基于DDS的信号源设计毕业设计论文(5)

2019-03-03 23:15

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3外接电阻RE,对差分放大器T5,T6产生电流负反馈,可调节乘法器的信号增益,扩展输入电压Vy的线形动态范围,引脚14为负电源端(双电源供电时)或接地端(单电源供电时),引脚5外接R5,用来调节偏置电流I5及镜像电流IO的值。 3.3.2 MC1496静态工作点的设置 (1)静态偏置电压的设置

静态偏置电压的设置应保证各个晶体管工作放大状态,即晶体管的集-基极间的电压应大于或等于2V,小于或等于最大允许工作电压。根据MC1496的特性参数,对于图3.4所示的内部电路,在应用时,静态偏置电压应满足下列关系: V8?V10,V1?V4,V6?V12 (3.5) 15V?(V6?V8)?2V 15V?(V8?V1)?2.7V

(2)静态偏置电流的确定

静态偏置电流主要由恒流源I0的值来确定。当器件为单电源工作时,因脚14接地,5脚通过一电阻R5接正电源?VCC(?VCC的典型值为+12V),由于I0是I5的镜像电流,所以改变电阻R5可以调节I0的大小,即

I0?I5?VCC?0.7V (3.7)

R5?500?

(3.6)

15V?(V?V51)?2.7V

当器件为双电源工作时,引脚14接负电源?VEE(一般接-8V),5脚通过电阻R5接地,因此,改变R5也可以调节I0的大小,即

I0?I5??VEE?0.7VR5?500? (3.8)

根据MC1496的性能参数,器件的静态电流应小于4mA,一般取I0?I5=1mA左右。 器件的总毫散功率可由下式估算:

PD?2I5(V6?V14)?I5(V5?V14) (3.9)

PD应小于器件的最大允许毫散功率(33mW)。

3.3.3 MC1496在振幅调制中的应用

振幅调制就是使载波信号的振幅随调制信号的变化规律而变化。通常载波信号为高频信号,调制信号为低频信号。设载波信号的表达式为:

vc(t)=Vcmcosωct (3.10)

调制信号的表达式为:

vΩ (t)=VΩmcosΩt (3.11)

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则调幅信号的表达式为:

vo(t)= Vcm(1+mcosΩt) cosωct

= Vcmcosωct+1/2mVcmcosωc+Ω)t+1/2mVcmcos(ωc-Ω)t (3.12) 式中,m为调制指数,m=VΩm/Vcm;Vcmcosωct为载波信号;1/2mVcmcosωc+Ω)t为上边带信号;1/2mVcmcos(ωc-Ω)t为下边带信号。它们的波形及频谱如图3.4所示:

图3.5 a.调幅波波形 b.调幅波频谱

由图可见,调幅波中的载波分量占很大的比重,因此,信息传输效率较低,称这种调幅为有载波调制。为提高信息传输效率,广泛采用抑制载波的双边带或单边带振幅调制。双边带调幅波的表达式为:

vo(t)= 1/2mVcmcosωc+Ω)t+1/2mVcmcos(ωc-Ω)t (3.13)

单边带调幅波的表达试为:

vo(t)= 1/2mVcmcosωc+Ω)t (3.14) 或vo(t)= 1/2mVcmcos(ωc-Ω)t (3.15) MC1496构成的振幅调制器电路如图3.5所示。其中,载波信号vc经高频耦合电容C2从10脚(vx端)输入,C3为高频旁路电容,使8脚交流接地;调制信号vΩ经低频耦合电容C1从1脚(vy端)输入,C4为低频旁路电容,使4脚交流接地。调幅信号vo从12脚输出。采用双电源供电方式,所以5脚的偏置电阻R5接地,由式(3.12)可计算静态偏置电流I5或I0,即

I5?I0??VEE?0.7VR5?500??1mA (3.16)

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图3.6 MC1496构成的调幅器

脚2和3间接入负反馈电阻RE,以扩展调制信号v?的线形动态范围,RE增大,

线形范围增大,但乘法器的增益随之减小。

电阻R5,R7,R8及RC1,RC2提供静态偏置电压,保证乘法器内部的各个晶体管工作在放大状态,所以阻值的选取应满足式(3.5),(3.6)的要求。对于图3.5所示电路参数,静态时(vc=v?=0),测量其间各引脚的电压如下:

引脚 8 10 1 4 6 12 2 3 5 7 14 电压/V 6.0 6.0 0.0 0.0 8.6 8.6 –0.7 –0.7 –6.8 0.0 –8.0 R1,R2

与电位器RP组成平衡调节电路,改变RP的值可以使乘法器实现抑制载波

的振幅调制或有载波的振幅调制,操作过程如下: (1)抑制载波振幅调制

vc端输入载波信号v?(t),其频率fc=5MHz,峰-峰值Vop?p=40mV(可以根据器件性能,增大)。vy端输入调制信号v?(t),其频率f?=1KHz,先使峰-峰值V?p?p=0。调节RP,使输出v0=0(此时V4=V1)。再逐渐增加V?p?p,则输出信号v0(t)的幅度逐渐增大。由于器件内部参数不可能完全对称,致使输出波形出现载波漏信号。脚1和4分别接电阻R3和R4,以抑制载波漏信号和改善温度性能。如果v0的波形上,下不对称,则可在

R3或R4或8脚的支路中串入100?电位器,调节该电位器即可改善波形对称性。

(2)有载波振幅调制

vx端输入载波信号vc(t), fc=40mV. V?p?p=0时,调节平衡电位器RP,使输出信号vo(t)中有载波输出,此时,Vop?p约十几毫伏(此时V1? V4)。再从vy端输入调制信号v?,其f?=1KHz,当V?p?p由零逐渐增大时,则输出信号v0(t)的幅度发生变化,当V?p?p为几百毫伏时,调幅系数

m=

Vmmax?Vmmin (3.17)

Vmmax?Vmmin式中,Vmmax为调幅波幅度的最大值;Vmmin为调幅波幅度的最小值。

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3.4 键盘与显示模块设计 LCD

为了更好的做到人机交互,我们设计了键盘与显示模块,以便使频率方便可调和并准确,快速的在LCD上显示。这就要求设计好键盘与显示部分。

键盘我们采用4?4开关量键盘,这样可以按步进方式来提高或减低所选频率。如图4.5所示,上面8个是高4位步进增或减,其中S1,S2,S3,S4是频率增加,S5,S6,S7,S8是频率减小;下半部分是低4位步进增或减,其中S9,S10,S11,S12是频率增加,S13,S14,S15,S16是频率减小。

图3.6 4?4开关量键盘

而液晶显示模块是将液晶显示器件与控制、驱动电路和PCB线路板装配在一起的组件。它可以直接与计算机联接。这种模块使用时,除应注意一般液晶显示器件使用时的注意事项外,还应在装配、使用时注意以下事项。

(1) 处理保护膜 在装好的模块成品液晶显示器件表面贴有—层保护膜,以防在

装配时沾污显示表面,在整机装配结束前不得揭去,以免弄脏或沾污显示面。

(2)加装衬垫 在模块与前面板之间最好加装一个约0.1mm左右的衬垫。面板还应保持绝对平整,以保证在装配后不产生扭曲力,并提高抗振性能。 (3)严防静电模块中的控制、驱动电路是低压、微功耗的CMOS电路,极易被静电击穿,而人体有时会产生高达几十伏或上百伏的高压静电,所以,在操作、装配、以及使用中都应极其小心,要严防静电。为此: · 不要用手随意去摸外引线、电路板上的电路及金属框。 · 如必须直接接触时,应使人体与模块保持同一电位,或将人体良好接地。 · 焊接使用的烙铁必须良好接地,没有漏电。 · 操作用的电动改锥等工具必须良好地接地,没有漏电。 · 不得使用真空吸尘器进行清洁处理。因为它会产生很强的静电。 · 空气干燥,也会产生静电,因此,工作间湿度应在RH60%

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以上。 · 地面、工作台、椅子、架子、推车及工具之间都应形成电阻接触,以保持其在相同电位上,否则也会产生静电。 · 取出或放回包装袋或移动位置时,也需格外小心,不要产生静电。不要随意更换包装或合弃原包装。 · 静电击穿是一种不可修复的损坏,务必注意,不可大意。 (4)装配操作时的注意事项 · 模块是经精心设计组装而成的,请勿随意自行加工、修整。 · 金属框爪不得随意扭动、拆卸。 · 不要随意修改加工PCB板外形、装配孔、线路及部件。 · 不得修改导电胶条。 · 不要修改任何内部支架。 · 不要碰、摔,折曲、扭动模块。

(5)焊接在焊接模块外引线、接口电路时,应按如下规程进行操作。 · 烙铁头温度小于280oC。 · 焊接时间小于3~4S。 · 焊接材料:共晶型、低熔点。 · 不要使用酸性助焊剂。 · 重复焊接不要超过3次,且每次重复需间隔5分钟。

(6) 模块的使用与保养 · 模块使用接入电源及断开电源时,必须在正电源(5±0.25V)稳定接人后,才能输入信号电平。如在电源稳定接人前,或断开后就输人信号电平,将会损坏模块中的集成电路,使模块损坏。 · 点阵模块是高路数液晶显示器件,显示时的对比度、视角与温度、驱动电压关系很大。所以应调整Vee至最佳对比度、视角时为止。如果Vee调整过高,不仅会影响显示,还会缩短液晶示器件的寿命。 · 在规定工作温度范围下限以下使用时,显示响应很慢,而在规定工作温度范围上限上使用时,整个显示面又会变黑,这不是损坏,只需恢复规定温度范围,一切又将恢夏正常。 · 用力按压显示部位,会产生异常显示。这时切断电源,重新接入,即可恢复正常。 · 液晶显示器件或模块表面结雾时,不要通电工作,因为这将引起电极化学反应,产生断线。 · 长期用于阳光及强光下时,被遮部位会产生残留影像。

(7) 模块的存储 若长期(如几年以上)存储,我们推荐以下方式: · 装入聚乙稀口袋(最好有防静电涂层)并将口封住。 · 在-10~+35℃之间存储。 · 放暗处,避强光。 · 决不能在表面压放任何物品。 · 严格避免在极限温/湿度条件下存放。特殊条件下必须存放时,也可在40℃、85%RH时,或60℃,小于60%RH条件下存放,但不宜超过168小时。运输: LCD及LCM在运输途中不能剧烈震动或跌落,不能有外力压迫,并且无水、无尘也无日光直射。 制作高频电路PCB板注意事项

4 软件设计

4.1 软件实现思想

单片机完成对AD9851的控制和人机交互。40位数据分五次发送,系统以键盘为


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