对各个节点的充电过程会明显变化。电流变大时，充电过程加快；电流变小时，充电过程变长。在低功耗时，偏置电流的影响大于工作电压。工作电压和偏置电流的波动和它们发生稳定偏移对输出频率的影响是不同的。由于此系统中数字基带可以处理时钟频率小偏移所产生的问题，但是不能处理时钟波动引发的误差，所以，振荡器对输出频率的波动要求很严格。在本文3．4小节所提到的条件下，该弛豫振荡器输出频率的相对波动很小，小于系统要求的2．5％。
电路设计范文5
关键词：分频 滤波 移相 方波合成
中图分类号：TN710
文献标识码：A
文章编号：1007-3973（2012）008-047-02
1 方案设计与论证
1.1 方波振荡电路设计
用NE555集成芯片外接电阻电容产生方波信号，能够满足设计的频率需要，该波的频率可以通过调节555定时器电路的放电电阻来进行调节。该电路具有成本低廉，频率可调，上升沿陡的特点，故本设计采用该方法实现方波振荡电路。
1.2 分频器设计
在该部分电路设计时，设计者考虑了几个问题：首先，信号波形要纯净，频率成份清楚；其次，就是信号输出的占空比最好是50%，采用计数器电路可方便有效地实现分频功能。在功能上能够满足需要且电路简单，因此决定采用计数器74LS161和74LS74芯片实现分频功能，最后得到占空比为50%的方波，故选择该方案实现分频。
1.3 滤波器设计
滤波单元电路完成的功能是将分频后的方波信号转化成相应频率的无失真的正弦信号。要充分考虑滤波器过渡带、衰减带特性。
方案一：无源滤波。
RC无源滤波器具有电路简单，抗干扰性强，较好的低频性能，但是RC参数计算较为困难，在滤波特性上与有源滤波相比有一定差距。
方案二：有源滤波器。
有源滤波电路是指使用放大器实现滤波功能。有源滤波能够滤除谐波，同时还可以动态补偿无功功率。其优点是反映动作迅速，滤除谐波可达到95％以上，补偿无功细致，故采用此方案。
1.4 移相器设计
方案一：RC移相网络。
电路结构简单，但移相的同时会引起幅度较大衰减，需增加增益补偿电路，且参数调节较困难。
方案二：有源全通滤波器。
方案二电路结构较无源网络复杂，但在移相的同时不会引起幅度衰减，可省去增益补偿电路，故选用方案二。
1.5 加法器设计
该单元是将调相后的几路信号进行叠加，得到需要的波形信号。故直接选择反相加法器实现该功能。
2 理论分析与计算
2.1 方波信号的分解与合成
周期信号是由一个或几个、乃至无穷多个不同频率的谐波叠加而成的，因此，周期信号可以分解成多个乃至无穷多个谐波信号。方波信号的傅里叶级数展开如下：
(1)
在理想情况下，方波的偶次谐波应该无输出信号，始终为零电平，奇次谐波中的一、三、五次谐波的幅度比为1：（1/3）：（1/5）。信号源输出300KHz的方波信号经过分频滤波电路后可以得到10KHz、30KHz、50KHz的方波，其计算公式表示如下：
(2)
频率为10KHz的正弦波信号的峰峰值为6V，频率为30KHz的正弦波信号的峰峰值为2V，频率为50KHz的正弦波信号的峰峰值为1.2V，则合成后的方波峰峰值为5V。
2.2 滤波器电路
10kHz方波滤出10kHz的正弦波，设滤波器指标为：通带截止频率 ，阻带截止频率 ，通带纹波，阻带衰减 ，选用Butterworth低通滤波器，所需阶数
取。
截止频率
选用Sallen-Key拓扑结构，如图1所示。
用FilterSolutions设计三阶Butterworth低通滤波器，类似地，可以分别设计30kHz、50kHz方波的滤波电路。
2.3 有源全通移相器
电路结构如图2所示。
理论计算：
取，则
令，则
理论上调节R可以实现0-180暗南嘁疲谌〉缏凡问保蟮囊葡喾段Щ嵋晕任郏岷鲜导是榭觯畔瓤悸蔷龋碦、C取值相对较小，当需要较大范围的移相（如180埃┦保右患斗聪嗥鳎缤·所示。
2.4 反相加法电路
把3个输入信号（Vi1、Vi2、Vi3）同时加到运放的反相端，其输入输出电压的关系为：
当R1=R2=R3=5K时，则有
若令Rf =5K，则
3 电路测试及结果
3.1 调试过程
采用分级调试的方法，先调试方波振荡电路、分频器、巴特沃斯滤波器和加法器等各个模块都正常工作。紧接着分别调试各个部分最优后进行整体调试。
3.2 测试结果
将各模块调好后，用示波器观察电路最后输出，得输出波形如图4，达到设计要求。
4 设计总结
综合上述测试结果，本设计较好的完成设计要求。采用普通的运算放大器，完成了300KHz方波信号源电路，30分频电路、10分频电路和6分频电路，10KHz、30KHz、50KHz低通滤波电路及移相电路，方波和三角波合成电路的设计和制作。通过测试，获得了符合设计要求的正弦波信号和合成方波信号。
参考文献：
[1] 阎石.数字电子技术基础(第五版)[M].北京:高等教育出版社,2006.
电路设计范文6
【关键词】USB虚拟网卡；USB协议；ARM
1.引言
随着PC的普及和信息网络的大发展，上网的人越来越多，也越来越依赖网络给自己工作生活带来便捷。同时无线网络进一步的发展，我们几乎不受限制的随时随地接入互联网浏览信息、电子邮件、下载文件和听音乐等等网络活动。于是我们会时常碰到这种情况，当两人同时上网时，常常用一个账号共享上网了。从而电脑组建成小型网络互访就成为必要了，便出现了多种互联方式。早期的串并口互联、网卡互联、红外互联，WIFI互联和蓝牙互联等。由于各自使用条件速度等原因，相对较早的联机速度慢，己经不用了。目前主流使用网卡联机。这种网卡采用PCI插槽，用RJ45水晶头连接，传输距离远。但是当PC没有网卡时，当笔记本互联时，当互联共享上网时，当小设备需要联网时，总会出现不方便安装网卡，或成本较大，或空间受限的原因不适合用网卡互联。此时，我们可以考虑选用USB网卡联机，以满足需求。USB是目前计算机与外设上普遍采用的标准，其具有传输速率高、连接灵活、使用方便和可独立供电等特性。所以，利用USB新型接口联机无疑是一个全新开始，以其USB的优点必将受人们欢迎。
2.USB双机互联的基本原理
USB双机互联设备，其基本原理就是利用一个两端都是USB接口的Host-Host桥模拟以太网卡实现联网功能，通过这个带网络协议的处理芯片，两台互连的电脑工作时就跟用双网卡连接时的工作状态一样。USB双机互联设备使用起来非常简单，特别是现在大家都使用Windows XP的操作系统，只需分别插在两台电脑的USB口，系统提示找到新硬件，安装驱动程序后设置“USB网络连接”的IP，就可以使用了。
USB双机互联是利用USB联网线把它们以连接起来，可以网络互访。USB联网线的实质是：“1条USB联网线=2块网卡+l条网线”，因此它可见理解为“不需要网卡就能联机的一种通信线”。但其实USB联网线并不是一条双头USB线这么简单，它内部是含有芯片电路的，其基本原理就是利用一个两端都是USB接口的Host-Host桥模拟以太网卡实现联网功能，通过这个带网络协议的处理芯片，两台互连的电脑工作时就跟用双网卡连接时的工作状态一样。它可以完成具备网卡连接起来的网络的所有功能（比如文件共享、联网对战、共享上网），不过一般都是USB1.1的，速度最多12Mbps，相当于I00Mbps网卡的速度。USB设备支持即插即用和热插拔功能。所以，随时都可以将它插入计算机的USB接口上。此时，计算机就会自动分配地址，用户不需要进行任何物理参数的设置。并且USB设备的连接可以在开机状态下直接进行，不需要关闭计算机的电源。USB网络互联安装很简单，先装上USB连接电缆的驱动程序，并且安装线缆指定的软件模拟包，然后重启计算机，插上线缆，配置好对等网的协议就可以了。表1给出了各种接口互联的对照情况。
3.USB设备配置
当驱动程序加载时，主机开始给USB设备分配设备地址。这一步是主机通过设置USB设备地址请求命令完成的。当USB设备收到该命令，就设置自己的地址，不在使用默认地址O。当USB设备驱动程序加载之后，系统就开始从驱动程序的入口地址函数DriverEntry（）来执行，以初始化设备驱动程序对象，建立设备对象，初始化硬件设备等。USB设备的配置，就在初始化硬件对象时发生的。设备的配置其实就是根据设备配置的信息，使能设备相关功能特性的过程。而USB设备的配置信息存在于设备固件程序中，主机必须通过请求配置描述符命令来获得。下面就是DDK为USB设备定义的配置描述符结构体。
从这个数据结构中，我们发现，配置有编号，配置有接口。所以，一个USB设备可有多个配置描述符，每个配置又支持多个接口。接口信息是通过接口描述符来确定的，是对USB设备端点功能的汇集总括，一个USB接口可以视为一个逻辑设备。那么，就存在这样的问题，对于多配置，多接口的设备怎样来配置？当然，是根据设备的逻辑功能来选择所需的配置和接口。具体做法是在驱动程序中要指明配置情况，配置号和接口等。这样，当配置请求命令执行后，设备便配置成所需的功能了。但是，要切忌配置只能进行一次。
4.接口电路设计
4.1 原理图设计
通过前面分析对比，确定使用工DE接口线扩展USB接口。由于原理图设计简单，这里仅把设计时应该注意的事项列举出来供参考。设计时应注意以下几条原则：
（1）在D+上拉1.5K电阻以支持USB全速传输。
（2）若要采用中断方式，则需接入中断线。
（3）EOT_N引脚通过电阻接入VBUS，以正确检测USB连接。
（4）芯片电源应加退祸电容，一般为0.luF。
（5）在D+/D一线上应串接200。
（6）ALE引脚接地。
4.2 PCB版图设计
这是设计电路的最后一个环节，不仅要考虑电磁兼容、信号完整，而且还需要考虑制作工艺水平等。下面就给出部分关键的版图设计原则：
（1）封装选择，电阻电容均采用非贴片器件。
（2）对于库中没有的封装按文档尺寸画出封装，1英寸=2.54毫米。
（3）采用双层板较好走线，选择合理的禁止布线区。
（4）接口器件应布在四周，便于连接美观为好。
（5）核心芯片优先布局，根据参考原理图信号流向安排主要元器件。
（6）插针应做到便于拔插。
（7）布线遵循电源线、信号线、地线的先后顺序，可快速布线。
（8）所有的连线尽量采用做到短、粗、直线。
（9）输入和输出及相邻两层的导线应避免平行。
（10）数据线和地址线需平行走线。
（11）读写、中断线、复位线和片选线最好用地线保护起来。
（12）晶体振荡器下面不走线，外壳接地，时钟线尽量短，地线保护。
（13）布线后，进行设计规则检查和信号完整性分析。
4.3 电路焊接
拿到一块电路板，焊接时也要遵循一些要求，不然会事倍功半。一般来说，从内到外来焊接，先焊接贴片集成电路，然后是位置较低的元件，最后才焊接边缘的接口器件。
5.结论
本文是针对两台PC联机的情况而展开论述的。虽通过了简单测试，但与实际的应用相差深远，还需解决更多的具体问题。所以，难点越多，论文观点也要不断充实完善。目前，USB互联应用有有线到无线发展，低速到高速，大型到小型等层出不穷。每一样应用都在某种程度上需要理论创新和技术创新。所以，值得研究的东西还很多。
参考文献
[1]肖踞雄，翁铁成，宋中庆.USB技术及应用设计[M].北京：清华大学出版社，2003.
[2]邓斌，赵丹.利用USB2.0接口实现微机互联的芯片设计[J].电脑开发，2004，17（5）：32-33.
[3]王舜燕，吴帆等.USB OTG设备互联方案的设计与实现[J].计算机与数字工程，2006，34（7）：116-119.
[4]徐小涛，高脉洪等.WUSB的数据传输机制研究[J].新技术，2009，2：20-23.
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