(完整word版)PWM信号发生器设计文献综述(1)

1、文献综述毕业设计题目：PWM信号发生器设计1PWM信号发生器文献综述( (电子信息工程 10(1)10(1)班 E10610119)E10610119)1 1 前言PWM(PulsePWM(Pulse WidthWidth Modulation)Modulation)又称脉冲宽度调制，属于脉冲调制的一种， 即脉冲幅度调制(PAMPAM、脉冲相位调制(PPMPPM、脉冲宽度调制(PWMPWM 和脉冲编 码调制(PCMPCM。它们本来是应用于电子信息系统和通信领域的一种信号变换技术， 但从六十年代中期以来后，随着电力电子技术被引入到电力变换领域，PWMPWMfe术广泛运用于各种工业电力传动领域乃至

2、家电产品中 11。信号发生器又称波形发生器，是一种常用的信号源，被广泛地应用于无线电 通信、自动测量和自动控制等系统中。传统的信号发生器绝大部分是由模拟电路 构成，借助电阻电容，电感电容、谐振腔、同轴线作为振荡回路产生正弦或其它 函数波形。频率的变动由机械驱动可变元件完成，当这种模拟信号发生器用于低 频信号输出往往需要的 RCRC 值很大，这样不但参数准确度难以保证，而且体积和 功耗都很大，而由数字电路构成的低频信号发生器， 虽然其低频性能好但体积较 大，价格较贵。在今天，随着大规模集成电路和信号发生器技术的发展，许多新型信号发生器应运而生。用信号发生器并配置适当接口芯片产生程控正弦信号，则可

3、替代传统的正弦信号发生器，从而有利于测试系统的集成化、程控化和智能仪表的多功 能化。而信号发生器的最大特点是面向控制，由于它集成度高、运算速度快、体 积小、运行可靠、价格低，因此在数据采集、智能化仪器等技术中得到广泛的应 用，从而使得信号发生器的应用成为工程技术多学科知识汇集的一个专门研究领 域，其应用产生了极高的经济效益和社会效益 22。2 2 PWMPWM 言号发生器的发展与现状2.12.1 信号发生器的发展单片微型计算机简称信号发生器，是指集成在一块芯片上的计算机，信号发 生器的产生与发展和微处理器的产生与发展大体同步,自 19711971 年美国 InIn teltel 公司 首先推出

4、 4 4 位微处理器以来，它的发展到目前为止大致可分为 5 5 个阶段：第 1 1 阶段（1971197119761976）:信号发生器发展的初级阶段。发展了各种 4 4 位信 号发生器，2第 2 2 阶段（1976197619801980）:初级 8 8 位机阶段。以 19761976 年 IntelIntel 公司推出的MCMC4848 系列为代表，采用将 8 8 位 CPUCPU 8 8 位并行 I/OI/O 接口、8 8 位定时/ /计数器、 RAMRAM 和 ROMROM 等集成于一块半导体芯片上的单片结构，功能上可满足一般工业控制 和智能化仪器、仪表等的需要。第 3 3 阶段（19

5、80198019831983）:高性能信号发生器阶段。这一阶段推出的高性能 8 8 位信号发生器普遍带有串行口，有多级中断处理系统，多个1616 位定时器/ /计数器。片内 RAMRAM ROMROM 勺容量加大，且寻址范围可达 64KB64KB第 4 4 阶段（198319838080 年代末）：1616 位信号发生器阶段。19831983 年 InIn teltel 公司 又推出了高性能的 1616 位信号发生器 MCMC9696 系列，网络通信能力有显著提高。第 5 5 阶段（9090 年代）：信号发生器在集成度、功能、速度、可靠性、应用 领域等全方位向更高水平发展。2.22.2 信号发

6、生器的现状目前，信号发生器正朝着高性能和多品种方向发展，尤其是八位信号发生器已成为当前信号发生器中的主流。信号发生器的发展具体体现在如下四个方面：1 1、CPUCPU 功能增强CPUCPU 功能增强主要表现在运算速度和精度的提高方面。为了提高运算速度和 精度，信号发生器通常采用布尔处理机和把 CPUCPU 勺字长增加到 1616 位或 3232 位。例 如 MCMC96/9896/98 和HPCI6040HPCI6040 等信号发生器。2 2、内部资源增多目前， 信号发生器内部的 ROMROM 容量已达 32KB32KB RAMRAM 数量已达 1KB,1KB,并具有掉 电保护功能，常用 I/

7、OI/O 电路有串行和并行 I/OI/O 接口，A/DA/D 和 D/AD/A 转换器，定时器 / /计数器，定时输出和信号捕捉输入，系统故障监测和 DMADMAS道电路等。3 3、引脚的多功能化随着芯片内部功能的增强和资源的丰富，信号发生器所需的引脚数也会相应 增加，这是不可避免的。例如：一个能寻址1MB1MB 存储空间的信号发生器需要 2020条地址线和 8 8 条数据线。太多的引脚不仅会增加制造时的困难，而且也会使芯片 的集成度大为减小。为了减少引脚数量，提高应用灵活性，信号发生器中普遍采 用一脚多用的设计方案。4 4、低电压和低功耗3在许多应用场合，信号发生器不仅要有很小的体积，而且还

8、需要较低的工作 电压和极小的功耗。因此，信号发生器普遍采用 CHMOCHMO 工艺，并增加空闲和掉电 两种工作方式3 3。3 3 可实现的方法 3.13.1 单片机直接产生的方法直接利用单片机产生 PWM&PWM&号波形。采用这种方法可以大大简化产生波形的 软硬件电路，设计电路简单，然而该方案的缺点是编程过于复杂，产生的频率低, 调节范围窄，满足不了日常生活的需求。具体方案如图1 1。图 i3.23.2 分立元件的方法采用分立元件等纯硬件电路搭接，该方法不需要软件电路，但产生的波形较 为单一，波形质量差，不易调节且稳定性不好。3.33.3 锁相式合成器采用锁相式合成器，将压控振

9、荡器的频率锁存在所需的频率。该方案比较复 杂。3.43.4 单片机与集成电路利用单片机与控制集成电路，产生占空比和频率可调的波形。该方法输出的 波形种类多、精度高、信号稳定可靠、性价比高以及操作方便 4 4。具体方案如 图 2 2。4图 24 4 信号发生器的应用举例4.14.1 用信号发生器测量电子电路的通道故障信号发生器可以用来查找通道故障。 其基本原理是：由前级往后级，逐一测 量接收通路中每一级放大和滤波器，找出哪一级放大电路没有达到设计应有的放 大量或者哪一级滤波电路衰减过大。信号发生器在此扮演的是标准信号源的角 色。信号源在输入端输入一个已知幅度的信号， 然后通过超电压表或者频率足够

10、 高的示波器，从输入端口逐级测量增益情况，找出增益异常的单元，再进一步细 查，最后确诊存在故障的零部件。4.24.2 用信号发生器测量电子电路的灵敏度信号发生器发出与电子电路相同模式的信号，然后逐渐减小输出信号的幅度（强度） ，同时通过监测输出的水平。当电子电路输出有效信号与噪声的比例劣 化到一定程度时（一般灵敏度测试信噪比标准 S/N=12dBS/N=12dB），信号发生器输出的电 平数值就等于所测电子电路的灵敏度。 在此测试中，信号发生器模拟了信号，而 且模拟的信号强度是可以人为控制调节的。4.34.3 用信号发生器作为标准信号源信号发生器发出 4-20mA4-20mA 0-5V0-5V

11、的可调可控制的信号，作为一次信号为后端 电路提供标准信号，应用于代替前端压力、流量、温度、液位、电流、电压信号 来调试后端线路或程序是否正确无误，可以连接PLGPLG 仪表、及专用设备。5 5 PWMPWM 言号发生器的应用领域目前，PWM 信号发生器的应用领域主要包括：PWI输出输出PWI输出输出5(1)(1)在数字光(LED)(LED)处理技术中,通过 PWMPWM 控制调节电流大小，例如显示技术 中的灰度等级的控制。 在电机控制中，PWMBPWMB 于对电机电流的控制。(3)(3) 在电网系统中，PWMTPWMT 以用于对其功率的控制和变换。(4)(4) 在通信系统中，对模拟信号进行数字

12、编码，满足数字化系统中数据处理 的要求。女口利用 PWM 技术实现 AM FM 和 SSB 这三种模拟通信信号的调制和解调。(5)(5) 在 A/DA/D 转换中，PWMTPWMT 以用于对模拟信号的比较和量化。(6)(6)基于直流 PWM 的速度伺服控制系统。6 6 总结目前，随着微机技术日益广泛深入工业控制领域， 单片机控制的 PwMPwMfe术迅 速发展，其突出特点是可以比较容易地选择最佳的脉冲调制频段， 更重要的，由 于与单片机的结合，整个系统可以集成为具有更完备的保护功能、故障诊断功能 和显示功能的高可靠的微型化的系统。因此，被竞相开发，前景广阔。参考文献1 刘树林 编.开关变换器分

13、析与设计M,北京，机械工业出版社，20112 杨宁主编，单片机与控制技术M.第一版.北京：北京航空航天大学出版社，2005 年.3 楼然苗 李光飞 编著.51 系列单片机设计实例.北京：航空航天大学出版社204 年.4 阉石主编.数字电子技术基础.高等教育出版社，2005 年.张占松开关电源的原理与设计M.北京：电子工业出版社，1999谢嘉奎主编电子线路.高等教育出版社，2004 年.7 赖麟文编著.8051 单片机嵌入式系统应用科学出版社，2005 年.8 高峰编著.单片机微型计算机原理与接口技术.科学出版社，2005 年.9 戴仙金主编,51 单片机及其 C 语言程序开发实例M.北京：清华

14、大学出版社,200810 谢自美 主编电子线路设计实验测试(第二版)M.华中理工大学出版社 2003 1011 李金平，沈明山，姜余祥电子系统设计M北京：电子工业出版社,200712 毕满清 等模拟电子技术基础M电子工业出版社，2008.613 V. Yu. Teplov,A. V. Anisimov. Thermostatting System Using a Single-Chip6Microcomputer and Thermoelectric Modules Based on the Peltier EffectJ,200214 Yeager Brent.How to troubleshoot your electronic scaleJ. Powder and BulkEngin eeri ng. 199515 Meehan Joanne,Muir Lindsey.SCM in Merseyside SMEs:Benefits and barriersJ.TQMJournal. 200816 B