一種新型的交流電源信號發(fā)生器的設(shè)計(jì)
3 解決的關(guān)鍵問題
3.1 防誤計(jì)數(shù)設(shè)計(jì)
計(jì)數(shù)器通過檢測時(shí)鐘輸入的跳變沿進(jìn)行計(jì)數(shù)。初始上電由于電源過沖及時(shí)鐘輸入毛刺等原因,會造成計(jì)數(shù)器的誤計(jì)數(shù)。為了防止此現(xiàn)象的出現(xiàn),上電時(shí)計(jì)數(shù)器清零,增強(qiáng)電路的可靠性,電路框圖如圖8所示。本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/175951.htm
,其中時(shí)間常數(shù)τ=RC。
上電后電容端電壓變化曲線如圖9所示。
電容端電壓經(jīng)整形電路可以得到計(jì)數(shù)器清零控制信號,圖9中UIH(min)=2.0 V是后端整形電路輸入高電平門限電壓(TTL標(biāo)準(zhǔn)),電壓從0升高到UIH(min)所用的時(shí)間為,則UIH(min)=2.0V
整形后低電平持續(xù)時(shí)間T1=t1。需要注意的是設(shè)計(jì)阻容時(shí)為滿足時(shí)序,要求T1≤T2,T2是晶振的振蕩周期。
3.2 三相信號設(shè)計(jì)
信號1~信號5為晶振頻率基準(zhǔn)16.384 MHz的整數(shù)倍,分頻占空比調(diào)整信號頻點(diǎn)理論誤差為0,信號6~信號8要求1kHz相差120°輸出。1個(gè)周期T為360°細(xì)分6段每段為60°,以60°為間隔三相信號輸出對應(yīng)不同的邏輯電平,即可得到120°相差的信號,電路實(shí)現(xiàn)原理圖如圖10所示。
從圖10可以看出將品振基準(zhǔn)頻率16.384MHz進(jìn)行2371次分頻看得到6 kHz作為移相輸入頻率,移相間隔為1 kHz,在1個(gè)計(jì)數(shù)周期T即6 kHz內(nèi),信號6~信號8對應(yīng)邏輯電平輸出見表1。
電路仿真波形如圖11所示,實(shí)驗(yàn)波形見圖7。
3.3 高精度分頻器設(shè)計(jì)
電路信號輸出精度要求小于10-3,信號1~信號5均為基準(zhǔn)頻率的整數(shù)倍分頻精度均有滿足要求,信號6~信號8采用整數(shù)倍2731次分頻精度可達(dá)1.2x10-4,雖也滿足指標(biāo)要求,但在高溫和低溫情況下隨著基準(zhǔn)頻率的溫漂精度出現(xiàn)了臨界情況。為了有效解決1 kHz頻率精度的問題,需要設(shè)計(jì)高精度的分頻器,設(shè)計(jì)了2730.5次分頻,電路結(jié)構(gòu)框圖如圖12所示。
從圖12可看出將基準(zhǔn)頻率分頻2730.5次得到6.000366 kHz經(jīng)過相移電路可以得到三相信號頻率為1.000061 kHz,頻率精度為6.1× 10-5。由上可以看出,設(shè)計(jì)半整數(shù)分頻器比整數(shù)分頻器得到的信號頻率精度高出一個(gè)數(shù)量級,實(shí)驗(yàn)證明在高低溫情況下,電特性完全滿足指標(biāo)要求。
4 結(jié)束語
本電路采用一片CPLD (16×16 mm)實(shí)現(xiàn)了2730.5分頻器、32分頻器、三個(gè)16位計(jì)數(shù)器、一個(gè)6分頻器、一個(gè)邏輯分配器的功能,只占用了該芯片69%的邏輯資源和36%的輸入/輸出口(I/O口)。
本文詳細(xì)闡述了交流電源信號發(fā)生器的工作原理及其在系統(tǒng)中的功能,介紹了常規(guī)的信號發(fā)生裝置的設(shè)計(jì)方法,并比較了其優(yōu)劣勢。采用可編程邏輯器件設(shè)計(jì)了交流電源信號發(fā)生器,這種新型方法具有信號輸出精度高、抗干擾能力強(qiáng)、體積小、設(shè)計(jì)修改方便、成本較低等優(yōu)勢,為其他相似電路的設(shè)計(jì)提供了參考。
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