集成信号（通用7篇）
集成信号 篇1
0 引言
为全面实现质量、安全、工期、投资、环保和稳定铁路建设目标, 施工总承包企业以确保安全质量为主线, 持续推进项目管理创新, 通过抓制度建设、超前预想、提前谋划, 加强现场管理和过程控制, 加强沟通协调和接口管理, 强化人员培训和考核, 坚持样板引路, 严格过程检查等方式, 科学有效推进铁路建设, 提升项目管理水平。
1 确保工程建设高起点
1.1 加强制度建设, 规范管理流程
根据工程特点, 以中国铁路总公司关于深化铁路建设项目标准化管理的指导意见为依据, 结合建设单位的具体要求, 严格制定综合管理、技术管理、质量管理、安全环保管理、计财管理、物资设备管理等制度办法, 绘制流程图, 构建了结构清晰、职责分明、内容具体的制度体系。
1.2 合理配置资源
充分发挥系统集成项目集中调动设计、施工和设备供应商资源的优势, 组建集成项目部和下属施工项目部, 设置作业队分布全线。主要岗位人员持证上岗, 专业技术职务、执业资格满足要求。配足机具设备、仪器仪表和车辆等资源。同时为提高工作效率和施工质量, 推广改进型工具。如采用工程放缆车, 提高电缆敷设效率及质量;应用轨道长度测量车, 提高轨道区段长度测量精度;应用带卡尺冲击钻, 严格控制轨道板钻孔精度。
1.3 强化培训考核, 提升人员素质
根据项目需求, 制定项目管理人员、现场技术人员、作业人员、劳务人员培训计划。通过邀请授课、观看视频、现场交流、实操考核等多种形式全面提高全员安全质量意识, 管理能力和操作技能, 为工程项目实施提供可靠保证。同时加大工程标准化管理的宣贯、培训和检查, 让“标准成为习惯, 习惯符合标准, 结果达到标准”成为每个员工的自觉行为。
注重效果考核检查, 开展“创双优”劳动竞赛, 按照考核管理办法兑现奖惩, 充分调动员工的积极性和工作热情。
2 确保工程建设高标准
2.1 认真筹划, 制定措施
把做好预想和谋划作为切入点, 一是组织技术人员结合企业积累的问题库和其他铁路建设经验, 提前制定措施;二是充分听取运营接管单位建议, 制定标准、优化方案;三是结合工程实际调查, 分析工程中存在的重点、难点和风险点, 有针对性地制定应对措施。
实际工作中, 执行标准化管理的统一要求, 采用模板化施工, 制作箱盒、应答器、补偿电容等轨旁设备安装模板, 统一安装标准和精度;提前与设计、站前单位、电力专业沟通与协调, 策划布线方案, 在过轨手孔井处增加隔板, 避免电缆交叉;在车站电缆引入前, 提前预想引入顺序及预留方式, 绘制布置图, 保证布放有序、整齐;针对交叉施工较多地段, 采用沙袋防护, 避免电缆损伤;针对室内侧面配线多, 使用便携式组合侧面穿线板和配线卡尺, 提高施工质量和工作效率。
2.2 坚持样板引路, 优化工艺标准
工程实施过程中, 按照施工标准规范, 结合实际, 在充分与设备接管单位沟通的基础上, 编制工程施工工艺标准及作业指导书。选取标准站进行设备安装首件定标, 通过综合评估审查, 确定施工工艺标准。标准确定后, 分为两步进行推广和强化, 首先组织作业人员分批到定标车站进行集中学习, 重点强调, 反复灌输, 确保理解充分, 其次开展实操培训考核, 提高操作水平, 将样板引路落到实处。
积极改进施工工艺, 每根电缆一次成端接地线单独平行引至地线排, 不进行绑扎, 利于导流散热;室内布线按功能进行分色配线, 便于故障查找。在电缆敷设中, 对站内槽道中的主干电缆每隔20 米悬挂去向标识, 便于故障维修查找。
3 确保工程建设高质量
3.1 强化接口管理, 为工程施工提供条件
依据施工调查、设计说明、施工图等资料, 编制工程接口方案。认真开展接口调查, 对室外接地端子逐点测试确认, 对预留的过轨手孔、锯齿孔、电缆槽道, 房建室内预留的沟槽管线进行逐点核对, 会同建设、监理单位盯控落实, 为通信信号施工创造条件, 赢得主动。
3.2 加强沟通, 积极满足维管需求
积极配合接管单位提前介入工作, 电务段技术人员充分沟通、通力协作, 对施工工艺改进优化, 确保工程产品利于维修、维护和设备安全可靠。
3.3 强化技术管理, 发挥集成优势
严格核对施工图纸, 结合现场调查情况, 对差、错、漏、碰等问题, 及时与设计单位沟通解决;严格进行逐级技术交底;对既有线施工及危险性较大, 技术复杂的分部分项工程, 编制专项施工方案。充分发挥系统集成优势, 组织专家及技术人员, 提前对既有设备进行调查, 了解现状, 会同相关方组织专题会议, 反复论证, 确定实施方案。方案实施前, 组织相关设备厂商对各系统软件进行测试, 确保软件及时准确发布。
3.4 强化安全管理, 保障稳定受控
建立以项目经理为核心的安全管理网络, 由决策层、管理层和操作层共同构成安全保障体系, 层层落实安全生产责任制, 逐级签订《安全责任书》, 提高全员安全生产责任意识, 保证压力等强传递。结合安全生产月和打非治违活动, 开展综合和专项检查, 强化安全法律法规培训, 重点加强劳务工安全管理, 严格持证上岗, 严格执行安全交底和监督检查制度, 保证项目安全管理稳定受控。
3.5 加强质量检查, 实施动态监控
制定质量检查计划, 严格执行“三检”制, 实施全过程动态质量管理, 加大质量专项检查力度, 室外重点对轨道孔倒角、室外设备接地、牵引回流、电缆损伤、轨旁设备限界、设备固定等进行检查, 室内重点对焊线、联锁试验、室内设备防雷接地等进行检查。对检查发现的问题建立“质量问题库”, 严格执行闭环管理。按期召开质量例会, 从技术、管理和安全等方面分析原因, 制定整改措施。注重施工过程记录, 工程实行质量卡片和实名制管理, 实现工程质量可追溯, 确保工程期到必成、成时必精。
4 结束语
做好项目建设, 提高认识是前提、充分沟通是条件、超前谋划是基础、样板引路是平台、过程控制是关键、监督检查是保障, 通过全员参与、上下联动, 将标准化管理贯穿于整个工程施工过程, 才能不断提高铁路通信信号系统集成项目管理水平。
集成信号 篇2
1 信号发生电路的分类、基本结构和 工作原理
1.1 信号发生器的分类
信号发生器的种类相当繁多,可广泛应用于电子信息、机械、交通、地质、航天航空等专业,在教学、科研、生产、工程等诸多领域应用非常广泛。从宏观上讲,一般可以分为通用和专用两大类。专用信号发生器主要是为了某种特殊的测量目的而研制的。这种发生器的特性是受测量对 象的要求所制约的。如果信号发生器按其频率的高低,可分为 : 超低频信号发生器, 低频信号发生器,高频信号发生器,超高频信号发生器和微波信号发生器。按产生波形的不同,可分为 : 正弦波信号发生器, 脉冲波函数波信号发生器,任意波信号发生器。按调制方式的不同,可分为 : 调频信号发生器 (FM)、调幅信号发生器 (AM), 调相信号发生器 (PM),脉冲调制信号发生器。
1.2 正弦信号发生电路的基本结构
一般传统的信号发生器都采用谐振法,即用具有频率选择性的回路来产生正弦振荡,获得所需频率,但也可以通过频率合成技术来获得所需的频率。利用频率合成技术制成的信号发生器,通常被称为合成信号发生器。所谓频率合成技术就是指从一个高稳定和准确的参考频率源,经过技术处理,生成大量离散的频率输出。技术处理方法可以是传统的用硬件实现频率的加、减、乘、除基本运算,可以是锁相环技术,也可以是各种数字技术和计算技术。其参考频率可由高稳定的参考振荡器 ( 一般为晶体振荡器 ) 产生,所生成的一系列离散频率输出与参考振荡器频率有严格的比例关系。
1.3 正弦信号发生电路的工作原理
图1是文氏桥正弦波发生电路的工作原理图,整个电路主要由4个部分构成, 即放大电路、选频网络、正反馈网络和稳幅环节。在电路运行过程中,每一部分都有其各自的功能。其中,放大电路的主要功能是确保电路在运行过程中能够有从起振到动态平衡的过程中,使电路获得一定的幅值的输出量,最终实现对能量的有效控制。选频网络的主要功能是根据电路运行的实际需求,对其所涉及的振荡频率进行确定,确保电路所产生的正弦振荡处于单一的频率。正反馈网络主要是通过对正反馈的引入,使输入信号与反馈信号相同。而稳幅环节则主要是为了确保输出信号幅值的稳定。
在整体电路中,放大电路的负反馈主要构成部分包括运放单元、R1、R2、R3、R4、R5、R6的等效Rf电阻构成,在以上构成中部分中,R6主要指的是二极管的内阻。电路运行过程中,放大电路的放大倍数为Au=1+Rf/R5。选频网络的构成则是由、R6、R7、C1、C2构成,由于R6=R7、C1=C2,因此,我们可以将其分别用R和C来表示,那么,网络的特性频率关系式便可表示为 :f0=1/2πRC。而稳幅环节则由两个二极管构成,利用这两个二极管形成的并联电路,来对电路运行过程中涉及的输出电压的摆幅进行有效控制, 从而有效避免输出波形失真的现象发生, 确保输出电压的稳定性。
2 正弦信号发生电路运算放大器的设 计
运算放大器是正弦信号发生电路设计中的一个组成部分,为了能够确保运算放大器在电路系统中的作用能够得到充分发挥,在对其进行设计的时候,需要进行反复的仿真,并且对宽长比进行合理设计。
一般来说,在对文氏电桥振荡电路进行设计的时候,对于运算放大器的选择, 选用的基本都是CMOS运算放大器,这种运算放大器主要分为两级,第一级采用的主要是带有电源镜负载的N管输入型的差动对,第二级采用的则是工作在AB类的推挽式输出级,这种推挽式输出级不仅具有极好的线性度和更好的效率,而且还能够有效降低由于线路交叉而导致的失真现象发生,正因为如此,CMOS运算放大器具有很强的通用性。该运算器在使用过程中,由于第一级在Q4管子的栅极和漏极的交点处有一个镜像极点,且这个镜像极点离原点较近,因此,将会在一定程度上影响到放大器的稳定性。如果想要将这种影响降至最低,设计人员可以采用增加两极间补偿电容的方法,使运算放大器的增益交点逐步向原点移动,以此来增加带宽的宽度,本文在对电路运算放大器进行设计的时候,主要采用的是PMOS晶体管来替代线性电阻进行极零点抵消。该晶体管的具体原理是,将右半平面的零点移到左半平面,与第一非主极点相抵消,从而确保其工作的稳定性。
3 运算放大器模拟仿真结果
对运算放大器的模拟仿真,本文主要采取的是HSPICE模型,模拟仿真的结果主要为 :开环增益86dB,单位增益带宽12.2Meg,共模抑制比87dB,从模拟仿真的整体结果来看,与电路设计的要求相符。由此可见,这种模拟仿真是可行的。
4 正弦波发生器测试结果及分析
正弦信号发生器的电路设计主要由5个部分构成,即NMOS管、PMOS管、电阻、电容和二极管。这几个构成部分的选用数量分别为11、11、7、3、2。经过反复的SPOCE仿真及验证,所有MOS管的宽长比如表1所示。
本文定义f0=1.16kHz,中心电位2.5V, 通过多次仿真和验证,我们得到了正弦信号波形,如图2所示。从图中我们可以看出,从正弦波开始大声道信号幅值达到稳定需要经过一段时间,出现这种现象的原因主要是因为在电路设计中,采用了二极管限幅措施。从图中我们能看出来,这段时间大约在5ms左右,在电路设计的相关要求中,这段时间是满足要求的。这种文氏电桥结构的正弦信号发生电路能产生失真度小 ( 谐波失真约为115% )、幅值稳定、频率单一的正弦波。
5 结语
综上所述,目前正弦信号发生器的种类来看,主要有三种,即RC振荡器、LC振荡器和晶体振荡器。其中,LC振荡器和晶体振荡器对于整体电路都会产生不同程度的影响。因此,本文在对正弦信号发生器的电路进行设计的时候,主要采用文氏电桥结构的RC振荡器,这是因为该类型的RC振荡器信号失真度小、结构简单实用、易于集成。通过本文的模拟仿真结果我们可以看出,集成CMOS正弦信号发生器的电路设计符合要求,具有一定的
摘要：本文首先对正弦信号发生电路的工作原理进行介绍,并在此基础上通过模拟仿真来对电路运算放大器进行设计,最后对正弦波发生器的测试结果进行分析,以此来构建结构简单实用、波形良好的正弦信号发生器的电路设计。
集成信号 篇3
采用仔细选择的模拟元件、32位ARM处理器内核以及合适的数字外设组合, 能以分立式解决方案所无法实现的方式达成这些目标。影响最大的集成元件有:模拟放大器、ADC、DAC、基准电压源、温度传感器、无线收发器和信号处理加速器。
有很多应用领域都具有潜在优势, 包括:工业现场仪器仪表应用/精密检测、电机控制、太阳能逆变器等。
现场仪器仪表:过程控制中的低功耗传感器
现场仪器仪表是过程控制系统的一部分。后者广泛用于各种领域, 比如石油和天然气处理、食品处理、汽车以及半导体制造等。它们常常部署在恶劣环境下, 比如需要远程控制、具有极端温度和安全风险 (如爆炸危险) 等。在这些困难条件下, 器件必须能够可靠、准确地测量过程变量, 如温度、压力和流速。由于要接触这些设备具有一定的难度, 因此未来的趋势是将它们设计得更为智能化, 从而更高效地进行通信、自我校准以及更好地诊断问题。在网络边缘中引入智能是很多应用共有的趋势, 助推新一代嵌入式系统的设计目标向更激进的方向发展。就现场仪器仪表而言, 难点在于增加新功能而不增加功耗、尺寸并且不影响测量性能。在现场仪器仪表中加入新功能的特定例子有:HART调制解调器的通信功能、电子电路诊断功能以及尺寸更大、分辨率更高的显示器。此外, 若要为现场仪器仪表优化模拟微控制器, 则必须首先了解行业趋势, 然后还要深入理解系统级要求。拥有系统知识, 便可选择正确的集成模块。
对于单芯片数据采集子系统来说, 从电路级架构角度出发, 可以获得大量的系统级优势。这便为实现激进的功耗、尺寸和性能目标提供了可能性。实现高效而灵活的现场仪器仪表数据采集方案所需的IP有:模拟多路复用、仪表放大器、Σ-Δ型ADC、基准电压源、可编程电流源、ARM M3微控制器内核、Flash、定时器、看门狗和数字串行接口。框图显示针对现场仪器仪表优化的IP, 经过集成后, 它们可良好地协调工作, 从而提供能效与尺寸方面的优势, 并允许加入额外功能。
大部分现场仪器仪表设备通过双线式模拟环路通信, 采用4 m A-20 m A电流信号。这类环路使用广泛的原因是它们成本低、稳定性高, 并且具有噪声抗扰度, 不会产生压降。另外, 4 m A-20 m A环路还可用来为现场仪器仪表供电。这种受限型电源使得仪器仪表对电源十分敏感, 即吸取的电流必须低于环路源电流能力的下限4 m A。具体而言, 电流预算为3.5m A。现场仪器仪表中全部电子器件的总消耗电流不可超过该值。对于数据采集元件而言——包括信号放大、模数转换、数字信号处理、诊断、校准和控制——此部分预算需小于2m A。从系统角度来理解这个预算, 便能针对应用设计并优化集成式模拟微控制器。
模拟微控制器中的所有主要IP模块都需针对功耗进行优化, 满足2 m A以内的功耗目标。实现这一目标的关键器件有:仪表放大器、ADC和微控制器子系统。单个ADC通道的功耗目标为150 u A以内。对微控制器子系统进行功耗优化时, 应当包括对低功耗工作的电路设计优化、对调节时钟频率以控制功耗的能力进行优化, 以及对某段时间内不使用的外设的时钟关断进行优化。这些优化可以实现800u A以内的功耗, 并让内核工作在能够处理全部所需功能的速率下, 比如2MHz。
除了功耗, 选择正确的ADC并进行适当配置对于性能和尺寸而言同样十分重要。系统性能是ADC效果最直观的反映。ADC精度越高, 过程变量的测量结果就越精确。这最终会提升控制能力和性能。对于现场仪器仪表而言, 16位分辨率是较为常见的要求, Σ-Δ转换器便能很好地满足这种精度要求。
在现场仪器仪表设计中, 经常会出现两个或更多传感器。这类应用实例有:温度测量和压力测量。这对ADC、仪表放大器和多路复用芯片设计的配置都会有影响。集成两个ADC, 就能测量两个过程变量。采用多路复用可增加输入数量。对于温度测量而言, 可以将一个ADC与热电偶对接, 另一个ADC与电阻温度检测器 (RTD) 对接。热电偶的电压输出与两个端点之间的温度差成正比, 其一端参考目标 (比如极高温金属) , 另一端参考电子元件的温度。第二个ADC用来测量RTD, 后者为电子元件提供绝对参考温度。利用参考温度及其与目标之间的差异, 目标温度便能由ARM M3微控制器内核精确计算得出。
对于压力测量而言, 主ADC测量阻性电桥压力传感器。第二个ADC测量温度, 以便用于温度补偿以及提供整个温度范围内的更佳精度。灵活的多路复用允许测量静态压力补偿值。
需要提供额外功能并保持尺寸与功耗预算不变的一个例子便是HART (可寻址远程传感器高速通道) 调制解调器功能。HART调制解调器采用数字双向通信标准, 它在标准4 m A至20 m A模拟环路上调制一个1 m A峰峰值FSK信号。若要加入这个功能, 就必须在总功耗预算中留出裕量。前文所讨论的优化在这种情况下适用。另外, 还需考虑微控制器子系统。微控制器内核需实现该性能, 同时保持能效以控制HART调制解调器并驱动环路供电型DAC, 它还需执行处理测量数据、诊断和校准等任务。
选择正确的元件实现芯片级集成和优化固然重要, 但开发高效率集成系统还需要掌握目标市场要求与趋势等丰富知识。系统级目标——比如增加功能而不增加功耗水平与尺寸——要求芯片供应商与最终系统开发商之间展开密切合作。为了便于展开这种合作, 半导体供应商需对电路板级要求具有充分的理解, 例如:外形尺寸、温度范围、制造工艺、功耗、成本以及信号链中的补充器件。
摘要：本文通过介绍几种不同的现场仪器仪表的缺点与不足, 分析了ARM M3/M4处理器内核与适当的模拟元件集成后, 如何实现现场仪器仪表应用的系统级优化。
集成信号 篇4
随着城市化的逐步发展, 城市交通也发生了巨大的变化, 虽然新修建数条高速公路及普通道路, 但随着汽车的日益增长, 市区交通仍然变得十分拥挤, 而这些因素对人们的安全出行也带来很大隐患。各交通路口的信号灯作为交管部门管理交通的重要工具之一, 其合理使用可以为人们的安全出行提供保障。
交通信号灯主要由城市交通控制系统控制。现代城市交通监控指挥系统中的城市交通控制系统一个综合化的计算机道路交通管理系统, 其主要功能包括城市交通数据监测、交通信号灯控制以及交通疏导。在以计算机为主体的信息化交通管理系统中, 如何运用科学的控制方法对已建的城市道路结构进行优化调度, 缓解道路的交通拥堵状况, 越来越成为交通运输管理和城市规划系统亟待研究的课题。
数字电路具有逻辑性强和灵活性强的特点, 数字电路芯片只要在一定范围内输入, 都能得到稳定的输出, 调试起来比较容易, 电路工作也比较稳定, 所以被广泛用于各种领域。本文着重介绍运用数字集成电路进行控制的交通灯的设计思路。
1 交通灯的设计要求及总体方案
1.1 设计要求
主干道和支干道十字路口设置交通灯, 控制两条交叉道路上的车辆通行。
(1) 每条道路设1组由黄、红、绿灯组成的信号灯, 绿灯表示允许通行, 红灯表示禁止通行, 黄灯表示该车道上已过停车线的车辆继续通行, 而未过停车线的车辆停止。
(2) 当主干道绿灯亮时, 支干道红灯亮, 且主干道绿灯亮的时间不少于60s。
(3) 当主干道红灯亮时, 支干道绿灯亮, 且支干道绿灯亮的时间不超过30s。
(4) 每次变换通行车道前, 要求黄灯先亮5s。
1.2 总体方案
根据设计要求, 交通灯控制系统的组成框图如图1所示:十字路口交通灯工作状态数据由状态控制器进行监测记录, 通过状态译码器分别点亮相应状态的信号灯, 秒脉冲发生器产生整个定时系统时基脉冲, 通过减数计数器对脉冲减计数, 达到控制每一种工作状态的持续时间, 减数计数器的回零脉冲使状态控制器完成状态转换, 同时译码器根据系统的下一个工作状态决定计数器下一次减计数的初始值, 减计数器的状态由BCD译码器、数码管显示。
2 设计的主体内容
2.1 状态控制器的设计
(1) S0状态表示主干道绿灯亮, 支干道红灯亮, 60s定时开始计时, 且通车时间未超过60s。
(2) S1状态表示主干道通车时间已达到30s, 此时主干道黄灯亮, 支干道红灯亮, 5s定时器开始计时。
(3) S2状态表示主干道黄灯时间已超过5s, 此时, 主干道红灯亮, 支干道绿灯亮, 30s定时器开始计时。
(4) S3状态表示支干道通车时间已超过30s, 此时, 主干道红灯亮, 支干道黄灯亮, 5s定时器开始计时, 以后当支干道黄灯计时超过5s时, 接S0状态。
这四个状态可以用二进制编码表示, S0用00表示, S1用01表示, S2用10表示, S3用11表示, 其状态转换图2所示。
这是一个二位二进制计数器, 可采用中规模集成计数器CD4029构成状态控制器。CD4029是一种CMOS电路二进制/十进制可异步置数的可逆计数器, 若要实现多级级联, 只需将前级计数器的进/借位信号CO连到下级计数器控制端C1即可, CD4029可实现二进制/十进制的可进位, 可预置的加/减数。
状态器的脉冲可以用来自减法计数器的借位输出, 根据译码显示器的借位变化来改变状态器的输入, 控制状态器的输出。
由CD4029所组成的状态控制器如图3所示。
2.2 译码电路的设计
主干道上红、绿、黄信号灯的状态主要取决于状态控制器的输出状态, 它们之间的关系见真值表, 如表1。对于信号灯状态, “1”表示灯亮, “0”表示灯灭, 两个方向的信号灯有4种输出状态。由真值表分析可以求出各信号灯的逻辑关系。
选用半导体发光二极管来模拟交通灯, 由于门电路的带灌电流的能力比一般带拉电流的能力强, 要求门电路输出低电平时, 点亮相应的发光二极管, 所以在状态输出端设置了与非门和非门, 以满足低电平的要求。状态译码电路如图4所示。
2.3 定时电路的设计
定时要求主干道绿灯显示60s, 支干道绿灯显示30s, 黄灯显示5s, 故需要一个能实现自动调节不同时间的定时器74LS245, 通过使能端和控制端可以控制不同数字的输出。预置到减数计数器的时间可以通过3片74LS245来实现, 3片74LS245的输入数据分别接入60、30、5这3个不同的数字, 74LS245的输出数据和减法计数器相连, 实现设计要求的计时时间。三片74LS245的输出与否由状态控制器来实现, 当状态控制器在S0 (Q2Q1=01) 状态S4 (Q2Q1=11) 状态时要求黄灯亮, 要求减法计数器从初始值5开始计时, 可以看出黄灯亮时Q1必须为1, 所以可以用Q1来控制接数字5的74LS245。当主干道绿灯亮时, 60s计数器开始计时, 由于74LS245的EN端接入低电平有效, 而信号灯也是接人低电平有效, 所以可以把74LS245的EN端与主干道的绿灯连接, 同理, 输入数据20的74LS245可以与支干道的绿灯信号相连, 74LS245的管脚图如图5所示。
它主要实现的是三态门的功能, 输出端除了有高电平和低电平两种状态外, 还有第三种状态高阻状态。其逻辑功能是:当使能控制信号EN=0时, 若DIR=1, 则数据传输通路为A到B, 若DIR=0, 则数据传输通路为B到A;而EN=1时, 无论DIR为何值, A、B之间均呈高阻状态。
定时器的减数器主要是由异步可逆二/十进制计数器来实现, 译码和显示电路主要是由74LS47和数码管来产生, 74LS47管脚图如图6所示。
2.4脉冲产生电路的设计
脉冲的产生电路主要是由555定时器产生的。555定时器是一种中规模集成电路, 只要在外部配上适当的几个元件, 就可以构成施密特触发器, 单稳态触发器及多谐振荡器等脉冲与变换电路, 该器件的电源电压为4.5~16V, 驱动电流可达到200m A左右, 并且可以与TTL、CMOS逻辑电平相兼容。
多谐振荡器是一种无稳态电路。对该电路通电后, 电路状态可以自动变换并且产生矩形波的输出。555定时器组成的的脉冲发生器如图7所示。
将以上各模块进行逻辑连接, 得到系统的电路原理图, 如图8所示。
将各单元部分按照电路图连接后, 进行各单元电路调试及整体调试, 并通过软件仿真验证, 完全达到设计要求。
数字集成电路具有体积小、重量轻、寿命长、可靠性高、性能好等优点, 同时成本低, 便于大规模生产, 由数字集成电路控制的交通信号灯也会越来越广泛地使用。
参考文献
[1]李中发.数字电子技术[M].北京:水利水电出版社, 2001.
[2]时万春.现代集成电路测试技术[M].化学工业出版社, 2006.
[3]杨兆生.新一代智能化交通控制系统关键技术及其应用[M].北京:中国铁道出版社, 2008.
集成信号 篇5
锂离子 (Li-Ion) 电池组包含大量的电池单元，必须正确监控才能提高电池效率，延长电池寿命。图1所示电路中的6通道AD7280A充当主监控器，向电池管理控制器 (BMC) 提供精确的测量数据。
AD7280A内置一个±3 ppm基准电压源，提供±1.6 mV的电池电压测量精度。ADC分辨率为12 bit，转换48个单元只需7μs时间。
AD7280A位于电池管理系统 (BMS) 的高压端，具有一个菊花链接口，最多能将8个AD7280A堆叠在一起，以监控48个锂离子电池单元的电压。堆叠中的相邻AD7280A可以直接通信，向上向下传递数据，而无需隔离。堆叠底部的AD7280A主器件使用SPI接口与BMC通信，只有在这个地方才需要高压电流隔离，以便保护BMS的低压端。数字隔离器ADμM1201和集成DC/DC转换器的隔离器ADμM5401共同提供所需的6通道隔离，构成一种紧凑、高性价比的解决方案。
电路描述
AD7280A菊花链从它监控的电池单元获得电源。ADμM5401集成一个DC/DC转换器，用于向ADμM1201的高压端供电，向AD7280A SPI接口提供VDRIVE电源，以及向AD7280A菊花链电路提供关断信号。如果BMS低压端的+5 V电源被拉低，则隔离器和AD7280A菊花链关断。同样，如果来自BMC的PD信号变为低电平，通过ADG849开关路由的ADμM5401低压电源将被拉低，这也会使隔离器和AD7280A菊花链发生硬件关断。
为了优化菊花链在高噪声条件下的通信性能 (例如遇到电池干扰时) ，菊花链信号被屏蔽在印刷电路板 (PCB) 的一个内层上，上下都由VSS电源层提供屏蔽，该电源层连接到菊花链中上一个器件的VSS引脚。每个菊花链连接上都配有22 pF电容，根据菊花链的数据流方向，这些电容端接上一个器件的VSS引脚或下一个器件的VDD引脚。PD、CS、SCLK、SDI和CNVST菊花链连接沿菊花链向上传递数据，因此这些引脚上的22 pF电容端接上一个器件的VSS引脚。
SDOlo和ALERTlo菊花链连接沿菊花链向下传递数据，因此这些引脚上的22 pF电容端接于下一个器件的VDD引脚。使用一条低阻抗走线将下一个器件的VDD与上一个器件的VSS直接相连，使这两个电位在高噪声环境下尽可能接近。
隔离栅处的接地护栏用于围住PCB左侧构成的低压端。该护栏由通过过孔系在一起的保护环组成，连接到板上所有层的数字地。到达电路板边缘的电源层与接地层上的噪声可能会辐射，但采用这种屏蔽结构时，噪声会被反射回来。
集成信号 篇6
电磁特性问题和信号完整性已成为高性能大规模集成电路、纳米电子 (nano electronics) 、RFIC和电子封装技术提升的主要障碍, 但目前无论是仿真技术还是实验手段都无法达到实际工程的需求。本研究小组成功地研究出一项创新高效的等效全波模拟仿真技术, 可有效地用于大规模集成电路, 多层电子封装及复杂印刷电路 (PCB) 信号完整性, 电力完整性及电磁辐射的设计和仿真。
应用领域:
集成信号 篇7
一、2FSK信号的解调方案
实现数字频率解调的方法有很多种, 通常如过零检测法、相干检测法、非相干检测法、鉴频检测法和差分检波法等。2FSK信号解调原理方框图如图1所示。
一般通信原理实验的原实验系统中2FSK信号解调实验常采用过零检测法、相干检测法等。其解调方法使用的模块多, 各模块的性能要求高 (如低通滤波器、带通滤波器、位同步信号的提取等模块) , 从而实现他们的实验电路比较复杂 (相干解调的设备比非相干解调的设备更复杂) ;实验系统的调试和维护较麻烦。随着锁相技术的不断发展, 集成锁相环已成为电子、通信技术领域中一种相当有用的技术手段, CMOS集成锁相环具有载波跟踪、调制跟踪、低门限等非常优越的特性。利用CD4046芯片组成的2FSK信号解调电路具有频率跟踪好、解调时误码率低、电路简单、调整容易, 特别是用在学校通信原理实验教学的实验系统中, 能使学生更容易理解2FSK信号解调原理, 使实验系统维护更方便。图2为利用锁相环对2FSK信号解调的方框图。
二、2FSK信号解调电路的工作原理及实验波形
C D4046 C M O S集成锁相环在通信系统中最常见的应用是作为移频键控信号的解调。图3所示是一个用CD4046芯片实现2FSK信号解调的实用电路。它由CD4046芯片及外围电路对输入信号频率进行跟踪;或门、非门、积分电路 (电阻、电容、二极管) 对信号进行变换, 整形电路 (非门) 对信号进行整形输出。
设J1输入端的输入信号是由数字基带信号为“1”载波频率对应为64KHz和数字基带信号为“0”载波频率对应为128KHz组成的2FSK信号。基带信号波形与2FSK信号波形的对应关系[如图4 (a) 、 (b) 所示]。
图3中CD4046 CMOS集成锁相环中压控振荡器 (VOC) 的中心频率设计在64KHz。振荡频率由Cx、R3、R5来确定, R2、R4用来频率微调;C2、R7、R11构成外接低通滤波器, 其参数选择要满足环路性能指标的要求。
当输入信号为64K H z时, 环路对载波处于跟踪状态, 这时U1的相位脉冲端 (1脚) 输出高电平, 相位比较器I (2脚) 输出低电平[如图4 (c) 、 (d) 所示], 1脚与2脚的输出经过或门 (U2A) 、非门 (U3A) 输出为低电平“0”, 再经过积分电路 (D1、R9、C3、) 及非门 (U3B) 输出为高电平“1”, 经整形电路 (U3C、U3D) 后在输出端 (P3) 输出一高电平“1”[如图4 (e) 、 (f) 、 (g) 所示]。
当输入信号为128KHz时, 环路对128KHz载频的跟踪破坏, 环路失锁。此时U1的相位脉冲端 (1脚) 和相位比较器I (2脚) 都输出无规则的矩形脉冲[如图4 (c) 、 (d) 所示], 1脚与2脚的输出经过或门 (U2A) 、非门 (U3A) 输出仍为一串无规则的矩形脉冲, 再经过积分电路 (D1、R9、C3) 及非门 (U3B) 输出为低电平“0”, 经整形电路 (U3C、U3D) 后在输出端 (P3) 输出一低电平“0”[如图4 (e) 、 (f) 、 (g) 所示]。
可见, 利用CD4046 CMOS集成锁相环的频率跟踪、锁定特性, 选择适当环路参数, 使环路对64KHz频率锁定, 2FSK信号解调电路输出高电平“1”;对128KHz频率失锁时2FSK信号解调电路就输出低电平“0”, 这样在解调器输出端就能得到与原数字基带信号相同的基带信号序列。CD4046芯片实现2FSK信号解调电路各点对应的实验波形如图4所示。
三、结论
集成锁相环对2FSK信号进行解调的工作原理十分简单, 只要在设计锁相环参数时, 使它的频率锁定在2FSK信号的一个载频f1上, 对应输出高电平, 而对另一载频f2失锁, 对应输出低电平, 那么在2FSK信号解调电路输出端就可以得到解调的基带信号序列。基于CMOS集成锁相环实现2FSK信号解调电路, 由于其CMOS集成锁相环性能优越, 价格低廉, 使得整体电路体积小, 调试与维护容易, 所以被广泛地应用于各大专院校通信专业的实验教学中, 并取得了较好的效果。
摘要：本文介绍了在数字通信电路实验系统中利用CMOS集成锁相环对二进制移频键控 (Binary Frequency Shift Keying, 简称2FSK) 信号进行解调。具体分析了基于CD4046芯片实现2FSK信号解调的实用电路的工作原理, 并对解调中的各关键点都给出了实际测量波形, 通过实验波形图说明了基于CD4046芯片实现2FSK信号解调的可行性。
关键词：集成锁相环,解调电路,锁定,失锁
参考文献
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