電路設(shè)計(jì)論文匯總十篇

序論：好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇電路設(shè)計(jì)論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

2設(shè)計(jì)方案

2.1總體方案根據(jù)系統(tǒng)要求，所設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)具有將5V電壓升至200V的能力，實(shí)踐中常采用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為DC－DC升壓變換器的電路以實(shí)現(xiàn)升壓［9－10］，但對于復(fù)雜的數(shù)字微流控系統(tǒng)采用該方式會(huì)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電路的體積過于龐大。為縮小電路體積以節(jié)省實(shí)驗(yàn)空間，提出了使用集成芯片搭建的高度集成化驅(qū)動(dòng)電路，電路結(jié)構(gòu)如圖3所示。計(jì)算機(jī)通過由軟件LabVIEW搭建的窗口界面向驅(qū)動(dòng)電路中的單片機(jī)發(fā)送128路方波輸出的電壓幅度和頻率信息，單片機(jī)對計(jì)算機(jī)發(fā)送的指令進(jìn)行解析，然后以特定時(shí)間間隔向32通道D／A芯片發(fā)送相應(yīng)的方波電壓信息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)指定頻率和幅度的方波輸出。

2.2單片機(jī)設(shè)計(jì)的電路中所使用的單片機(jī)為PIC24H，該系列單片機(jī)是美國微芯科技公司推出的十六位精簡指令集微控制器，具有高速度、低工作電壓、低功耗等特點(diǎn)，以及較大的輸出驅(qū)動(dòng)能力和較強(qiáng)的計(jì)算能力。PIC24H的主要任務(wù)為：接收由計(jì)算機(jī)輸入的電壓幅值與頻率信息，根據(jù)頻率計(jì)算出方波周期，然后每半個(gè)周期時(shí)間向D／A芯片分別發(fā)送輸出方波最大和最小電壓幅值指令，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)特定電壓幅值和頻率的方波輸出。電路連接時(shí)，將USB芯片輸出端口D0～D7，以及RD、WR、TXE和RXF分別與單片機(jī)任意I／O口相連接，實(shí)現(xiàn)從USB芯片并行I／O接口的數(shù)據(jù)讀取；將D／A芯片輸入端口SCLK、DIN、SYNC分別與單片機(jī)其他空余I／O口相連接，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對D／A芯片輸出的控制，電路連接原理框圖如圖4所示。驅(qū)動(dòng)電路使用USB接口芯片可實(shí)現(xiàn)完成USB串行總線和8位并行FIFO接口之間的相互協(xié)議轉(zhuǎn)換。其優(yōu)點(diǎn)在于，對于開發(fā)者只需熟悉單片機(jī)編程及簡單的VC編程，而無需考慮固件設(shè)計(jì)以及驅(qū)動(dòng)程序的編寫，從而能大大縮短USB外設(shè)產(chǎn)品的開發(fā)周期。

2.3USB接口芯片的設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路中的USB接口芯片選用FT245R，該芯片是由FTDI公司推出的第二代USB接口芯片，與其他芯片相比，應(yīng)用FT245R芯片進(jìn)行USB外設(shè)開發(fā)，只需熟悉單片機(jī)編程及簡單的VC編程，而無需考慮固件設(shè)計(jì)以及驅(qū)動(dòng)程序的編寫，從而能大大縮短USB外設(shè)產(chǎn)品的開發(fā)周期。此外，F(xiàn)T245R支持USB2．0規(guī)范，滿足項(xiàng)目需求。FT245R芯片可實(shí)現(xiàn)USB接口與并行I／O接口之間數(shù)據(jù)的傳輸。USB收發(fā)器從計(jì)算機(jī)接受USB串行數(shù)據(jù)后，由串行接口引擎將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)，儲存在FIFO接收緩沖區(qū)，當(dāng)讀取信號為低時(shí)，就將接收緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)送到并行輸出數(shù)據(jù)線上。考慮電磁兼容性設(shè)計(jì)，在USB接口的電源端連接一個(gè)磁珠，以減少設(shè)備的噪聲和USB電纜輻射對芯片產(chǎn)生的電磁干擾。

2.4D／A的配置及電源設(shè)計(jì)電路中使用的32通道D／A芯片最高輸出電壓為200V，精度為14bit，滿足每路輸出電壓幅值和精度的要求。電路的128通道輸出可由4片A／D芯片實(shí)現(xiàn)。A／D芯片的輸出電壓由單片機(jī)控制，由于單片機(jī)PIC24H與A／D芯片都支持SPI協(xié)議，因此本電路使用SPI接口傳輸完成單片機(jī)和A／D之間的通信。A／D芯片要實(shí)現(xiàn)0～200V范圍內(nèi)的電壓輸出，需要配置－5V、4．096V、5V和200V，而電路只有5V直流供電，因此需將5V轉(zhuǎn)換為－5V、4．096V和200V。設(shè)計(jì)的電路中分別選用相應(yīng)的升壓芯片完成電壓的轉(zhuǎn)換。

3電路制作

根據(jù)上述設(shè)計(jì)方案，選取合適的芯片，制作完成該驅(qū)動(dòng)電路，電路如圖5所示。向該電路輸入相應(yīng)的輸出電壓指令，測得在0～180V的范圍內(nèi)，實(shí)際輸出電壓和期望輸入電壓之間的誤差基本小于0．1V，滿足設(shè)計(jì)要求。所設(shè)計(jì)的電路在15V、50V、75V、125V、175V這5個(gè)采樣點(diǎn)上相應(yīng)的輸入－輸出數(shù)據(jù)如表1所示。在0～180V的輸出范圍內(nèi)，等間隔的選擇180個(gè)點(diǎn)，獲得輸入指令和輸出電壓之間的關(guān)系曲線如圖6所示，電路的輸出電壓在0～200V范圍內(nèi)均與輸入電壓指令相符。實(shí)驗(yàn)中的數(shù)字微流控芯片需要實(shí)現(xiàn)對液滴的基本操作，其方法為對液滴移動(dòng)路線上的電極依次通電，所加電壓為交流電壓。交流電壓可以通過在指定時(shí)刻對D／A芯片輸入相關(guān)輸出電壓信息，從而獲得所需交流電壓輸出。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，所制作的電路可以實(shí)現(xiàn)對數(shù)字微流控芯片上液滴的控制。液滴移動(dòng)如圖7所示。

篇（2）

本文實(shí)現(xiàn)了將VGA接口信號轉(zhuǎn)換到模擬液晶屏上顯示的驅(qū)動(dòng)電路,采用ADI公司的高性能DSP芯片ADSP—21160來實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電路的主要功能。

硬件電路設(shè)計(jì)

AD9883A是高性能的三通道視頻ADC可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)對RGB三色信號的實(shí)時(shí)采樣。系統(tǒng)采用32位浮點(diǎn)芯片ADSP-21160來處理數(shù)據(jù),能實(shí)時(shí)完成伽瑪校正、時(shí)基校正,圖像優(yōu)化等處理,且滿足了系統(tǒng)的各項(xiàng)性能需求。ADSP-21160有6個(gè)獨(dú)立的高速8位并行鏈路口,分別連接ADSP-21160前端的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD9883A和后端的數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片ADV7125。ADSP-21160具有超級哈佛結(jié)構(gòu),支持單指令多操作數(shù)(SIMD)模式,采用高效的匯編語言編程能實(shí)現(xiàn)對視頻信號的實(shí)時(shí)處理,不會(huì)因?yàn)樘幚頂?shù)據(jù)時(shí)間長而出現(xiàn)延遲。

系統(tǒng)硬件原理框圖如圖1所示。系統(tǒng)采用不同的鏈路口完成輸入和輸出,可以避免采用總線可能產(chǎn)生的通道沖突。模擬視頻信號由AD9883A完成模數(shù)轉(zhuǎn)換。AD9883A是個(gè)三通道的ADC,因此系統(tǒng)可以完成單色的視頻信號處理,也可以完成彩色的視頻信號處理。采樣所得視頻數(shù)字信號經(jīng)鏈路口輸入到ADSP-21160,完成處理后由不同的鏈路口輸出到ADV7125,完成數(shù)模轉(zhuǎn)換。ADV7125是三通道的DAC,同樣也可以用于處理彩色信號。輸出視頻信號到灰度電壓產(chǎn)生電路,得到驅(qū)動(dòng)液晶屏所需要的驅(qū)動(dòng)電壓。ADSP-21160還有通用可編程I/O標(biāo)志腳,可用于接受外部控制信號,給系統(tǒng)及其模塊發(fā)送控制信息,以使整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定有序地工作。例如,ADSP-21160為灰度電壓產(chǎn)生電路和液晶屏提供必要的控制信號。另外,系統(tǒng)還設(shè)置了一些LED燈,用于直觀的指示系統(tǒng)硬件及DSP內(nèi)部程序各模塊的工作狀態(tài)。

本設(shè)計(jì)采用從閃存引導(dǎo)的方式加載DSP的程序文件,閃存具有很高的性價(jià)比,體積小,功耗低。由于本系統(tǒng)中的閃

存既要存儲DSP程序,又要保存對應(yīng)于不同的伽瑪值的查找表數(shù)據(jù)以及部分預(yù)設(shè)的顯示數(shù)據(jù),故選擇ST公司的容量較大的M29W641DL,既能保存程序代碼,又能保存必要的數(shù)據(jù)信息。

圖2為DSP與閃存的接口電路。因?yàn)椴捎?位閃存引導(dǎo)方式,所以ADSP-21160地址線應(yīng)使用A20-A0,數(shù)據(jù)線為D39—32,讀、寫和片選信號分別接到閃存相應(yīng)引腳上。

系統(tǒng)功能及實(shí)現(xiàn)

本設(shè)計(jì)采用ADSP-21160完成伽瑪校正、時(shí)基校正、時(shí)鐘發(fā)生2S、圖像優(yōu)化和控制信號的產(chǎn)生等功能。

1伽瑪校正原理

在LCD中,驅(qū)動(dòng)IC/LSI的DAC圖像數(shù)據(jù)信號線性變化,而液晶的電光特性是非線性,所以要調(diào)節(jié)對液晶所加的外加電壓,使其滿足液晶顯示亮度的線性,即伽瑪(Y)校正。Y校正是一個(gè)實(shí)現(xiàn)圖像能夠盡可能真實(shí)地反映原物體或原圖像視覺信息的重要過程。利用查找表來補(bǔ)償液晶電光特性的Y校正方法能使液晶顯示系統(tǒng)具有理想的傳輸函數(shù)。未校正時(shí)液晶顯示系統(tǒng)的輸入輸出曲線呈S形。伽瑪表的作用就是通過對ADC進(jìn)來的信號進(jìn)行反S形的非線性變換,最終使液晶顯示系統(tǒng)的輸入輸出曲線滿足實(shí)際要求。

LCD的Y校正圖形如圖3所示,左圖是LCD的電光特性曲線圖,右圖是LCD亮度特性曲線和電壓的模數(shù)轉(zhuǎn)換圖。

2伽瑪校正的實(shí)現(xiàn)

本文采用較科學(xué)的Y校正處理技術(shù),對數(shù)字三基信號分別進(jìn)行數(shù)字Y校正(也可以對模擬三基信號分別進(jìn)行Y校正)。在完成v校正的同時(shí),并不損失灰度層次,使全彩色顯示屏圖像更鮮艷,更逼真,更清晰。

某單色光Y調(diào)整過程如圖4所示,其他二色與此相同。以單色光v調(diào)整為例:ADSP-21160首先根據(jù)外部提供的一組控制信號,進(jìn)行第一次查表,得到Y(jié)調(diào)整系數(shù)(Y值)。然后根據(jù)該Y值和輸入的顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行第二次查表,得到經(jīng)校正后的顯示數(shù)據(jù)。第一次查表的Y值是通過外部的控制信號輸入到控制模塊進(jìn)行第一次查表得到的。8位顯示數(shù)據(jù)信號可查表數(shù)字0～255種灰度級顯示數(shù)據(jù)(Y校正后)。

3圖像優(yōu)化

為了提高圖像質(zhì)量,ADSP-21160內(nèi)部還設(shè)計(jì)了圖像效果優(yōu)化及特技模塊,許多在模擬處理中無法進(jìn)行的工作可以在數(shù)字處理中進(jìn)行,例如,二維數(shù)字濾波、輪廓校正,細(xì)節(jié)補(bǔ)償頻率微調(diào)、準(zhǔn)確的彩色矩陣(線性矩陣電路),黑斑校正、g校正、孔闌校正、增益調(diào)整、黑電平控制及雜散光補(bǔ)償、對比度調(diào)節(jié)等,這些處理都提高了圖像質(zhì)量。

數(shù)字特技是對視頻信號本身進(jìn)行尺寸、位置變化和亮,色信號變化的數(shù)字化處理,它能使圖像變成各種形狀,在屏幕上任意放縮,旋轉(zhuǎn)等,這些是模擬特技無法實(shí)現(xiàn)的。還可以設(shè)計(jì)濾波器來濾除一些干擾信號和噪聲信號等,使圖像的清晰度更高,更好地再現(xiàn)原始圖像。所有的信號和數(shù)據(jù)都是存儲在DSP內(nèi)部,由它內(nèi)部產(chǎn)生的時(shí)鐘模塊和控制模塊實(shí)現(xiàn)的。

4時(shí)基校正及系統(tǒng)控制

由于ADSP-21160內(nèi)部各個(gè)模塊的功能和處理時(shí)間不同,各模塊之間存在一定延時(shí),故需要進(jìn)行數(shù)字時(shí)基校正,使存儲器最終輸出的數(shù)據(jù)能嚴(yán)格對齊,而不會(huì)出現(xiàn)信息的重疊或不連續(xù)。數(shù)字時(shí)基校正主要用于校正視頻信號中的行,場同步信號的時(shí)基誤差。首先,將被校正的信號以它的時(shí)基信號為基準(zhǔn)寫入存儲器,然后,以TFT-LCD的時(shí)基信號為基準(zhǔn)讀出,即可得到時(shí)基誤差較小的視頻信號。同時(shí)它還附加了其他功能,可以對視頻信號的色度、亮度、飽和度進(jìn)行調(diào)節(jié),同時(shí)對行、場相位、負(fù)載波相位進(jìn)行調(diào)節(jié),并具有時(shí)鐘臺標(biāo)的功能。

控制模塊主要負(fù)責(zé)控制時(shí)序驅(qū)動(dòng)邏輯電路以管理和操作各功能模塊,如顯示數(shù)據(jù)存儲器的管理和操作,負(fù)責(zé)將顯示數(shù)據(jù)和指令參數(shù)傳輸?shù)轿?負(fù)責(zé)將參數(shù)寄存器的內(nèi)容轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的顯示功能邏輯。內(nèi)部的信號發(fā)生器產(chǎn)生控制信號及地址,根據(jù)水平和垂直顯示及消隱計(jì)數(shù)器的值產(chǎn)生控制信號。此外,它還可以接收外部控制信號,以實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互,從而使該電路的功能更加強(qiáng)大,更加靈活。

此外,ADSP21160的內(nèi)部還設(shè)計(jì)了I2C總線控制模塊,模擬FC總線的工作,為外部的具有I2C接口的器件提供SCLK(串行時(shí)鐘信號)和SDA(雙向串行數(shù)據(jù)信號)。模擬I2C工作狀態(tài)如圖5和圖6所示。

系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)

在軟件設(shè)計(jì)如圖7所示,采用Matlab軟件計(jì)算出校正值,并以查找表的文件形式存儲,供時(shí)序的調(diào)用。系統(tǒng)上電

篇（3）

EFT/B干擾信號在線路傳導(dǎo)過程中，其中的共模干擾信號頻率高，且干擾幅度大，對設(shè)備的影響較大，差模信號頻率低，干擾幅度小，對設(shè)備的影響也較小，所以針對高頻干擾信號較強(qiáng)這一情況，我們的濾波電路設(shè)計(jì)為低通濾波電路，見圖1。圖中，C1和C2電容為差模濾波電容，主要是為了濾除差模信號，為了防止在通電的瞬間產(chǎn)生較大的沖擊電流，此電容選用不宜過大。C3和C4為共模濾波電容，和共模扼流圈一起，共同組成共模濾波電路濾除電源線和地線之間的共模干擾。

L1為共模扼流圈（圖2），采用鐵氧體做磁芯，雙線反向并繞，由結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對中高頻的共模干擾信號呈現(xiàn)很大阻抗，抑制中高頻共模信號通過，達(dá)到濾波的目的。理想的共模扼流圈對差模干擾信號本無抑制作用，但實(shí)際上繞組線圈之間存在的間隙，也會(huì)產(chǎn)生差模電感，對差模干擾信號也有一定的抑制作用。另外共模電感還可以抑制本身不向外發(fā)出電磁干擾，避免影響其他設(shè)備電路工作。共模扼流圈上的電感為儲能元件，在抑制傳導(dǎo)性干擾上有明顯作用，但是電感本身的適用頻率一般不高于50MHz，所以對高于50MHz的超高頻干擾信號，我們在輸入信號線加鐵氧體磁環(huán)來抑制超高頻干擾。

鐵氧體磁環(huán)是一種很常用的濾波材料，它本身屬于能量轉(zhuǎn)換器件，低頻信號通過時(shí)，鐵氧體磁環(huán)不會(huì)影響數(shù)據(jù)和有用信號的傳輸，但高頻信號通過時(shí)，鐵氧體磁環(huán)會(huì)大大增加阻抗，把高頻干擾轉(zhuǎn)換為熱量消耗掉。實(shí)驗(yàn)證明，鐵氧體的確對濾波電路的濾波效果產(chǎn)生了非常積極的作用。根據(jù)上面的設(shè)計(jì)方案，我們用通過試驗(yàn)做一下驗(yàn)證。試驗(yàn)中，EFT/B信號U=4KV，分別注入L線和N線，得數(shù)據(jù)如表格1。由表格1的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，我們可以得出，濾波器對EFT/B干擾信號有很明顯的抑制效果，不管是差模部分還是共模部分均取得滿意效果。

篇（4）

1.2電路模型構(gòu)建和分析按照前面的分析，M2和M4提供偏置電流，如果要保證電流經(jīng)過電阻R的電流與偏置電流一致，并控制其參數(shù)，根據(jù)電流鏡的原理，只需要對M1的寬度進(jìn)行調(diào)整，設(shè)置為M2的3.5倍。如果此時(shí)Ir=1則驅(qū)動(dòng)電路工作電流為3.5mA。同時(shí)設(shè)定電阻R=200Ω，并確定M2和M4寬長比一致，設(shè)定二者漏極電流就可獲得其相對應(yīng)的電壓。為了獲得穩(wěn)定的工作電流3.5mA，設(shè)計(jì)要求M1和M3的漏極電流為3.5mA。根據(jù)電流鏡的工作原理，可以得到各個(gè)關(guān)鍵位置的基本參數(shù)。獲得相關(guān)的M2和M4的比值。在電路輸出后，為了保證反轉(zhuǎn)時(shí)性能的穩(wěn)定，M5-M8管應(yīng)保持參數(shù)一致。所以計(jì)算其中一個(gè)即可獲得其他的參數(shù)。在電流導(dǎo)通的時(shí)候M5是非飽和狀態(tài)，因此在輸出時(shí)LVDS的高電壓為1.25V，同時(shí)電流源的電流為3.5mA，所以MOS開關(guān)啟動(dòng)的時(shí)候，漏流為3.5mA，而Vds則很小，為100mA。經(jīng)過計(jì)算可以得到M5的寬長比。實(shí)際中往往取值較大，因?yàn)檫@樣可以減少溝道電阻，加快電平的轉(zhuǎn)換速度。通過仿真可以對LVDS的驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行修正，最終獲得各個(gè)MOS管的尺寸、電阻和電容等，提高電路的性能。

2LVDS接受設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)中電路的核心部分是接受電路，電路圖如下，in1和in2為LVDS輸入信號，經(jīng)過運(yùn)算和放大后，經(jīng)由反向器輸出。按照電流鏡的基本原理其中M3和M4的參數(shù)一致。此時(shí)Id3為主導(dǎo)，Id4隨其發(fā)生改變，且二者相等。如果in1和in2相同，此時(shí)Id1=Id2；Id3=Id4.從而Id4=Id1=Id2，Iout為零。如果輸入的差分信號為共模則電流為零。如果輸入信號中in1大于in2則PMOS將發(fā)揮作用，此時(shí)電流只能從out端流出，而Iout大于零。相反則出現(xiàn)Iout小于零的情況，輸入的LVDS信號直接會(huì)導(dǎo)致Iout的改變。按照差分放大器的各種性能要求，利用相關(guān)公式即可獲得相關(guān)技術(shù)參數(shù)，各個(gè)點(diǎn)位的電壓和電流，如圖2中所示。

篇（5）

2改進(jìn)的并行擾碼與解擾電路

前面已經(jīng)提到，協(xié)議規(guī)定的擾碼與解擾模塊位于數(shù)據(jù)傳輸層和數(shù)據(jù)鏈路層之間，在傳輸層數(shù)據(jù)成幀的過程中，發(fā)射器為了與接收器之間達(dá)到同步會(huì)在用戶數(shù)據(jù)前發(fā)送編碼數(shù)據(jù)同步序列和初始通道校準(zhǔn)序列，協(xié)議要求在這兩種序列發(fā)送的過程中是不能進(jìn)行擾碼的，在此過程中擾碼器和解擾器處于非工作狀態(tài)。另一方面，在用戶數(shù)據(jù)到達(dá)后，擾碼器和解擾器要開始工作，如果此時(shí)擾碼器與解擾器中移位寄存器的初始狀態(tài)值不同，會(huì)導(dǎo)致接收端不能正確恢復(fù)用戶數(shù)據(jù)前兩個(gè)字節(jié)值［4］。為了避免前兩個(gè)字節(jié)值的丟失，在擾碼器與解擾器的移位寄存器同步之前，用戶數(shù)據(jù)前兩個(gè)字節(jié)可以在無擾碼操作的情況下傳輸，兩個(gè)字節(jié)之后，擾碼器與解擾器移位寄存器的狀態(tài)就會(huì)由用戶數(shù)據(jù)的前兩個(gè)字節(jié)所確定，這時(shí)能夠保證達(dá)到同步狀態(tài)。基于以上考慮，提出一種帶使能信號的改進(jìn)擾碼與解擾電路結(jié)構(gòu)［4］，如圖3所示。此時(shí)擾碼器和解擾器都加入了一個(gè)使能控制信號。當(dāng)en信號為低電平時(shí)，輸入不經(jīng)擾碼直接輸出;同理在接收端也不用解擾。兩個(gè)字節(jié)之后，擾碼器和解擾器移位寄存器中的狀態(tài)都是由輸入決定的確定值，此時(shí)可將en信號電平拉高，進(jìn)行正常的擾碼與解擾操作。

3仿真結(jié)果

用MODELSIM軟件對設(shè)計(jì)的并行擾碼和解擾電路進(jìn)行了功能仿真。把擾碼電路和解擾電路串聯(lián)起來進(jìn)行了仿真，仿真結(jié)果如圖4和圖5所示。由仿真結(jié)果看出，無論是8位并行擾碼還是16位并行擾碼，前兩個(gè)字節(jié)都沒有被擾碼，當(dāng)然也沒有被解擾，此時(shí)擾碼器的輸出和解擾器的輸出是相同的。從第3個(gè)字節(jié)開始，擾碼器和解擾器就進(jìn)行了正常的擾碼與解擾。這樣的輸出結(jié)果正是協(xié)議的規(guī)范和要求。而解擾器的輸出與擾碼器的輸入是完全相同的，從而證明了電路擾碼和解擾功能的正確性。用DesignCompiler軟件對設(shè)計(jì)進(jìn)行綜合，得到電路在面積、動(dòng)態(tài)功耗、弛豫時(shí)間等方面的結(jié)果，如表1所示。由以上綜合結(jié)果可以看出，該電路功耗很低，至少可以運(yùn)行于較高頻率，滿足協(xié)議對加擾電路的速度要求。

篇（6）

2研究型實(shí)踐教學(xué)模式的具體實(shí)施

2.1課程結(jié)構(gòu)優(yōu)化

指導(dǎo)學(xué)生接觸各類資料，能夠提出問題，進(jìn)而解決問題以掌握知識、應(yīng)用知識，完成對知識的一個(gè)探求過程；對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整和完善，使課程體系更全面更科學(xué)，更能貼近行業(yè)發(fā)展，更能體現(xiàn)學(xué)生的主動(dòng)性。

2.2采用課堂討論進(jìn)行專題研討的教學(xué)方法

在研究型實(shí)踐教學(xué)模式中，師生互動(dòng)有助于學(xué)生對基本概念、基本理論、基本方法的理解和掌握。根據(jù)課程需要，結(jié)合國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，采用與行業(yè)內(nèi)吻合的實(shí)驗(yàn)軟件，挑選合適的電路原型做仿真設(shè)計(jì)，并共同探討電路的優(yōu)化方案。

2.3專業(yè)資料查詢能力培養(yǎng)

為學(xué)生提供研究資料或指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行資料查詢、整理，鼓勵(lì)學(xué)生從圖書館、書店、網(wǎng)絡(luò)等各種途徑查閱文獻(xiàn)資料，以充實(shí)自己的研究基礎(chǔ)。提醒學(xué)生要對已收集的資料進(jìn)行批判性的研究，去偽存真，指導(dǎo)學(xué)生從這些資料中總結(jié)、分析、解釋與實(shí)踐研究課題相關(guān)的理論、知識經(jīng)驗(yàn)以及前人的研究成果。

2.4指導(dǎo)學(xué)生撰寫專題論文（報(bào)告）

在研究型實(shí)踐教學(xué)過程中，指導(dǎo)學(xué)生通過論文、調(diào)查報(bào)告、工作研究、分析報(bào)告、可行性論證報(bào)告等形式記錄實(shí)踐研究成果。在撰寫論文時(shí)，要求學(xué)生要了解實(shí)踐課題研究報(bào)告的一般撰寫格式；要先擬訂論文的寫作提綱，組織好論文的結(jié)構(gòu)，做到綱舉目張；會(huì)用簡練、嚴(yán)謹(jǐn)、準(zhǔn)確的語言表達(dá)自己的思想，不追求文章的長短。指導(dǎo)學(xué)生開展專題電路討論，由學(xué)生根據(jù)自己感興趣的課題來查找文獻(xiàn)資料，進(jìn)行研究，完成電路設(shè)計(jì)和仿真，最后完成專題論文的撰寫。

2.5鼓勵(lì)學(xué)生參與課題研究

為調(diào)動(dòng)學(xué)生參與科研創(chuàng)新活動(dòng)的積極性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，提高學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力，鼓勵(lì)學(xué)生參加老師的課題，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，培養(yǎng)“研究型”的思維模式。

3研究型實(shí)踐教學(xué)模式對教師和學(xué)生的要求

3.1研究型實(shí)踐教學(xué)模式對教師的要求

研究型實(shí)踐教學(xué)模式的實(shí)施對任課教師提出了新的要求：一是要熟練地掌握課程的基礎(chǔ)知識和內(nèi)在結(jié)構(gòu)，還要掌握與課程相關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)知識和實(shí)踐的基本技能；二是要掌握學(xué)科最新信息，不斷更新知識，了解課程所涉及學(xué)科的最新動(dòng)態(tài)和取得的最新研究成果；三是要熟練運(yùn)用科學(xué)研究的方法和手段。這些都對教師提出了更高的要求。

篇（7）

基于聲音炮彈檢測電路主要硬件包括單片機(jī)及其電路和炮聲采集、識別電路兩部分。微處理器控制整個(gè)檢測系統(tǒng)，對前端電路采集到的炮聲進(jìn)行處理，并利用軟件控制進(jìn)行記錄和輸出顯示。根據(jù)系統(tǒng)需要，除了這兩個(gè)主要部分之外，還相應(yīng)的設(shè)計(jì)了一些輔助單元模塊，如電源模塊，數(shù)據(jù)顯示單元等。電源模塊主要用于給整個(gè)硬件電路提供穩(wěn)定的電壓，保證各部分的正常工作；數(shù)據(jù)顯示單元用來對單片機(jī)系統(tǒng)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行外部顯示，硬件框圖如圖1所示。該電路的具體工作過程為：首先進(jìn)行聲音采集，將采集的聲音轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號再進(jìn)行前置放大，然后將放大的信號通過比較器進(jìn)行聲音識別，而識別后的聲音被轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的高低電平，這樣就可以傳給單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后將處理后的數(shù)據(jù)輸出顯示。

1.2電路設(shè)計(jì)

基于聲音炮彈檢測電路主要包括聲音采集放大電路、炮聲識別電路、單片機(jī)電路、電源電路、數(shù)據(jù)顯示等五個(gè)主要模塊。下面主要介紹聲音采集放大電路、炮聲識別電路、單片機(jī)電路。

1.2.1聲音采集放大電路

聲音采集放大電路是本設(shè)計(jì)硬件電路里面的重點(diǎn)。對于聲音采集，由于炮聲聲音大、頻率高的特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)選用的是國產(chǎn)白點(diǎn)（靈敏度最低）駐極體話筒。它還具有體積小、頻率范圍寬和成本低等特點(diǎn)。聲音采集放大電路如圖2，駐極體話筒實(shí)時(shí)采集外部聲音，并將大小不同的聲音轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號輸出，通過隔直通交電容C1作為前置放大電路的輸入。本設(shè)計(jì)中，前置放大選用的芯片為LM358。此芯片內(nèi)部具有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器。工作電源電壓范圍寬，單電源使用時(shí)為3～30V，也可用在雙電源工作模式下。它在實(shí)際生活中的應(yīng)用已經(jīng)很成熟，常出現(xiàn)在傳感放大器、直流增益模塊和其他用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場合。該設(shè)計(jì)應(yīng)用LM358作運(yùn)算放大器，放大倍數(shù)由電阻R4、R5決定，其中R5為滑動(dòng)變阻器，故該電路放大輸出信號在一定范圍內(nèi)可調(diào)。

1.2.2炮聲識別電路

聲音信號經(jīng)放大后輸入到識別轉(zhuǎn)換電路中，該電路實(shí)質(zhì)是一個(gè)比較器。在電路工作時(shí)，放大后的信號輸入到比較器的反相輸入端，而同相輸入端設(shè)置為炮聲參考電壓。若輸入為炮聲信號，則通過比較器，輸出低電平；相反若為其它信號或無信號，則通過比較器，輸出持續(xù)高電平。這就實(shí)現(xiàn)了炮聲的識別，而比較器的輸出只有高低電平，從而也實(shí)現(xiàn)了信號的轉(zhuǎn)換，可以輸送到單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理。在比較器中，本設(shè)計(jì)選用了LM393芯片（圖3）。

1.2.3單片機(jī)系統(tǒng)單元

本設(shè)計(jì)所用的單片機(jī)系統(tǒng)主要包括單片機(jī)STC89C52，時(shí)鐘產(chǎn)生電路，復(fù)位電路。時(shí)鐘電路提生內(nèi)部時(shí)序的振蕩信號。除了上電復(fù)位外，有時(shí)還需要手動(dòng)復(fù)位，通常是在RST端和正電源VCC間加一個(gè)按鍵，利用按鍵按下對RST端電平的影響來實(shí)現(xiàn)。

2軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

軟件設(shè)計(jì)采用C語言編寫，編譯器使用美國KeilC51開發(fā)。軟件包含主程序、中斷處理子程序、定時(shí)清零子程序、屏蔽干擾子程序和數(shù)據(jù)顯示子程序。通過仿真將整個(gè)軟件部分調(diào)試正常后，最后進(jìn)行軟硬件聯(lián)調(diào)。將調(diào)好的程序通過下載器燒錄到單片機(jī)STC89C52中，配合整個(gè)硬件電路工作。無信號輸入時(shí)，數(shù)碼管顯示“P-00”，為正常開機(jī)顯示。當(dāng)模擬炮聲輸入時(shí)，檢測結(jié)果不夠準(zhǔn)確，顯示數(shù)據(jù)比實(shí)際炮聲個(gè)數(shù)多，經(jīng)過對程序的反復(fù)調(diào)試，最終顯示結(jié)果能夠達(dá)到一定準(zhǔn)確性。

篇（8）

2硬件電路設(shè)計(jì)

硬件電路設(shè)計(jì)分為水下和水上兩部分。水下和水上都是以STM32F103VE芯片為核心，通過各自電路以實(shí)現(xiàn)各自功能。STM32系列是專門為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用設(shè)計(jì)的ARMCortex內(nèi)核，本設(shè)計(jì)所用芯片主頻為72MHz,從閃存執(zhí)行代碼，功耗27mA，是32位市場上功耗最低的產(chǎn)品之一，相當(dāng)于0.375mA/MHz。

2.1水下電路設(shè)計(jì)

水下部分電路主要有主控電路、流速測量電路、姿態(tài)解算電路、鋰離子電池充放電及其保護(hù)電路、數(shù)據(jù)存儲及傳輸電路，壓力、溫度采集電路5部分組成。

2.1.1流速測量

流速是本設(shè)計(jì)最重要數(shù)據(jù)，因此本設(shè)計(jì)選用低功耗、高溫度穩(wěn)定性霍爾器件A1220作為機(jī)械轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速測量傳感器。A1220內(nèi)部集成動(dòng)態(tài)補(bǔ)償電路，低通濾波電路，施密特觸發(fā)器，電壓比較器等，我們可以看到霍爾器件輸出為規(guī)則方波，因此我們可直接由STM芯片采集這些方波信號就能達(dá)到我們的需求。

2.1.2姿態(tài)解算電路

本設(shè)計(jì)采用InvenSense公司的整合性6軸（3軸陀螺儀、3軸加速度計(jì)）運(yùn)動(dòng)處理組件MPU-6050和Honeywell公司的3軸數(shù)字羅盤HMC5883L來采集探測器角加速度W、線加速度A、磁場強(qiáng)度Η，用四元數(shù)的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，計(jì)算探測器姿態(tài)角。

2.1.3電源電路

電源作為海流計(jì)運(yùn)行的動(dòng)力，其電路設(shè)計(jì)的優(yōu)劣不僅決定設(shè)備能否正常運(yùn)行而且還決定了設(shè)備是否安全運(yùn)行。本設(shè)計(jì)采用摩米士三星GalaxyNote3高容量鋰離子電池作為電源，采用LINEAR公司的可編程充電電流的單節(jié)鋰離子充電管理芯片LTC4054，自動(dòng)檢測鋰離子電池電壓及充電電流變化使鋰離子電池充電過程自動(dòng)在涓流充電、恒流充電、恒壓充電、充電終止這四個(gè)充電過程切換，避免了處理器的參與，減少處理器的負(fù)擔(dān)；采用TexasInstruments公司的單節(jié)鋰離子電池電量檢測和保護(hù)芯片BQ28Z560-R1，該芯片使用德州儀器ImpedanceTrackTM精確電量計(jì)算算法來報(bào)告電池狀態(tài)，同時(shí)提供續(xù)航時(shí)間（分鐘），充電所需時(shí)間（分鐘）、電池電壓和電池溫度等信息,此外該芯片還提供短路、過流充電和放電、過度充電和放電保護(hù)功能；采用LINEAR公司的寬輸入電壓同步降壓-升壓DC/DC轉(zhuǎn)換器，該芯片可由動(dòng)態(tài)輸入電壓（1.8~5.5V）獲得穩(wěn)壓輸出，特別適合于鋰離子電池放電特點(diǎn)，改變了傳統(tǒng)先升壓再降壓的電路設(shè)計(jì)，降低了功耗。

2.1.4壓力、溫度采集電路設(shè)計(jì)

探測器所處的深度及該深度下的溫度同樣是海流計(jì)所需的數(shù)據(jù)，本設(shè)計(jì)采用MeasurementSpeclalties公司的工作深度0~3000m，高精度壓力傳感器89-03KA-4R，為了降低功耗每隔一段時(shí)間T單片機(jī)置位一次，BOOST管腳STM32采集Li_PRESSURE管腳上電壓，經(jīng)轉(zhuǎn)化得到深度H。溫度傳感器采用pt100經(jīng)24位模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD7714轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，STM32采集數(shù)字信號，再轉(zhuǎn)化為溫度數(shù)據(jù)。為了提高精度，本設(shè)計(jì)采用高性能穩(wěn)壓芯片壓力提供參考電壓，采用耦合電路避免處理器數(shù)字信號干擾。壓力采集電路如圖7所示。

2.2水上電路設(shè)計(jì)

水上電路主要有主控電路、無線數(shù)據(jù)傳輸電路、無線充電電路、顯示觸摸電路4部分組成。無線數(shù)據(jù)傳輸電路采用GFSK單片式收發(fā)芯片NRF24L01。水上和水下電路各連接一塊NRF24L01模塊，將水下探測器數(shù)據(jù)傳輸給水上接收電路。

3軟件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)軟件以Keil4為編譯平臺，采用模塊化編程思想，分別為水下探測部分和水上數(shù)據(jù)接收部分編寫了代碼，增加了代碼的可讀性，使設(shè)備易于升級維護(hù)。

3.1水下探測電路軟件設(shè)計(jì)

水下探測電路主要任務(wù)是采集機(jī)械轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、探測器姿態(tài)、壓力、溫度等信息，并將數(shù)據(jù)增加時(shí)間戳后存儲到SD卡中，其程序圖如圖9所示。

3.2水上接收電路軟件設(shè)計(jì)

水上接收電路主要功能是接收水下探測器測量的數(shù)據(jù)，此外還有控制鋰離子電池充電，控制數(shù)據(jù)傳輸，設(shè)置水下探測器采樣間隔，指示充電狀態(tài)，數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)的功能。

篇（9）

二、優(yōu)化課程教學(xué)方式方法

以多媒體教學(xué)為主，輔以必要的板書，力求給學(xué)生創(chuàng)造生動(dòng)的課堂氛圍；以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和提升學(xué)生設(shè)計(jì)能力的目標(biāo)為導(dǎo)向[3]，重點(diǎn)探索啟發(fā)式、探究式、討論式、參與式、翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)模式，激勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)；在教學(xué)講義的各章節(jié)中添加最新知識，期末開展前沿專題討論，幫助學(xué)生掌握學(xué)科前沿動(dòng)態(tài)。傳統(tǒng)教學(xué)模式以板書為主，不能滿足集成電路設(shè)計(jì)課程信息量大的需求，借助多媒體手段可將大量前沿資訊和設(shè)計(jì)實(shí)例等信息展現(xiàn)給學(xué)生。由于集成電路設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)課程較為枯燥乏味，傳統(tǒng)的“老師講、學(xué)生聽”的教學(xué)模式容易激起學(xué)生的厭學(xué)情緒，課堂教學(xué)中應(yīng)注意結(jié)合生產(chǎn)和生活實(shí)際進(jìn)行講解，多列舉一些生動(dòng)的實(shí)例，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。另外，關(guān)于集成電路設(shè)計(jì)的書籍雖然很多，但是在深度和廣度方面都較適合作為本科生教材的卻很少，即便有也是出版時(shí)間較為久遠(yuǎn)，跟不上集成電路行業(yè)的快速發(fā)展節(jié)奏，選擇一些較新的設(shè)計(jì)作為案例講解、鼓勵(lì)學(xué)生瀏覽一些行業(yè)資訊網(wǎng)站和論壇、開展前沿專題講座等可彌補(bǔ)教材和行業(yè)情況的脫節(jié)。

三、改革課程考核方式

改革課程考核、評價(jià)模式，一方面通過習(xí)題考核學(xué)生對基礎(chǔ)知識和基本理論的掌握情況；另一方面，通過項(xiàng)目實(shí)踐考核學(xué)生的基本技能，加大對學(xué)生的學(xué)習(xí)過程考核，突出對學(xué)生分析問題和解決問題能力、動(dòng)手能力的考察；再者，在項(xiàng)目實(shí)踐中鼓勵(lì)學(xué)生勇于打破常規(guī)，充分發(fā)揮自己的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。傳統(tǒng)“一張?jiān)嚲怼钡目己朔绞教^死板、內(nèi)容局限，不能充分體現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)水平。集成電路設(shè)計(jì)牽涉到物理、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)、工程技術(shù)等多個(gè)學(xué)科的知識，要求學(xué)生既要有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識和理論基礎(chǔ)，又要有很好的靈活性。因此，集成電路設(shè)計(jì)課程的考核應(yīng)該是理論考試和項(xiàng)目實(shí)踐考核相結(jié)合，另外，考核是評價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)情況的一種手段，也應(yīng)該是幫助學(xué)生總結(jié)和完善課程學(xué)習(xí)內(nèi)容的一個(gè)途徑，課程考核不僅要看學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，也要看學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識的發(fā)散思維和創(chuàng)新能力。

四、加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)

在理論課程講解到集成電路的最小單元電路時(shí)就要求學(xué)生首先進(jìn)行模擬仿真實(shí)驗(yàn)，然后隨著課程的推進(jìn)進(jìn)行設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，倡導(dǎo)自選性、協(xié)作性實(shí)驗(yàn)。理論課程講授完后，在暑期學(xué)期集中進(jìn)行綜合性、更深層次的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。集成電路設(shè)計(jì)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，必須通過大量的項(xiàng)目實(shí)踐夯實(shí)學(xué)生的基礎(chǔ)知識水平、鍛煉學(xué)生分析和解決問題的能力。另外，“設(shè)計(jì)”要求具備自主創(chuàng)新意識和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，應(yīng)在實(shí)踐教學(xué)中鼓勵(lì)學(xué)生打破常規(guī)、靈活運(yùn)用基礎(chǔ)知識、充分發(fā)揮自身特點(diǎn)并和團(tuán)隊(duì)成員形成優(yōu)勢互補(bǔ)，鍛煉和提升創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

篇（10）

固態(tài)電源的基本任務(wù)是安全、可靠地為負(fù)載提供所需的電能。對電子設(shè)備而言，電源是其核心部件。負(fù)載除要求電源能供應(yīng)高質(zhì)量的輸出電壓外，還對供電系統(tǒng)的可靠性等提出更高的要求。

IGBT是一種目前被廣泛使用的具有自關(guān)斷能力的器件開關(guān)頻率高廣泛應(yīng)用于各類固態(tài)電源中。但如果控制不當(dāng)，它很容易損壞。一般認(rèn)為IGBT損壞的主要原因有兩種：一是IGBT退出飽和區(qū)而進(jìn)入了放大區(qū)使得開關(guān)損耗增大；二是IGBT發(fā)生短路，產(chǎn)生很大的瞬態(tài)電流，從而使IGBT損壞。IGBT的保護(hù)通常采用快速自保護(hù)的辦法即當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，關(guān)斷IGBT驅(qū)動(dòng)電路，在驅(qū)動(dòng)電路中實(shí)現(xiàn)退飽和保護(hù)；或者當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，快速地關(guān)斷IGBT。根據(jù)監(jiān)測對象的不同IGBT的短路保護(hù)可分為Uge監(jiān)測法或Uce監(jiān)測法二者原理基本相似都是利用集電極電流IC升高時(shí)Uge或Uce也會(huì)升高這一現(xiàn)象。當(dāng)Uge或Uce超過Ugesat或Ucesat時(shí)，就自動(dòng)關(guān)斷IGBT的驅(qū)動(dòng)電路。由于Uge在發(fā)生故障時(shí)基本不變，而Uce的變化較大并且當(dāng)退飽和發(fā)生時(shí)Uge變化也小難以掌握因而在實(shí)踐中一般采用Uce監(jiān)測技術(shù)來對IGBT進(jìn)行保護(hù)。本文研究的IGBT保護(hù)電路，是通過對IGBT導(dǎo)通時(shí)的管壓降Uce進(jìn)行監(jiān)測來實(shí)現(xiàn)對IGBT的保護(hù)。

采用本文介紹的IGBT短路保護(hù)電路可以實(shí)現(xiàn)快速保護(hù)，同時(shí)又可以節(jié)省檢測短路電流所需的霍爾電流傳感器，降低整個(gè)系統(tǒng)的成本。實(shí)踐證明，該電路有比較大的實(shí)用價(jià)值，尤其是在低直流母線電壓的應(yīng)用場合，該電路有廣闊的應(yīng)用前景。該電路已經(jīng)成功地應(yīng)用在某型高頻逆變器中。

1短路保護(hù)的工作原理

圖1(a)所示為工作在PWM整流狀態(tài)的H型橋式PWM變換電路（此圖為正弦波正半波輸入下的等效電路，上半橋的兩只IGBT未畫出），圖1(b)為下半橋兩只大功率器件的驅(qū)動(dòng)信號和相關(guān)的器件波形。現(xiàn)以正半波工作過程為例進(jìn)行分析（對于三相PWM電路，在整流、逆變工作狀態(tài)或單相DC／DC工作狀態(tài)下，PWM電路的分析過程及結(jié)論基本類似）。

在圖1所示的電路中，在市電電源Us的正半周期，將Ug2.4所示的高頻驅(qū)動(dòng)信號加在下半橋兩只IGBT的柵極上，得到管壓降波形UT2D。其工作過程分析如下：在t1～t2時(shí)刻，受驅(qū)動(dòng)信號的作用,T2、T4導(dǎo)通（實(shí)際上是T2導(dǎo)通,D4處于續(xù)流狀態(tài)），在Us的作用下通過電感LS的電流增加，在T2管上形成如圖1（b）中UT2D所示的按指數(shù)規(guī)律上升的管壓降波形，該管壓降是通態(tài)電流在IGBT導(dǎo)通時(shí)的體電阻上產(chǎn)生的壓降；在t2～t3時(shí)刻，T2、T4關(guān)斷，由于電感LS中有儲能，因此在電感LS的作用下，二極管D2、D4續(xù)流，形成圖1（b）中UT2.D的陰影部分所示的管壓降波形，以此類推。分析表明，為了能夠檢測到IGBT導(dǎo)通時(shí)的管壓降的值，應(yīng)該將在t1～t2時(shí)刻IGBT導(dǎo)通時(shí)的管壓降保留，而將在t2～t3時(shí)刻檢測到的IGBT的管壓降的值剔除，即將圖1（b）中UT2.D的陰影部分所示的管壓降波形剔除。由于IGBT的開關(guān)頻率比較高，而且存在較大的開關(guān)噪聲，因此在設(shè)計(jì)采樣電路時(shí)應(yīng)給予足夠的考慮。

圖2IGBT短路保護(hù)電路原理圖

根據(jù)以上的分析可知，在正常情況下，IGBT導(dǎo)通時(shí)的管壓降Uce(sat)的值都比較低，通常都小于器件手冊給出的數(shù)據(jù)Uce(sat)的額定值。但是，如果H型橋式變換電路發(fā)生故障（如同一側(cè)橋臂上的上下兩只IGBT同時(shí)導(dǎo)通的“直通”現(xiàn)象），則這時(shí)在下管IGBT的C～E極兩端將會(huì)產(chǎn)生比正常值大很多的管電壓。若能將此故障時(shí)的管壓降值快速地檢測出來，就可以作為對IGBT進(jìn)行保護(hù)的依據(jù)，從而對IGBT實(shí)施有效的保護(hù)。

2短路保護(hù)電路的設(shè)計(jì)

由對圖1所示電路的分析，可以得到IGBT短路保護(hù)電路的原理電路圖，如圖2所示。在圖2所示電路中IC4及其器件構(gòu)成選通邏輯電路，由IC5及其器件構(gòu)成濾波及放大電路，IC2及其器件構(gòu)成門限比較電路，IC1及其器件構(gòu)成保持電路。正常情況下，D1、D2、D3的陰極所連接的IC2D、IC2C及CD4011的輸出均為高電平，IC1的輸出狀態(tài)不會(huì)改變。假設(shè)由于某種原因，在給T2發(fā)驅(qū)動(dòng)信號的時(shí)候，H型橋式PWM變換電路的左半橋下管T2的管壓降異常升高（設(shè)電平值為“高”），即T2－d端電壓異常升高，則該高電平UT2－d通過R2加在D8的陰極；同時(shí)，發(fā)給T2的高電平驅(qū)動(dòng)信號也加在二極管D5的陰極。對IC2C來說，其反相輸入端為高電平，若該電平值大于同相輸入端的門檻電平值的話，則IC2C輸出為“低”。該“低”電平通過D2加在R－S觸發(fā)器IC1的R輸入端，使其輸出端Q的輸出電平翻轉(zhuǎn)，向控制系統(tǒng)發(fā)出IGBT故障報(bào)警信號。如果是由于右半橋下管T4的管壓降異常升高而引起IC2D輸出為“低”，則該“低”電平通過D1加在R－S觸發(fā)器IC1的R輸入端，使其輸出端Q的輸出電平翻轉(zhuǎn)，向控制系統(tǒng)發(fā)出IGBT故障報(bào)警信號。由IC5A和IC5C及其器件構(gòu)成的濾波及放大電路將選通電路送來的描述IGBT管壓降的電壓信號進(jìn)行預(yù)處理后，送給由IC5B構(gòu)成的加法器進(jìn)行運(yùn)算處理。若加法器的輸出電平大于由R22和R32確定的門檻電平，則會(huì)使R－S觸發(fā)器IC1的R端的第三個(gè)輸入端為“低”，也向控制系統(tǒng)發(fā)出IGBT故障報(bào)警信號。改變由R22和R32確定的門檻電平，就可以靈活地改變這第三路報(bào)警信號所代表的物理意義，從而靈活地設(shè)計(jì)保護(hù)電路。圖2中的端子T4－d、T2－d，分別接在T4、T2的集電極上，T4－G、T2－G分別接IGBT器件T4、T2的驅(qū)動(dòng)信號。在電路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該特別注意的是，D8、D5、D9、D4必須采用快速恢復(fù)二極管。

3仿真及實(shí)驗(yàn)結(jié)果