开关调节器设计中的频率补偿（二）作者：Nigel Smith
便携式电源业务开发经理
德州仪器公司
在该系列文章的第一部分中，我们探讨了开关转换器的正向通道。在该第二部分(即最后一部分)中，我们将要探讨的是在环路处于关闭状态且全部电路被补偿时的反馈通道。
第二部分：反馈通道补偿
一旦正向通道的增益和相位响应为已知，那么就可以设计出误差放大器的响应。频率补偿的主要目的是为了确保：(a) 足够的相位裕度（通常大于 45°）；及 (b) 一个足够的增益裕度（通常大于 10 dB）。除此以外，环路增益还应该通过单位增益 (unity)，斜率为 -20dB/decade。
在将频率补偿设计出来以前，必须选择一个合适的交叉频率f c。高交叉频率的开关转换器可以对运行状态的变化迅速地做出响应，因此一般为较好的选择；但是，采样原理限制了可以使用的最大交叉频率。在实践中，f c 一般位于 1/10 和1/6 f sw之间，但是，如果该频率上误差放大器的开环路增益不足，那么则可能要进一步减小f c。
可以从其 Bode 曲线中选择理想的交叉频率、增益、相位和f c处正向通道的斜率。通过对两者进行比较，现在可以很容易地获得所要求的增益、相位和f c处补偿误差放大器的斜率。
通常使用的三种补偿方案为类型I、类型 II和类型 III（见图1）。类型 I 通常不用于开关调节器电路，这里将不作讨论。
图1、常用的补偿电路及其响应
类型 II 补偿在源端 (origin) 具有一个极点（以获得高 DC 增益），以及一个额外的零点和极点。其产生的频率响应包含一个介于零点和极点的偏平区域。类型II 补偿一般被用于那些在交叉频率上输出滤波器具有一个单极点衰减的应用中。通过确保交叉频率出现在误差放大器响应偏平部分的区域，可以获得f c上理想的 -20dB/decade 衰减。
表1、一个类型 II 补偿电路的相位变化
表2、一个类型 III 补偿电路的相位变化
除了一个源端极点以外，类型 III 补偿还包含了两个零点和两个极点。其产生的响应包括一个高频率时增加的增益区域和一个相关中间频率范围的+20dB/decade 斜率。类型 III 补偿通常用于对那些交叉频率上输出滤波器具有一个双极点的电路进行补偿。这样做就需要确保交叉频率出现在误差放大器+20dB/decade斜率以上的中间区域；误差放大器和输出滤波器斜率的综合作用就可以得到理想的 -20dB/decade 响应。
补偿电路中极点和零点的相对位置决定了发生在f c处的整体相位升压。因此，通过将极点和零点放置在合适的位置，即可以获得理想的相位裕度。有许多方法可以达到这种效果。方法之一是使用两个因数K1和K2来考虑低频率零点和高频率极点位置，如下所示：
通过计算K1和K2的相关值，可以很容易地由表 1 和表 2 确定f c 处的相位升压。
f c处类型 II 补偿电路的增益相当于零点上的增益 AV。类型 III 补偿在f c处具有一个以 dB 为单位的增益，其可由以下方程式计算得出：
其中，AV1 为第二个零点处的增益，单位为分贝。
对一个开关转换器进行补偿的一般程序现在可以被简化为：
z生成正向通道 Bode 曲线
z选取合适的交叉频率。根据经验，f c应该位于 1/10 和 1/6 开关频率之间，但是，如果在该频率上误差放大器的开环路增益不足，则可能需要将其减少。
确定交叉频率上的正向通道增益和相位。
z根据f c上正向通道增益的斜率，确定需要类型 II 还是类型 III 补偿。如果f c 上的正向通道斜率为 -20dB/decade，那么就应该使用类型 II 补偿；如果斜率为-40dB/decade，则必须使用类型 III。
z将补偿电路的零点放置在输出滤波器转折频率 (break frequency) 以下大约一个八度，并且计算出 K1 的值。这种方法相对保守，但通过确保相位保持在 0° 以上f c以下，可以避免条件稳定性的可能性。
z确定f c 上必需的误差放大器增益，并计算出零点上必需的误差放大器增益。
z计算出通过补偿电路的最大相位滞后，并使用表 2 或表3，计算出达到该相位滞后的K2的最小值。计算出补偿电路极点使用的频率。
z在需要达到这种响应的补偿电路中，计算出单个组件的值。
图 2 显示了正向通道、误差放大器和使用类型 III 补偿的开关转换器整体响应的典型Bode 曲线。
图2、系统 Bode 曲线
每一位工程师都有自己喜好的频率补偿方法，而且在实践中使用一些迭代方法通常是必需的，但是，本文中的上述方法为那些缺乏经验的工程师们提供了一个较好的切入点，以构建一款具有足够高性能的稳定电路。
运放的电压追随电路，如图1所示，利用虚短、虚断，一眼看上去简单 明了，没有什么太多内容需要注意，那你可能就大错特错了。理解好运放的 电压追随电路，对于理解运放同相、反相、差分、以及各种各样的运放的电路，都有很大的帮助。 图1 运放电压追随电路 电压追随电路分析 如果我们连接运放的输出到它的反相输入端，然后在同相输入端施加一 个电压信号，我们会发现运放的输出电压会很好的追随着输入电压。 假设初始状态运放的输入、输出电压都为0V，然后当Vin从0V开始增 加的时候，Vout也会增加，而且是往正电压的方向增加。这是因为假设Vin 突然增大，Vout还没有响应依然是0V的时候，Ve=Vin-Vout是大于0的， 所以乘上运放的开环增益，Vout=Ve*A，使得运放的输出Vout开始往正电压 的方向增加。 当随着Vout增加的时候，输出电压被反馈回到反相输入端，然后会减 小运放两个输入端之间的压差，也就是Ve会减小，在同样的开环增益的情 况下，Vout自然会降低。最终的结果就是，无论输入是多大的输入电压（当 然是在运放的输入电压范围内），运放始终会输出一个十分接近Vin的电压，但是这个输出电压Vout是刚好低于Vin的，以保证的运放两个输入端之间 有足够的电压差Ve，来维持运放的输出，也就是Vout=Ve*A。 运放电路中的负反馈 这个电路很快就会达到一个稳定状态，输出电压的幅值会很准确的维持 运放两个输入端之间的压差，这个压差Ve反过来会产生准确的运放输出电 压的幅值。将运放的输出与运放的反相输入端连接起来，这样的方式被称为 负反馈，这是使系统达到自稳定的关键。这不仅仅适用于运放，同样适用于 任何常见的动态系统。这种稳定使得运放具备工作在线性模式的能力，而不 是仅仅处于饱和的状态，全“开”或者全“关”，就像它被用于没有任何负 反馈的比较器一样。 由于运放的增益很高，在运放反相输入端维持的电压几乎与Vin相等。 举例来说，一个运放的开环增益为200 000。如果Vin等于6V，这时输出电 压会是5.999 970 000 149 999V。这在运放的输入端产生了足够的电压差 Ve=6V-5.999 970 000 149 999V=29.999 85uV，这个电压会被放大然后在 输出端产生幅值为5.999 970 000 149 999V的电压，从而这个系统会稳定 在这里。正如你所见，29.999 85uV是一个很小的电压，因此对于实际计算 来说，我们可以认为由负反馈维持的运放两个输入端之间的压差Ve=0V，整 个过程如图2所示。这也就是我们熟悉的“虚短”，而由于运放的两个输入
课程设计说明书 课程设计名称：数字电路课程设计 课程设计题目：数字式定时开关 学院名称：信息工程学院 专业：电子信息科学与技术班级： 090431 学号： 09043128 姓名：徐飞云 评分：教师：杨素华 20 11 年 9 月 12 日
数字电路课程设计任务书 20 11 －20 12 学年第 1 学期第 1 周－ 2 周
摘要 本次课设是设计一个定时开关，通过拨码开关预置一个时间，通过计数器倒计时方式进行计数，当到达某一个时间时，发出一个信号，进而来控制电器的工作。我们此次的实验是当倒计时到0是，一直停留在在0，并且不断发出蜂鸣警报。 由555组成秒脉冲发生器，由74LS192构成一个倒计时的计时器，由一个共阴LED显示当前的时间，由一个拨码开关（如下图）预设时间，由蜂鸣器组成报警电路，当计数为零时，蜂鸣器发出报警声音。 设计电路由这几个功能模块组成，在这个设计思想的指导下，运用所学的数字电路的知识，并查阅相关的资料，逐渐解决了了实践中出现的各种问题，达到了设计要求，实现了功能。 课程设计实践促进了对数字电路知识的理解，锻炼了动手能力和独立思考能力，促进了专业知识的学习。 关键词：秒脉冲发生器、定时器、BCD码、译码显示、报警电路 目录
前言 (5) 第一章设计内容及要求 (2) 第二章系统设计方案选择 (3) 第三章系统组成及工作原理 (4) 3.1 系统的组成 (4) 3.2 工作原理 (4) 第四章单元电路设计、参数计算、器件选择 (5) 4.1 控制电路 (5) 4.2 秒脉冲发生电路 (5) 4.3、计数器 (6) 4.4、译码显示电路 (7) 4.5 报警电路 (9) 第五章实验、调试及测试结果与分析 (10) 结论 (11) 参考文献 (12) 附录一电路原理图 (13) 附录二元器件清单 (14) 附录三实物图 (15)
一课程设计题目：数字频率计的设计 二、功能要求 （1）主要用于测量正弦波、矩形波、三角波和尖脉冲等周期信号的频率值。 （2）率范围：分四1Hz~999Hz、01kHz~9.99kHz、1kHz~99.9kHz、10~999KHZ (3)周期范围：1ms~1s。 （4）用3个发光二极管表示单位，分别对应3个高档位。 三频率计设计原理框图 正弦波 数字频率计原理框图 1
测试电路原理：在测试电路中设置一个闸门产生电路，用于产生脉冲宽度为1s 的闸门信号。改闸门信号控制闸门电路的导通与开断。让被测信号送入闸门电路，当1s闸门脉冲到来时闸门导通，被测信号通过闸门并到达后面的计数电路（计数电路用以计算被测输入信号的周期数），当1s闸门结束时，闸门再次关闭，此时计数器记录的周期个数为1s内被测信号的周期个数，即为被测信号的频率。测量频率的误差与闸门信号的精度直接相关。 被测信号 频率测量算法对应的方框图 四、各部分电路及仿真 1 整形电路部分 整形电路的目的是将三角波、正弦波变成方便计数的脉冲信号。整形电路可以直接用555定时器构成施密特触发。 本次设计采用555定时器，适当连接若干个电阻就可以构成触发器 图1-1 整形电路 将555定时器的THR和TR1两个输入端连在一起作为信号输入端，则可得到 显示电路 闸门产生 输入电路闸门计数电路
施密特触发器，为了提高其稳定性通常要在要在CON端口接入一个0.01uf左右的滤波电容。但使用555定时器的时候输入的电压应该要大于5V，本次设计直接用信号源来做输入信号，并且信号源的振幅为10V，没有用放大电路将信号放大。 2 时基电路 时基电路时用来控制闸门信号选通的时间，由于本次设计的频率计测试范围是0到999KHz，故时基信号要有1ms 10ms 100ms 1s，基于上述，还需要一个分频器分出不同的频率。设计过程如下：可用一个多谐振电路产生频率为1KHz的脉冲信号（即T=1ms），然后使用分频器产生10ms 100ms 1s。 多谐振电路可以采用555定时器或者晶体振荡器来完成。本次设计采用555定时器实现，本次设计的精确度要求比较低，而且555定时器组成的多谐振荡起的最高振荡频率只能最多1MHz，而我们将用555定时器产生1Kz的频率，满足在该范围之内。分频器采用10分频，可用74LS90或者74LS160。 图2-1555定时器构成的多谐振振荡器 555多谐振振荡器设计参数：设计一个震荡周期为1ms，输出的占空比 2 3 q
实验六多级放大器的频率补偿和反馈 实验目的： 1. 掌握多级放大器的设计，通过仿真了解集成运算放大器内部核心电路结构； 2. 掌握多级放大器基本电参数的定义，掌握基本的仿真方法； 3. 熟悉多级放大器频率补偿的基本方法； 4. 掌握反馈对放大器的影响。 实验内容： 1. 多级放大器的基本结构及直流工作点设计 基本的多级放大器如图 1 所示，主要由偏置电路，输入差分放大器和输出级构成，是构成集成运算放大器核心电路的电路结构之一。其中偏置电路由电阻 R1 和三极管Q4 构成，差分放大器由三极管Q3、NPN 差分对管U2 以及PNP 差分对管U1 构成，输出级由三极管 Q2 和PNP 差分对管U3 构成。 实验任务： 图 1. 基本的多级放大器
○1 若输入信号的直流电压为2V，通过仿真得到图1 中节点1，节点2 和节点3 的直流工作点电压； V1（V）V2（V）V3（V） ○2 若输出级的NPN 管Q2 采两只管子并联，则放大器的输出直流电压为多少结合仿真结果给出输出级直流工作点电流的设置方法。
V1（V）V2（V）V3（V） 解：将①和②对比可以发现，V3的数值产生明显的变化。Q2之所以采用单只管子，是因为这样可以增大输出直流电压，使得工作点更稳定，提高直流工作点。 2. 多级放大器的基本电参数仿真 实验任务： ○差模增益及放大器带宽 将输入信号V2 和V3 的直流电压设置为2V，AC 输入幅度都设置为，相位相差180°， 采用AC 分析得到电路的低频差模增益A，并提交输出电压V(3)的幅频特性和相频特性仿真结果图；在幅频特性曲线中标注出电路的-3dB 带宽，即上限频率f；在相频特性曲线中标注出0dB 处的相位。 解： 低频差模增益AvdI= 电压V（3）的幅频特性和相频特性仿真结果图：
课程设计名称：课程设计说明书数字电路课程设计 课程设计题目：数字式定时开关 学院名称：信息工程学院 专业：通信工程班级： 学号：姓名： 评分：教师： 20 年_9_月13_日
数字电路课程设计任务书 20丄 -2012学年第1_学期第2 周一3 周 注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。 2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单” 一并交院教务存档。
摘要 数字式定时开关电路是起定时报警或者定时开关电器的电路，在日常生活中应用很广。当今社会许多家用电器都有定时功能，定时可以节省能源，还可以提醒用户电器的工作状态，比如家用电扇有一个定时开关，在达到设定的时间后电动机会自动停止转动。 本组课程设计的题目是：数字式定时开关。用555 芯片产生一个秒脉冲信号；555 芯片的输出端接计数器CD40192的脉冲输入端，在CD40192的地址输入端接四个开关，通过调节开关的通断来改变预置的数值，这里计数器的计数方式为倒计数；计数器的输出端接到译码器4511BD的地址输入端，因为计数器的计数范围是9?0,所以通过译码器后输出的数值为9?0中的一个；在译码器的输出端接一个共阴数码管，用来显示倒计时。在计数器的值为0 时，报警电路自动报警，并且数码管一直显示为0，此时电路处于锁存状态，这样电路起到了计数、报警的作用。 本设计对数字式定时开关的工作原理和系统组成进行了介绍，对不同的实现方案进行了对比，然后在Multisim 平台上进行了仿真分析，最后通过焊接和调试实际电路，验证了设计的可行性，达到设计要求。最后对设计过程进行了总结。 关键字: 秒脉冲、倒计数、锁存、译码显示、蜂鸣器、控制电路
频率补偿电路设计报告 摘要 本系统基于零极点补偿的理论，设计了一个频率补偿电路，能够补偿“模拟某传感器特性的电路模块”（以下简称“模拟模块”）的高频特性。该系统主要由前端模拟模块、中间级频率补偿模块、后端低通滤波模块组成。其中，频率补偿模块由并联的三个滤波电路和一个比例加法电路组成，通过调节增益比例关系，可以将补偿网络的传递函数分解成易于硬件实现的一阶并联系统，最终使其频率特性向高频拓展。通过测试，该系统的模拟模块能达到4.53KHz的截止频率；而串联补偿网络电路后，整个系统的截止频率能达到98.5KHz，且电压波动很好的控制在了12%以内，噪声均方根电压也小于10mv。其它方面，系统依赖MSP430F149单片机最小系统和辅助电路，完成了补偿电路的输出采样，能够记录各个频率点的电压波动，并通过液晶显示出通频带内的幅频特性。
一、方案论证与比较 方案一：程控增益控制抬高补偿频率范围内的电压。通过分析，程控增益能够实现频率补偿，利用单片机通过AD实时采样输出信号，与输入信号比较，从而控制程控放大器的放大倍数使输出与输入信号幅度基本一致。但是该方案在低频段很不稳定，且单片机的控制增益的速度有限，不能满足本题目的要求，舍去。方案二：幅值补偿法。根据模拟模块的输出Vb，通过一个移相网络使Vb的相位与输入信号Vs相同，经过一个减法器得到两者之差，然后在通过一个移相网络，使减法器的输出与Vb相位相同，最后它们经过一个加法器输出，达到输出信号与输入信号幅度基本相同，且不随频率的变化而大幅度变化，从而拓宽通频带，达到频率补偿的目的。但是输入信号经过模拟模块的输出Vb与Vs的相位差随着频率的变化而变化，锁相环构成的移相网络锁定频率很难跟上其变化，故输出信号的幅度达不到设计要求，舍去该方案。 方案三：零极点补偿法的串联实现。根据模拟模块的传递函数() G s，用补偿网 O 络() H s的零点消去原传递函数的极点，补偿传递函数的极点就变成了补偿后传 S 递函数的极点。因此，通过改变传递函数极点的方式可以拓展系统的高频特性。但是采用串联方式设计硬件电路时，可能会在传递函数化简时得到一阶积分系统，容易出现过冲，很难保证补偿网络的电压稳定。故舍去该方案。 方案四：零极点补偿法的并联实现。理论同方案三，只需将串联补偿传递函数化简成并联形式。其结构框图如图1。该方案将传递函数分解出真分式形式，且分子项不含零点，电路容易实现，所以最终选择该方案。 图1、并联补偿结构框图 虽然系统要求中不包含软件设计，但该系统进行了拓展，设计了一个单片机控制的显示器，能够很好的显示输出电压。系统框图如图2所示。
摘要 在电子技术领域中，频率是最基本的参数之一，并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系，因此频率的测量就显得更为重要。本文设计的测量频率计由硬件电路和软件设计两部分组成。硬件电路以AT89S52单片机最小系统为核心，实现整个电路的测试信号控制、数据运算等功能，选用74LS160作为分频电路，并通过LCD显示模块显示测量的数据。软件设计包括：单片机定时计数程序、LCD显示程序等。该数字频率计可以对输入信号幅度为5V的正弦波信号、方波信号、三角波信号进行测量，测量的频率范围为1Hz--10MHz。测量的相对误差为 1%。本系统具有结构紧凑、体积小、可靠性高、测频范围宽、使用方便等优点。 关键字:数字频率计；信号；单片机
Abstract In the electronics field, the frequency is one of the most basic parameters, and is very closely related to many electrical parameters measurement program, measurement results, so the measurement of frequency becomes even more important. The measurement of frequency designed in this text consist of two parts: the hardware and software design .the hardware circuitry take AT89S52 microcomputer as the core, to achieve the functions of controlling of the entire circuit of the test signals, data operations and choose 74LS160 as a frequency divider circuits, and through LCD display module shows measured data. Software design includes: MCU timer counting procedures, LCD display procedures and so on. The digital frequency meter can measure amplitude sine wave signal, square wave, triangle wave signals of which input signal is 5v, the frequency measured ranges from 1Hz to10MHz. The relative measurement error is 1%. This system has the advantage of compact structure , small size, high reliability, test frequency range, and easy use. Keyword:Figure frequency meter；Signal；Single-chip 目录
设计数字钟，内有4组可设置的定时开/关，控制一路开关量输出。定时开关的设置分为单次操作(2011年6月25日8：00开2011年6月26日18：00关)，周期操作（如周三8：00 开，周四16：00关）。数码管显示时间（单位秒）与设置值（单位分钟），用发光二极管表示周期与单次操作。 任务安排： （1)设计任务及要求分析 （2)方案比较及认证说明 （3)系统原理阐述，写出设计方案结构图。 （4)软件设计课题需要说明：软件思想，流程图，源程序及程序注释 （5)调试记录及结果分析、 （6)总结 （7)参考资料5篇以上 （8)附录：程序清单 时间安排： 6月24日：安排设计任务；收集资料；方案选择 6月25日：程序设计 6月26——27日：实验室内调试程序并演示 6月28日：撰写报告 7月1日：交能力拓展训练报告
摘要 单片机在电子产品中的应用越来越广泛，特别是51系列的单片机，由于其使用方便、价格低廉等优势，在市场上占有很大的份额。AT89C51就是51系列中的一个比较成熟的型号，它完全兼容51单片机的指令。 本文详细介绍了基于AT89C51单片机的数字电子钟的设计，本电子钟可以实现日期、时间的显示和调整，带有整点提示和一个闹钟，并且可以显示当前气温。 本设计包括硬件设计和软件设计两部分。主要硬件有：三端稳压器LM7805、AT89C51单片机、字符型液晶显示模块HY1602A和若干按键等。软件大致思路为：使用12MHz的晶振，单片机内部的定时器0工作在方式1，每计数50000个机器周期（即50ms）产生一次中断，中断20次就是一秒，这样就可以实现精确计时的目的，不断扫描按键，如果有按键按下，则对按键做出相应的响应。 关键字：单片机；电子钟； LCD1602；
课程设计任务书 学生：专业班级：通信 指导教师：工作单位：信息工程学院 题目: 数字频率计的设计与实现 初始条件： 本设计既可以使用集成脉冲发生器、计数器、译码器、单稳态触发器、锁存器、放大器、整形电路和必要的门电路等，也可以使用单片机系统构建简易频率计。用数码管显示频率计数值。要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、课程设计工作量：1周。 2、技术要求： 1）设计一个频率计。要求用4位7段数码管显示待测频率，格式为0000Hz。 2）测量频率围：10~9999Hz。 3）测量信号类型：正弦波、方波和三角波。 4）测量信号幅值：0.5~5V。 5）设计的脉冲信号发生器，以此产生闸门信号，闸门信号宽度为1s。 6）确定设计方案，按功能模块的划分选择元、器件和中小规模集成电路，设计分电路，画出总体电路原理图，阐述基本原理。 3、查阅至少5篇参考文献。按《理工大学课程设计工作规》要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规。 时间安排： 1、2013年5 月17日，布置课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。 2、2013 年 6 月18 日至2013 年6 月22 日，方案选择和电路设计。 3、2013 年6 月22 日至2013 年7 月1 日，电路调试和设计说明书撰写。 4、2013年7月5日，上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 摘要 (3) 1电路的设计思路与原理 (4) 1.1电路设计方案的选择 (4) 1.1.1方案一：利用单片机制作频率计 (4) 1.1.2方案二：利用锁存器与计数器制作频率计 (5) 1.1.3方案三：利用定时电路与计数器制作频率计 (6) 1.1.4方案确定 (7) 1.2 原理及技术指标 (8) 1.3 单元电路设计及参数计算 (9) 1.3.1时基电路 (9) 1.3.2放大整形电路 (10) 1.3.3逻辑控制电路 (11) 1.3.4计数器 (13) 1.3.5锁存器 (15) 1.3.6译码电路 (16) 2仿真结果及分析 (16) 2.1仿真总图 (16) 2.2单个元电路仿真图 (17) 2.3测试结果 (20) 3测试的数据和理论计算的比较分析 (20) 4制作与调试中出现的故障、原因及排除方法 (20) 4.1故障a (20) 4.2故障b (21) 4.3故障c (21) 4.4故障d (21) 4.5故障e (22) 5 心得体会 (22)
智能时控开关设计 摘要 本系统通过单片机的定时器功能，利用8279键盘及显示功能，实现了5路开关的时控功能。通过8279控制的键盘0-9输入调节时间的数字键，A为启动定时器，B设置时间，C时间清零，D停止，E通过外部干预停止提示，F设置开关通道和开关时间。通过设置定点时间的子程序中添加判断语句实现开关选中有LED亮灯提示；定点到达通过显示程序添加判断语句实现LED闪烁提示，使得程序简洁。合理利用定时中断T0中断程序控制P1.5输出1kHz方波控制蜂鸣器鸣叫提示。外部干预后LED灭，蜂鸣器停止鸣叫。 关键字：定时器失控开关 8279 键盘显示
引言 随着科学技术和社会经济的迅猛发展，人类社会中自动控制，智能控制越来越普及，而单片机正是这种技术普及的基础。顺着单片机的生产技术和其本身的性能的快速提高，以及单片机的价格便宜等因素，单片机被应用于非常广泛的领域。本文中的智能时控开关就是应用单片机来实现的。主要应用到了单片机的定时器模块，输入输出模块结合8279的键盘输入和显示功能来实现了对外部5路开关的实时控制。 同时，近年来顺着声控开关的广泛应用，其方便人们的同时，缺点也是逐渐被人们发现。例如外部噪音的存在也会使声控开关点亮电灯，那样会使得开关的节能性能不是很好。所以人们希望通过实时控制开关来控制电灯。顺着单片机的功能不断完善和其价格的大众化，使得智能时控开关得到广泛的应用。与此同时，智能时控开关还能运用于其他很多的领域，所以本文所研究的智能失控开关具有重要的意义。 本文所应用的基本程序来之实验室的实验系统的帮助文档中的8279显示实验中的时钟功能实验。在基础程序之上进行改进添加自己的元素实现实验的基本功能。 李晶 2010-6-7
开关调节器设计中的频率补偿（二）作者：Nigel Smith 便携式电源业务开发经理 德州仪器公司 在该系列文章的第一部分中，我们探讨了开关转换器的正向通道。在该第二部分(即最后一部分)中，我们将要探讨的是在环路处于关闭状态且全部电路被补偿时的反馈通道。 第二部分：反馈通道补偿 一旦正向通道的增益和相位响应为已知，那么就可以设计出误差放大器的响应。频率补偿的主要目的是为了确保：(a) 足够的相位裕度（通常大于 45°）；及 (b) 一个足够的增益裕度（通常大于 10 dB）。除此以外，环路增益还应该通过单位增益 (unity)，斜率为 -20dB/decade。 在将频率补偿设计出来以前，必须选择一个合适的交叉频率f c。高交叉频率的开关转换器可以对运行状态的变化迅速地做出响应，因此一般为较好的选择；但是，采样原理限制了可以使用的最大交叉频率。在实践中，f c 一般位于 1/10 和1/6 f sw之间，但是，如果该频率上误差放大器的开环路增益不足，那么则可能要进一步减小f c。 可以从其 Bode 曲线中选择理想的交叉频率、增益、相位和f c处正向通道的斜率。通过对两者进行比较，现在可以很容易地获得所要求的增益、相位和f c处补偿误差放大器的斜率。 通常使用的三种补偿方案为类型I、类型 II和类型 III（见图1）。类型 I 通常不用于开关调节器电路，这里将不作讨论。
图1、常用的补偿电路及其响应 类型 II 补偿在源端 (origin) 具有一个极点（以获得高 DC 增益），以及一个额外的零点和极点。其产生的频率响应包含一个介于零点和极点的偏平区域。类型II 补偿一般被用于那些在交叉频率上输出滤波器具有一个单极点衰减的应用中。通过确保交叉频率出现在误差放大器响应偏平部分的区域，可以获得f c上理想的 -20dB/decade 衰减。 表1、一个类型 II 补偿电路的相位变化 表2、一个类型 III 补偿电路的相位变化
目录 1. 引言 (1) 2．设计任务书 (1) 3. 数字频率计基本原理 (1) 3.1 设计思路 (1) 3.2 原理框图 (2) 4. 设计步骤及实现方法 (2) 4.1 信号拾取与整形 (2) 4.2 计数电路 (3) 4.3 锁存电路 (5) 4.4 译码显示电路 (6) 4.5 时钟电路及波形设计 (7) 5 总体电路图及工作原理 (10) 6 元器件的检测与电路调试缺点分析 (12) 7 心得体会 (12) 参考文献 (13)
1. 引言 数字频率计是一种基础测量仪器，在许多情况下，要对信号的频率进行测量，利用示波器可以粗略测量被测信号的频率，精确测量则要用到数字频率计。本设计项目可以进一步加深我们对数字电路应用技术方面的了解与认识，进一步熟悉数字电路系统设计与调试的方法和步骤。
2．设计任务书 1、设计题目：数字频率计 2、设计出一个数字频率计，其技术指标如下： （ 1 ）频率测量范围： 10 ～ 9999Hz 。 （ 2 ）输入电压幅度 >300mV 。 （ 3 ）输入信号波形：任意周期信号。 （ 4 ）显示方式：4位十进制数显示。 （ 5 ）电源： 220V 、 50Hz 。 3、给定仪器设备及元器件 示波器、音频信号发生器、逻辑笔、万用表、数字集成电路测试仪、直流稳压电源。 4．电路原理要求简单，便于制作调试，元件成本低廉易购。
3. 数字频率计基本原理 3.1 设计思路 （1）利用光电开关管做电机转速的信号拾取元件，在电机的转轴上安装一圆盘，在圆盘上挖一小洞，小洞上下分别对应着光发射和光接受开关，圆盘转动一圈既光电管导通一次，利用此信号做为脉冲计数所需。 （2）计数脉冲通过计数电路进行有效的计数，按照设计要求每一秒种都必须对计数器清零一次，因为电路实行秒更新，所以计数器到译码电路之间有锁存电路，在计数器进行计数的过程中对上一次的数据进行锁存显示，这样做不仅解决了数码显示的逻辑混乱，而且避免了数码显示的闪烁问题。 （3）对于脉冲记数，有测周和测频的方式。测周电路的测量精度主要受电路系统的脉冲产生电路的影响，对于低频率信号，其精度较高。测频电路其对于正负一的信号差比较敏感，对于低频率信号的测量误差较大，但是本电路仍然采用测频方式，原因是本电路对于马达电机转速精度要求较低，本电路还有升级为频率计使用，而测频方式对高频的精度还是很高的。 时钟实现方法很多，本电路采用晶振电路，已求得高精度的时钟需求。3.2 原理框图 图3-1 系统框图
频率补偿电路（B题） 电子科技大学余波何剑锋郝昊奇 摘要：本系统充分应用TI的高精度低噪放大器OPA2227，设计了噪声抑制比较好的频率补偿电路。本系统实现了题目要求的所有基本要求和发挥要求，并且频率在0到85KHz电压波动小于10%；系统所有滤波器均采用压控反馈形式，有效的防止了系统自激振荡而又可以适当的增大电压放大倍数；自制直流稳压电源及基于MSP430的液晶显示模块，可显示输入信号的频率。 关键词：频率补偿，压控反馈，低噪声 Abstract：This system makes application to TI's high-precision low-noise amplifier, OPA2227, and noise suppression better frequency compensation circuit. This system subject to the requirements of all the basic requirements and play requirements, and voltage fluctuations from 0 to 85KHz less than 10%; system, all filters are used to voltage-controlled feedback in the form of preventing the self-excited oscillation system and appropriate increase the voltage amplification factor; homemade DC power supply and MSP430-based liquid crystal display module can display the frequency of the input signal. Keywords: frequency compensation, voltage-controlled feedback, low-noise
《电子仿真技术》实训报告题目简易数字频率计的设计、仿真 所在学院电子信息工程学院 专业班级*** 学生姓名*** 学号*** 指导教师*** 完成日期* 年* 月* 日
一．设计思路 （1）电路简述 所谓频率，就是周期性信号在单位时间(1s) 变化的次数．若在一定时间间隔T测得这个周期性信号的重复变化次数为N，则其频率可表示为fx=N/T 。因此，可以将信号放大整形后由计数器累计单位时间的信号个数，然后经译码、显示输出测量结果，这是所谓的测频法。可见数字频率计主要由闸门电路、计数器电路、锁存器、时基电路、逻辑控制、译码显示电路几部分组成。 数字频率计的主要功能是测量周期信号的频率。频率是单位时间（1S ）信号发生周期变化的次数。如果我们能在给定的1S 时间对信号波形计数，数值保持及自动清零，并将计数结果在显示器上显示出来，就能读取被测信号的频率。数字频率计首先必须获得相对稳定与准确的时间，同时将被测信号转换成幅度与波形均能被数字电路识别的脉冲信号，然后通过计数器计算这一段时间间隔的脉冲个数，将其换算后显示出来。这就是数字频率计的基本原理。被测信号Vx经放大整形电路变成计数器所要求的脉冲信号Ⅰ，其频率与被测信号的频率fx相同。时基电路提供标准时间基准信号Ⅱ，具有固定宽度T 的方波时基信号II作为闸门的一个输入端，控制闸门的开放时间，被测信号I从闸门另一端输入，被测信号频率为fx,闸门宽度T，若在闸门时间计数器计得的脉冲个数为N，则被测信号频率fx=N/THz。可见，闸门时间T决定量程,通过闸门时基选择开关选择,选择T大一些,
测量准确度就高一些,T小一些,则测量准确度就低.根据被测频率选择闸门时间来控制量程.在整个电路中,时基电路是关键。 （2）任务目标 利用multisim9.0软件设计一个简易数字频率计，其基本要： 1. 被测信号的频率围1KHZ～100MHZ（理想频率围）； 2. 被测信号可以为正弦波、三角波或方波信号； 3. 四位数码管显示所测频率，并用发光二极管表示单位。 二、设计电路原理框图 设计方案框图如图所示： 如图所示此频率计的主体电路由时基电路、整形电路、锁存器电路和计数显示电路组成。它的工作过程是由时基电路产生一标准时间信号控制阀门，调节时基电路中的电阻可产生需要的标准时间信号。信号输入整形电路中，经过整形，输出一方波，通过阀门后，计时器对其计数。当计数完毕，时基电路输出一个上升
实用数字式定时开关设计 摘要 数字式定时开关电路是起定时报警或者定时开关电器的电路，在日常生活中应用很广。当今社会许多家用电器都有定时功能，定时可以节省能源，还可以提醒用户电器的工作状态，比如家用电扇有一个定时开关，在达到设定的时间后电动机会自动停止转动。 本组课程设计的题目是：数字式定时开关。用555芯片产生一个秒脉冲信号；555芯片的输出端接计数器74ls192【2】的脉冲输入端，在74ls192的地址输入端接四个开关，通过调节开关的通断来改变预置的数值，这里计数器的计数方式为倒计数；计数器的输出端接到译码器4511BD【1】的地址输入端，因为计数器的计数范围是9～0，所以通过译码器后输出的数值为9～0中的一个；在译码器的输出端接一个共阴数码管，用来显示倒计时。在计数器的值为0时，报警电路自动报警，并且数码管一直显示为0，此时电路处于锁存状态，这样电路起到了计数、报警的作用。 关键字：定时开关、报警、BCD码、译码显示
目录 1 绪论 (1) 1.1 课题描述 (1) 1.2 设计任务与要求 (1) 1.2.1课题简介 (1) 1.2.2 设计说明 (1) 1.2.3设计要求 (1) 1.3 基本工作原理及框图 (2) 2 相关芯片及硬件电路设计 (2) 2.1电路元件清单 (2) 2.2锁存器电路的设计 (3) 2.3 编码器电路的设计 (4) 2.4 译码器电路和数码管显示电路的设计 (4) 2.5 倒计时电路的设计 (5) 2.6 时钟电路的设计 (6) 2.7 单稳态电路及蜂鸣器的设计 (7) 3 整体电路 (8) 总结 (10) 致谢 (11) 参考文献 (12)
一种用于CMOS运算放大器的改进的频率补偿技术 BHUPENDRA K. AHUIJ 摘要：一般常用的CMOS两级运算放大器由于二阶RC补偿网络的存在使其两方面的基本性能受到了限制．第一，这种频率补偿技术只在有限的容性负载范围内使系统稳定工作；第二，电源抑制能力在开环极点外会有严重的退化，这里要介绍的技术可以使电路在更宽的容性负载范围内稳定工作，同时V BB电源抑制能力也有了很大提高，可以在很宽的带宽内保持较强的电源抑制能力．本文首先在其频率特性和噪声特性方面做了数学推导，然后由N阱CMOS工艺实现了此技术．实验结果显示此技术可使电路的负电源抑制比在10kHz时达到70dB，1kHz时输入噪声密度为50 nV/√Hz． Ⅰ简介 线性CMOS技术在过去的5年内取得了显著的进展，它可以提供高性能低功耗的模拟电路模块，如运算放大器、比较器、缓冲器等．这些电路能以较小的面积和较低的功耗获得可与双极型电路相比较的性能，这使得单片集成高标准的复杂的滤波器、A/D与D/A转换器等成为可能．CMOS技术由于具有相对简单的电路结构和灵活的设计，比NMOS技术更有优势，并且正在作为未来线性模拟集成电路的主要技术而被迅速接受，特别是在远程通信领域[1][2]．运算放大器作为任何模拟集成电路的重要模块，两种技术都对其制成做过报道[3][6]．典型的CMOS运算放大器为两级增益结构，第一级为差分输入单端输出级，第二级为A类或AB类输出倒相级．通常每一级的增益都被设计在40~100的范围之内．图1（a）所示为典型的CMOS运算放大器电路结构，图1（b）为其早期的交流等效模型．此结构是国内IC中使用的最合适驱动容性负载的结构．简单的说，M1~M5形成了差分输入级，而M6、M7形成了输出倒相级．第二级增益处的RC 网络为运算放大器提供频率补偿．这种电路，已经被很多学者分析过[5][7]，包含一个主极点、两个复杂的高频级点和一个零点，该零点可以通过增大补偿电阻RZ 从频谱图的右半平面移动到左半平面，如图1（c）所示．在高频时由于补偿电容的存在使第一级输出与运算放大器输出间形成一个没有反相的前馈通路，所以运算放大器的表现出如下的性能退化： 1）负载电容达到补偿电容的量级时，电路的稳定性会大幅降低（C L必须远小于g m2C C/g m1以避免在单位增益带宽产生第二个极点）． 2）在PMOS管作为差分信号的输入端时，负电源在单位增益带宽内主极点处会表现出一个零点．这会导致那些采用高频开关稳压器产生他们供电电源的数据采样系统在性能上出现严重的退化．（在NMOS管作为差分信号输入端时，正电源会使电路性能出现相同的退化），如图1（d）所示．
目录 一、设计实验条件 (2) 二、设计任务及要求 (2) 1.设计任务 (2) 2.要求 (2) 三、设计报告内容 (2) 1.前言 (2) 2.总体方案设计 (3) 1)系统总体结构 (3) 2)芯片及其余部分选择 (3) 3.硬件电路设计 (4) 1)AT89S52单片机最小系统 (4) 2)显示电路与AT89S52单片机接口电路设计 (5) 4.软件设计 (5) 1)主程序框图 (5) 2)显示程序框图 (6) 5.调试与测试结果 (6) 1)实时显示 (6) 2)修改显示内容 (7) 3)闹钟功能 (8) 6.心得体会 (8) 四、附录 (9) 1)程序 (9) 2)系统电路图 (20)
一、设计实验条件 微机原理与接口实验室 二、设计任务及要求 1.设计任务 采用AT89S52单片机及显示电路完成小时、分钟、秒的实时显示； 2.要求 （1）总体方案设计 （2）硬件电路设计 （3）软件设计 （4）调试与测试结果 （5）程序清单和系统原理图 三、设计报告内容 1.前言 随着单片机技术的不断发展，单片机软硬件水平的不断提高，单片机已渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将产生非常重要的作用。 现在我们可以随意看到电子钟，电子钟是一种利用数字电路来显示秒、分、时的计时装置，与传统的机械钟相比，它具有走时准确、显示直观、无机械传动装置等优点，因而得到广泛应用。随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合需要数字电子钟，所以其极具有推广价值。
频率补偿电路（B题） 摘要：本系统以TI高性能音频运算放大器OPA2134为核心，组成多级模拟信号运算电路，对已知模拟模块的高频特性做补偿。模拟模块的信号输出分为两路处理，一路经过高通滤波器，补偿原电路的高频特性。另一路经过一个一阶RC低通网路，用来获取原通带特性。然后将低通信号衰减，最后将两路信号做加法线性放大、低通滤波，完成对高频特性的补偿。整个系统采用了高性能运算放大器，系统噪声小，运算电路稳定，失调电压小，波形失真小，较好的完成了设计要求。 关键词：频率补偿，OPA2134，模拟信号运算电路，高性能运算放大器
目录 一、系统方案设计与论证 (1) 1.1频率补偿电路 (1) 1.2总体方案描述 (1) 二、理论分析与计算 (2) 2.1“模拟模块”电路分析 (2) 2.2频率补偿电路 (2) 2.2.1 高通滤波器 (2) 2.2.2 低通滤波器 (3) 2.2.3 衰减电路、加法电路、比例放大电路、低通滤波器 (3) 三、各部分电路设计 (4) 3.1高通滤波 (4) 3.2低通滤波与衰减电路 (4) 3.3加法电路与比例放大电路 (4) 3.4100K H Z低通滤波电路 (5) 四、系统软件设计 (5) 五、测试方案与测试结果 (6) 5.1测试仪器 (6) 5.2“模拟模块”电路测试 (6) 5.3频率补偿测试 (6) 5.4输出噪声电压测量 (7) 六、参考文献 (7)
一、系统方案设计与论证 1.1 频率补偿电路 方案一：使用VCA810组成AGC(自动增益控制)电路自动稳定输出峰值，使频率补偿模块在一个较宽的频带内输出峰值稳定，然后经过低通滤波器调整通频带宽度。达到补偿高频特性的目的，此种方案补偿相对简单，频率补偿电路输出增益波动较小，但是AGC输入电压范围较小，随输入信号变化时需要动态切换衰减网络，电路复杂，实测低频段容易失真，故不采用。 方案二：使用FIR数字滤波器，由已知电路特性可推得其传递函数，然后计算数字滤波器传递函数，使用FPGA或是DSP做数字滤波，实现高频补偿，此方法实现复杂，程序的复杂度较高，鉴于时间有限和调试的难度，所以不采用。 方案三：使用模拟运算电路和模拟滤波电路对“模拟模块”输出信号进行分段处理，先补偿高频段，然后叠加上低频段，实现设计要求，此方案电路模块较多，但都是线性电路，波形失真小，低频特性好，单元电路简单，故选此方案。 1.2 总体方案描述 系统框图如图1所示，由四部分组成：“模拟模块”电路，频率补偿模块，单片机测频模块，电源模块。输入信号先经过“模拟模块”电路，模拟出传感器特性，然后送给频率补偿模块，频率补偿模块分为两路，一路经过高通，得到一个带通特性，另一路先经过低通滤波器再经过衰减器，使输出信号和高通输出信号匹配，然后将两路信号相加，两路频率特性相互补偿，通频带得到拓宽，然后将信号放大，最后经过100kHz的低通滤波器，限制输出的频带宽度。单片机实时显示测试频率。 图1 系统框图
(完整)数字频率计设计与制作 编辑整理： 尊敬的读者朋友们： 这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（(完整)数字频率计设计与制作）的内容能够给您的工作和学习带来便利。同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。 本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为(完整)数字频率计设计与制作的全部内容。
数字频率计设计与制作 王峰, 电子工程系 摘要:数字频率计是一种可以用十进制数字显示被测信号频率的测量仪器。被测信号可以是任何周期性变化的信号如正弦波、方波、三角波等等。如果加入放大电路，通过传感器则可以对许多微弱的、规律的物理量进行测量，例如声音、机械振动、转速的频率等等。使用频率计能让我们直观的看到信号的频率,其方便性、简单性、准确性使其具有较高的实用价值。因此数字频率计是一种应用很广泛的仪器，在计算机、通讯设备、自动化等科研生产领域起着重要作用。对于本次课题“数字频率计设计与制作”，我选用了555定时器产生时基信号，单稳态触发器74LS273来控制电路中的锁存，计数器74LS90来计数,74LS48进行译码并通过数码管显示。运用数字集成芯片给设计减少了很多不必要的麻烦。 关键词:数字频率计；锁存；译码；计数 Digital Frequency Meter Design and Fabrication Wangfeng, Electronic Information Engineering Abstract:Digital Frequency Meter is a measuring device， it can using decimal numeral reveal the signal frequency。 The measured signal was variety seasonal signal， such as sinusoidal wave, square wave， triangle wave and so on. If we using amplify circuit， we can also use sensing element measuring so many faint and regular signals， for example voice， inflexible vibrate and rotation rate. Digital Frequency Meter can make us intuitively sight the signal frequency，it’s conveniently, simply and accuracy， so it has enormously worthy in many fields, include computer， communication apparatus， automation equipment and so on。For about this subject study，the Digital Frequency Meter Design and Fabrication,I select 555_timer produce a normal time signal， using Monostable Trigger 74LS273 constitute flip-latch，using counter flip-flop 74LS90 count，using 74LS48 constitute a code translator and usig Mixie light reveal frequency。 Apply digital integrated circuit chip help me save so many time and reduce a number of inconvenience. Key words：Digital Frequency Meter； flip—flop; code translator; counter