毕业设计（论文）-丙类谐振功率放大器设计.doc

摘 要 利用选频网络作为负载回路的功率放大器称为谐振功率放大器，这是无线电发射机中的重要组成部分。根据放大器电流导通角的范围可分为甲类、乙类、丙类及丁类等不同类型的功率放大器。电流导通角愈小，放大器的效率愈高。如甲类功放的=180，效率最高也只能达到50%，而丙类功放的 90，效率可达到80%，甲类功率放大器适合作为中间级或输出功率较小的末级功率放大器。丙类功率放大器通常作为末级功放以获得较大的输出功率和较高的效率。关键词：丙类谐振功率放大器；谐振功率放大器；高频放大器目 录引言11 谐振功率放大器21.1定时系统21.1.1 举例21.1.2 定时器的结构41.1.3 tmod51.2 引脚工作原理61.2.1 p1端口的结构和工作原理61.2.3 p3端口的结构和工作原理892 电路设计与制作电路板102.1 电路设计112.1.1电路原理图112.2.1 画pcb图112.2.2 制作电路板133 系统软件设计134 电路的调试2641 显示日期和时间264.2 闹铃功能265 结论26谢 辞27参考文献28引言 本论文是丙类谐振功率放大器的一个应用实例。并简要的介绍了丙类谐振功率放大器的工作原理。动态特性和电路组成。 在通信系统中，高频功率放大电路作为发射机的重要组成部分，用于对高频已调波信号进行功率放大，然后经天线将其辐射到空间，所以要求输出功率很大。功率放大电路是一种能量转换电路，即将直流电源能量转换为输出信号能量，同时必然有一部分能量损耗。从节省能量的角度考虑，效率显得更加重要。因此，高频功放常采用效率较高的丙类工作状态。同时，为了滤除丙类工作是产生的众多高次谐波分量，常采用lc谐振回路作为选频网络，故称为丙类谐振功率放大电路。 1 谐振功率放大器 谐振功放是一种用谐振系统作为匹配网络的功率放大器，主要用在无线电发射机中，用来对载波或已调波进行功率放大。根据放大器电流导通角的范围可分为甲类乙类丙类及丁类等不同类型的功率放大电路。电流导通角越小，放大器的效率越高。1.1电路基本原理1.1.1 举例 在单片机程序清单中，经常看到延时子程序和定时（中断）子程序。它们都能使单片机间隔一段时间后再做另一件事。例如，控制两组灯的交替闪亮。以1999年第38期九版图13为例，下面分别是用延时和定时方法的源程序。 程序1： org 0000h ajmp main org 50h main：mov p1，0aah；第一组灯亮 acall delay ；调延时子程序 mov p1，55h ；第二组灯亮 acall delay ；调延时子程序 ajmp main ；循环 delay：mov r0，08h ；延时子程序，当fc=6mhz时，约延时1秒 l1：mov r1，0ffh ； l2：mov r2，0ffh； l3：djnz r2，l3 djnz r1，l2 djnz r0，l1 ret end 程序2： org 0000h ajmp main org 0 wt0；转t0中断服务子程序 org 50h main：mov 21 tl0，6；装入定时初值 mov th0，6；装入重置定时初值 mov tmod，02h；设t0为工作方式2 setb ea；允许cpu中断 setb eto；允许to中断 setb tro；允许to计数 mov p1，55h； clr 00h m：p1，55h；cpu去执行其他任务 jnb 0 p1；定时到1秒，灯的状态翻转 clr 0 m；循环 wto：push acc；定时中断服务子程序 push psw； inc 21h mov a，21h cjne a，200，toreti mov 21 22 a，22h cjne a，10，toreti mov 22 0 psw pop acc reti end 程序1中，点亮一组灯后，调用延时子程序，延时子程序结束后再点亮另一组灯，循环进行，单片机除能交替点亮两组灯以外，全部时间都在运行延时子程序，别的什么事件都不能做了。程序2中，单片机绝大部分时间都在做其它事，只在定时到1秒钟时改变灯的工作状态，充分发挥了单片机的功能。因此，在实际应用中，“延时”只适用于特定 的场合，而“定时”是灵活多变的。1.1.2 定时器的结构 初学者不必去深入研究单片机的内部硬件电路，只要掌握单片机的使用方法，通过实际编程，充分发挥单片机的特定功能即可。与定时器有关的特殊功能寄存器之间的信号关系示于图1。图中，tlo、tho、tl1、th1以及 tmod和tcon都是单片机的特殊功能寄存器。tlo和tho组成16位的定时/计数器（t0），tl1和th1组成16位的定时/计数器（t1）， tmod是t0和t1的工作方式控制寄存器，tcon是t0和t1的运行状态控制寄存器，这些寄存器在程序2中已多次出现。在实际应用时，应首先根据需要对这些寄存器进行初始化，即设置t0和t1的工作方式并对t0和t1定时器装入初始值以得到精确的定时时间。t0和t1的工作方式及运行状态是由tmod 和tcon两个特殊功能寄存器控制的，而tmod和tcon是由用户所编的程序控制的。因此，学好用好定时/计数器必须掌握这些寄存器的功能及使用方法。1.1.3 tmodtmod是定时器的工作方式控制寄存器，是8位的控制寄存器，低4位控制t0的工作方式，高4位控制t1的工作方式，其中： m1、m0是工作方式选择位。决定定时器的4种工作方式。 方式0：（m1=0、m0=0）：13位定时/计数器 方式1：（m1=0、m0=1）：16位定时/计数器 方式2：（m1=1、m0=0）：8位定时/计数器（定时常数自动装入） 方式3：（m1=1、m0=1）：把t0分为两个8位计数器 c/t：定时/计数方式选择位 c/t =0时为定时工作方式，在此方式下，计数脉冲来自单片机内部，计数脉冲频率为一个机器周期，机器周期的时间是固定的，所以就可根据计数值算出计数时间。如程序2中，tl0初值为6，2566=250，当计数器计250个脉冲后，计数器溢出。当fc=6mhz时，一个机器周期为2s，因此t0溢出时，时间为500s，t0定时时间为500s。 c/t=1时为计数工作方式，在这种方式下，计数脉冲来自外部引脚（t0对应p34脚，t1对应p35脚）。当t0脚（或t1脚）发生从高电平到低电平的跳变时，计数器加1。 gate：计数器工作方式控制位，当定时 / 计数器工作在计数方式时，由gate设定计数器是否受外部控制。当gate=0时，不受外部控制。当gate=1时，计数器t0和t1分别受p32和 p33脚上电平控制。当p32（或p33）脚为低电平时，计数器t0(或t1)开始计数，p32(或p33)脚为高电平时，t0(或t1)停止计数。1.2 引脚工作原理 1.2.1 p1端口的结构和工作原理p1口的结构最简单，用途也单一，仅作为数据输入/输出端口使用。输出的信息有锁存，输入有读引脚和读锁存器之分。p1端口的一位结构见下图. 由图可见，p1端口与p0端口的主要差别在于，p1端口用内部上拉电阻r代替了p0端口的场效应管t1，并且输出的信息仅来自内部总线。由内部总线输出的数据经锁存器反相和场效应管反相后，锁存在端口线上，所以，p1端口是具有输出锁存的静态口。 由上图可见，要正确地从引脚上读入外部信息，必须先使场效应管关断，以便由外部输入的信息确定引脚的状态。为此，在作引脚读入前，必须先对该端口写入l。具有这种操作特点的输入/输出端口，称为准双向i/o口。8051单片机的p1、p2、p3都是准双向口。p0端口由于输出有三态功能，输入前，端口线已处于高阻态，无需先写入l后再作读操作。 p1口的结构相对简单，前面我们已详细的分析了p0口，只要大家认真的分析了p0口的工作原理，p1口我想大家都有能力去分析，这里我就不多论述了。 单片机复位后，各个端口已自动地被写入了1，此时，可直接作输入操作。如果在应用端口的过程中，已向p1一p3端口线输出过0，则再要输入时，必须先写1后再读引脚，才能得到正确的信息。此外，随输入指令的不同，h端口也有读锁存器与读引脚之分。1.2.2 p2端口的结构和工作原理p2端口的一位结构见下图： 由图可见，p2端口在片内既有上拉电阻，又有切换开关mux，所以p2端口在功能上兼有p0端口和p1端口的特点。这主要表现在输出功能上，当切换开关向下接通时，从内部总线输出的一位数据经反相器和场效应管反相后，输出在端口引脚线上；当多路开关向上时，输出的一位地址信号也经反相器和场效应管反相后，输出在端口引脚线上。对于8031单片机必须外接程序存储器才能构成应用电路（或者我们的应用电路扩展了外部存储器），而p2端口就是用来周期性地输出从外存中取指令的地址(高8位地址)，因此，p2端口的多路开关总是在进行切换，分时地输出从内部总线来的数据和从地址信号线上来的地址。因此p2端口是动态的i/o端口。输出数据虽被锁存，但不是稳定地出现在端口线上。其实，这里输出的数据往往也是一种地址，只不过是外部ram的高8位地址。 在输入功能方面，p2端口与p0和h端口相同，有读引脚和读锁存器之分，并且p2端口也是准双向口。 可见，p2端口的主要特点包括：不能输出静态的数据；自身输出外部程序存储器的高8位地址；执行movx指令时，还输出外部ram的高位地址，故称p2端口为动态地址端口。即然p2口可以作为i/o口使用，也可以作为地址总线使用，下面我们就来分析下它的两种工作状态。（1）、作为i/o端口使用时的工作过程 当没有外部程序存储器或虽然有外部数据存储器，但容易不大于256b，即不需要高8位地址时（在这种情况下，不能通过数据地址寄存器dptr读写外部数据存储器），p2口可以i/o口使用。这时，“控制”信号为“0”，多路开关转向锁存器同相输出端q，输出信号经内部总线锁存器同相输出端q反相器v2管栅极v2管9漏极输出。 由于v2漏极带有上拉电阻，可以提供一定的上拉电流，负载能力约为8个ttl与非门；作为输出口前，同样需要向锁存器写入“1”，使反相器输出低电平，v2管截止，即引脚悬空时为高电平，防止引脚被钳位在低电平。读引脚有效后，输入信息经读引脚三态门电路到内部数据总线。（2）、作为地址总线使用时的工作过程 p2口作为地址总线时，“控制”信号为1，多路开关车向地址线（即向上接通），地址信息经反相器v2管栅极漏极输出。由于p2口输出高8位地址，与p0口不同，无须分时使用，因此p2口上的地址信息（程序存储器上的a15a8）功数据地址寄存器高8位dph保存时间长，无须锁存。1.2.3 p3端口的结构和工作原理 p3口是一个多功能口，它除了可以作为i/o口外，还具有第二功能，p3端口的一位结构见下图。 由上图可见，p3端口和pl端口的结构相似，区别仅在于p3端口的各端口线有两种功能选择。当处于第一功能时，第二输出功能线为1，此时，内部总线信号经锁存器和场效应管输入/输出，其作用与p1端口作用相同，也是静态准双向i/o端口。当处于第二功能时，锁存器输出1，通过第二输出功能线输出特定的内含信号，在输入方面，即可以通过缓冲器读入引脚信号，还可以通过替代输入功能读入片内的特定第二功能信号。由于输出信号锁存并且有双重功能，故p3端口为静态双功能端口。p3口的特殊功能（即第二功能）：使p3端品各线处于第二功能的条件是:（1）、串行i/o处于运行状态(rxd,txd);（2）、打开了处部中断(int0,int1);（3）、定时器/计数器处于外部计数状态(t0,t1)；（4）、执行读写外部ram的指令(rd,wr)； 在应用中,如不设定p3端口各位的第二功能(wr,rd信叼的产生不用设置),则p3端口线自动处于第一功能状态，也就是静态io端口的工作状态。在更多的场合是根据应用的需要，把几条端口线设置为第二功能，而另外几条端口线处于第一功能运行状态。在这种情况下，不宜对p3端口作字节操作，需采用位操作的形式。端口的负载能力和输入输出操作: p0端口能驱动8个lsttl负载。如需增加负载能力，可在p0总线上增加总线驱动器。p1，p2，p3端口各能驱动4个lsttl负载。 前已述及，由于p0-p3端口已映射成特殊功能寄存器中的p0一p3端口寄存器，所以对这些端口寄存器的读写就实现了信息从相应端口的输入输出。2 电路设计与制作电路板 下面是电路的设计以及制作2.1 电路设计2.1.1电路原理图 2. 2 制作电路板 经过了对电路的原理的了解后就可以开始制作电路板了。2.2.1 画pcb图 在画图的的时候要注意尽量把元件放得紧凑来减少跳线，力求使电路板看起来整洁、美观，同时要注意焊盘和线的大小以免在腐蚀完后出现断线和焊盘不够大小的问题。同时这里还要注意元件的封装问题。 2.2.2 制作电路板 画好pcb后把pcb图打印出来，接着转印到准备好的铜板上面，防止转印的效果不好可以多经过机器几次。转印成功后就可以拿去腐蚀液里腐蚀，在腐蚀的过程中要小心不要用手去直接碰腐蚀液，这样对人体不好，腐蚀的过程最好摇晃一下液体让其反应更加快。腐蚀好后先拿去水池里冲洗干净腐蚀液，观察下铜板有没有断线之类的情况，后在水池边拿砂纸轻轻地把油线给刷掉然后冲洗干净。等晾干后就可以拿去打孔机里打孔。在打孔的过程要注意手要按紧板子，要不会很容易把孔给打坏，这样前面就白做了。打好孔后就是元件的焊接了，焊接的时候要注意虚焊之类的问题。3 系统软件设计 软件的功能要包括：显示年、月、日、时、分、秒，同时还有调整日期和时间，设定闹铃的功能。源程序：#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned int #define hidden 0xff;/消隐字符在字形码表中的位置unsigned int se=20,mi=30,ho=1,da=14,mo=1,ye=2007,disp=0,a=0,be=0,c=0,d=0,e=0,f=0,g=0,h=0,tie=0,time=0,i=0,j=0,an=1,k1a=0,k2a=0,leap=1,mia=0,hoa=0,x=32,y=1,df=0,daf=0;unsigned char tab=0x5f,0x42,0x9e,0xd6, 0xc3,0xd5,0xdd,0x46, 0xdf,0xd7,0x80;unsigned char disptab8=0,0,0,0,0,0,0,0;/*定义p3口各管脚*/sbit k0=p30;sbit k1=p31;sbit k2=p32;sbit k3=p33; /*定义p1口各管脚*/sbit beep=p10;void timer0(void) interrupt 1 using 0th0=0xf6;tl0=0x3c;switch(time)case 0:p0=taba;p2=0xfe;break;case 1:if(k1a=3) p0=tabbe+0x20;p2=0xfd;if(k1a!=3)p0=tabbe;p2=0xfd;break;case 2:p0=tabc;p2=0xfb;break;case 3:p0=tabd;p2=0x7f;break;case 4:if(k1a=2)p0=tabe+0x20;p2=0xdf;if(k1a!=2)p0=tabe;p2=0xdf;break;case 5:p0=tabf;p2=0xef;break;case 6:p0=tabg;p2=0xf7;break;case 7:if(k1a=1)p0=tabh+0x20;p2=0xbf;if(k1a!=1)p0=tabh;p2=0xbf;break;time+;tie+;if(time=8)time=0;if(tie=407)tie=0;se+;if(se=60)se=0;mi+;if(mi=60)mi=0;ho+;if(ho=24)ho=0;da+;if(mo=13)mo=1;ye+;if(ye=99)ye=0;void ys ()unsigned char aaa,bbb;for(aaa=130;aaa0;aaa-)for(bbb=0;bbb=29&leap=0|mo=2&da=30&leap=1)da=0;if(mo=3&da=32)da=0;if(mo=4&da=31)da=0;if(mo=5&da=32)da=0;if(mo=6&da=31)da=0;if(mo=7&da=32)da=0;if(mo=8&da=32)da=0;if(mo=9&da=31)da=0;if(mo=10&da=32)da=0;if(mo=11&da=31)da=0;if(mo=12&da=32)da=0;/if(k1a=2)if(k3=0)ys();ys();if(k3=0)mo=mo+1;if(mo=13)mo=1;/if(k1a=3)if(k3=0)ys();ys();if(k3=0)ye=ye+1;if(ye=9999)ye=0;/break;case 3:disptab0=10;disptab1=10;disptab2=10;disptab3=y/10;disptab4=y%10;disptab5=10;disptab6=x/10;disptab7=x%10;a=disptab0;be=disptab1;c=d