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毕业设计(论文)-PWM清零D触发器的电路仿真设计.doc

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毕业设计(论文)-PWM清零D触发器的电路仿真设计.doc

毕业论文题目PWM清零D触发器的电路仿真设计I摘要PWMPulseWidthModulation,脉冲宽度调制,是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术,广泛应用在测量、通信、功率控制与变换的许多领域中。PWM的应用研究一直受到关注,首要的是PWM的数字化实现技术。D触发器是一种常用的数字集成电路,它在数字PWM技术中有着广泛而重要的应用。本论文首先对PWM技术进行了系统的介绍,基于对PWM原理的理解,对PWM中的D触发器电路进行研究,通过参数设计,对具有清零作用的D触发器电路结构进行了设计,结合集成电路EDA设计软件进行了电路仿真设计,并对结果进行了分析,实现了电路功能同时,基于CMOS工艺,绘制了整体电路的版图。关键词PWMD触发器CMOS工艺版图IIAbstractPWMPulseWidthModulation,Pulsewidthmodulation,isusingthewidthofthemicroprocessorforanalogtodigitaloutputcontrolofakindofveryeffectivetechnology,widelyusedinmeasuring,communicationandpowercontrolandtransforminmanyareas.TheapplicationresearchhasbeenaPWM,primaryconcernistherealizationofdigitaltechnology,PWM.Withmicroelectronicstechnologyandpowerelectronictechnologydevelopment,thedigitalrealizationmethodalsoPWMhasbecomethemainformofPWM.Dflipflopisakindofcommondigitalintegratedcircuit,itinthedigitaltechnologyhasbeenwidelyPWMandimportantapplication.ThispaperfirstPWMtechnologyisintroduced,thesystembasedontheprincipleofPWM,theDflipflopPWMcircuitdesign,research,andthroughtheparametersofthefunctionhasclearedthetriggercircuitstructureDdesignandsimulationdesign,andtheresultsoftheanalysisandterritory.KeywordsPWMDflipflopCMOStechnologyLayout目录摘要.........................................................................................................IAbstract........................................................................................................II第一章前言....................................................................................................11.1引言...................................................................................................11.2PWM技术.............................................................................................11.2.1模拟PWM技术............................................................................11.2.2数字PWM技术...........................................................................41.3PWM的发展现状及应用..........................................................................61.4论文的主要内容....................................................................................7第二章PWM触发器...........................................................................................92.1触发器分类.........................................................................................92.1.1RS触发器...................................................................................92.1.2单稳态触发器............................................................................102.1.3施密特触发器.............................................................................112.2D触发器的不同结构和不同工作方式......................................................13第三章PWM清零D触发器的电路设计及仿真分析.................................................163.1清零D触发器设计思想........................................................................163.2PWM的电路实现...................................................................................163.2.1PWM清零D触发器工作原理..........................................................163.2.2PWM清零D触发器电路设计..........................................................173.3PWM清零D触发器的电路仿真................................................................18第四章版图绘制............................................................................................194.1版图设计规则.....................................................................................194.1.1DRC规则....................................................................................194.1.2版图绘制规则.............................................................................204.2电路整体版图.....................................................................................21结论........................................................................................................22参考文献........................................................................................................23附录........................................................................................................24致谢........................................................................................................26PWM清零D触发器的电路仿真设计1第一章前言1.1引言脉冲宽度调制PWM,是英文PulseWidthModulation的缩写,简称脉宽调制,是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术,广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。PWM控制技术以其控制简单,灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术最广泛应用的控制方式,也是人们研究的热点。由于当今科学技术的发展已经没有了学科之间的界限,结合现代控制理论思想与数字电路相结合的数字PWM技术将会成为PWM控制技术发展的主要方向之一。D触发器是一种典型的数字电路,在计数、分频等应用电路中作为其中的重要模块,有着广泛的应用,将PWM技术与D触发器电路相结合,可以实现很多复杂功能,所以PWM与D触发器电路相结合的技术将会成为一个热点。1.2PWM技术随着电子技术的发展,出现了多种PWM技术,主要分模拟PWM技术和数字PWM技术两类。1.2.1模拟PWM技术微电子技术和自动控制技术的发展以及各种新的理论方法,如现代控制理论,非线性系统控制思想的应用,模拟PWM控制技术获得了空前的发展.到目前为止,已出现了多种模拟PWM控制技术,根据模拟PWM控制技术的特点,到目前为止主要有以下8类方法1。①相电压控制PWM相电压控制PWM方法应用极为广泛,而随机PWM方法是其应用的典范。在上世纪70年代开始至上世纪80年代初,由于当时大功率晶体管主要为双极性达林顿三极管,载波频率一般不超过5kHz,电机绕组的电磁噪音及谐波造成的振动引起了人们的关注。为求得改善,随机PWM方法应运而生。其原理是随机改变开关频率使电机电磁噪音近似为限带白噪声在线性频率坐标系中,各频率能量分布是均匀的,尽管噪音的总分贝数未变,但以固定开关频率为特征的有色噪音强度大大削弱。正因为如此,即使在IGBT已被广泛应用的今天,对于载波频率必PWM清零D触发器的电路仿真设计2须限制在较低频率的场合,随机PWM仍然有其特殊的价值另一方面则说明了消除机械和电磁噪音的最佳方法不是盲目地提高工作频率,随机PWM技术正是提供了一个分析、解决这种问题的全新思路2。②线电压控制PWM对于像三相异步电动机这样的三相无中线对称负载,逆变器输出不必追求相电压接近正弦,而可着眼于使线电压趋于正弦。因此,提出了线电压控制PWM马鞍形波与三角波比较法也就是谐波注入PWM方式HIPWM就是其中的典型,其原理是在正弦波中加入一定比例的三次谐波,调制信号便呈现出马鞍形,而且幅值明显降低,于是在调制信号的幅值不超过载波幅值的情况下,可以使基波幅值超过三角波幅值,提高了直流电压利用率。在三相无中线系统中,由于三次谐波电流无通路,所以三个线电压和线电流中均不含三次谐波3。除了可以注入三次谐波以外,还可以注入其他3倍频于正弦波信号的其他波形,这些信号都不会影响线电压。这是因为经过PWM调制后逆变电路输出的相电压也必然包含相应的3倍频于正弦波信号的谐波,但在合成线电压时,各相电压中的这些谐波将互相抵消,从而使线电压仍为正弦波。③电流控制PWM电流控制PWM的基本思想是把希望输出的电流波形作为指令信号,把实际的电流波形作为反馈信号,通过两者瞬时值的比较来决定各开关器件的通断,使实际输出随指令信号的改变而改变4。④空间电压矢量控制PWM空间电压矢量控制PWMSVPWM也叫磁通正弦PWM法。它以三相波形整体生成效果为前提,以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的,用逆变器不同的开关模式所产生的实际磁通去逼近基准圆磁通,由它们的比较结果决定逆变器的开关,形成PWM波形。此法从电动机的角度出发,把逆变器和电机看作一个整体,以内切多边形逼近圆的方式进行控制,使电机获得幅值恒定的圆形磁场。具体方法又分为磁通开环式和磁通闭环式。磁通开环法用两个非零矢量和一个零矢量合成一个等效的电压矢量,若采样时间足够小,可合成任意电压矢量。此法输出电压比正弦波调制时提高15,谐波电流有效值之和接近最小。磁通闭环式引入磁通反馈,控制磁通的大小和变化的速度。在比较估算磁通和给定磁通

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