畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-PWM清零D觸發(fā)器的電路仿真設(shè)計(jì).doc

畢業(yè)論文題目：PWM清零D觸發(fā)器的電路仿真設(shè)計(jì)I摘要PWM(PulseWidthModulation)，脈沖寬度調(diào)制，是利用微處理器的數(shù)字輸出來(lái)對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在測(cè)量、通信、功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。PWM的應(yīng)用研究一直受到關(guān)注,首要的是PWM的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)技術(shù)。D觸發(fā)器是一種常用的數(shù)字集成電路，它在數(shù)字PWM技術(shù)中有著廣泛而重要的應(yīng)用。本論文首先對(duì)PWM技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的介紹，基于對(duì)PWM原理的理解，對(duì)PWM中的D觸發(fā)器電路進(jìn)行研究，通過(guò)參數(shù)設(shè)計(jì)，對(duì)具有清零作用的D觸發(fā)器電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，結(jié)合集成電路EDA設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行了電路仿真設(shè)計(jì)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析，實(shí)現(xiàn)了電路功能；同時(shí)，基于CMOS工藝，繪制了整體電路的版圖。關(guān)鍵詞PWM；D觸發(fā)器；CMOS工藝；版圖IIAbstractPWM(PulseWidthModulation),Pulsewidthmodulation,isusingthewidthofthemicroprocessorforanalogtodigitaloutputcontrolofakindofveryeffectivetechnology,widelyusedinmeasuring,communicationandpowercontrolandtransforminmanyareas.TheapplicationresearchhasbeenaPWM,primaryconcernistherealizationofdigitaltechnology,PWM.Withmicroelectronicstechnologyandpowerelectronictechnologydevelopment,thedigitalrealizationmethodalsoPWMhasbecomethemainformofPWM.Dflip-flopisakindofcommondigitalintegratedcircuit,itinthedigitaltechnologyhasbeenwidelyPWMandimportantapplication.ThispaperfirstPWMtechnologyisintroduced,thesystembasedontheprincipleofPWM,theDflip-flopPWMcircuitdesign,research,andthroughtheparametersofthefunctionhasclearedthetriggercircuitstructureDdesignandsimulationdesign,andtheresultsoftheanalysisandterritory.KeywordsPWM；Dflip-flop；CMOStechnology；Layout目錄摘要.IAbstract.II第一章前言.11.1引言.11.2PWM技術(shù).11.2.1模擬PWM技術(shù).11.2.2數(shù)字PWM技術(shù).41.3PWM的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用.61.4論文的主要內(nèi)容.7第二章PWM觸發(fā)器.92.1觸發(fā)器分類.92.1.1RS觸發(fā)器.92.1.2單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器.102.1.3施密特觸發(fā)器.112.2D觸發(fā)器的不同結(jié)構(gòu)和不同工作方式.13第三章PWM清零D觸發(fā)器的電路設(shè)計(jì)及仿真分析.163.1清零D觸發(fā)器設(shè)計(jì)思想.163.2PWM的電路實(shí)現(xiàn).163.2.1PWM清零D觸發(fā)器工作原理.163.2.2PWM清零D觸發(fā)器電路設(shè)計(jì).173.3PWM清零D觸發(fā)器的電路仿真.18第四章版圖繪制.194.1版圖設(shè)計(jì)規(guī)則.194.1.1DRC規(guī)則.194.1.2版圖繪制規(guī)則.204.2電路整體版圖.21結(jié)論.22參考文獻(xiàn).23附錄.24致謝.26PWM清零D觸發(fā)器的電路仿真設(shè)計(jì)1第一章前言1.1引言脈沖寬度調(diào)制(PWM)，是英文“PulseWidthModulation”的縮寫，簡(jiǎn)稱脈寬調(diào)制，是利用微處理器的數(shù)字輸出來(lái)對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測(cè)量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。PWM控制技術(shù)以其控制簡(jiǎn)單，靈活和動(dòng)態(tài)響應(yīng)好的優(yōu)點(diǎn)而成為電力電子技術(shù)最廣泛應(yīng)用的控制方式，也是人們研究的熱點(diǎn)。由于當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)沒(méi)有了學(xué)科之間的界限，結(jié)合現(xiàn)代控制理論思想與數(shù)字電路相結(jié)合的數(shù)字PWM技術(shù)將會(huì)成為PWM控制技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。D觸發(fā)器是一種典型的數(shù)字電路，在計(jì)數(shù)、分頻等應(yīng)用電路中作為其中的重要模塊，有著廣泛的應(yīng)用，將PWM技術(shù)與D觸發(fā)器電路相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)很多復(fù)雜功能，所以PWM與D觸發(fā)器電路相結(jié)合的技術(shù)將會(huì)成為一個(gè)熱點(diǎn)。1.2PWM技術(shù)隨著電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了多種PWM技術(shù)，主要分模擬PWM技術(shù)和數(shù)字PWM技術(shù)兩類。1.2.1模擬PWM技術(shù)微電子技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展以及各種新的理論方法，如現(xiàn)代控制理論，非線性系統(tǒng)控制思想的應(yīng)用，模擬PWM控制技術(shù)獲得了空前的發(fā)展.到目前為止，已出現(xiàn)了多種模擬PWM控制技術(shù)，根據(jù)模擬PWM控制技術(shù)的特點(diǎn)，到目前為止主要有以下8類方法1。相電壓控制PWM相電壓控制PWM方法應(yīng)用極為廣泛，而隨機(jī)PWM方法是其應(yīng)用的典范。在上世紀(jì)70年代開始至上世紀(jì)80年代初，由于當(dāng)時(shí)大功率晶體管主要為雙極性達(dá)林頓三極管，載波頻率一般不超過(guò)5kHz，電機(jī)繞組的電磁噪音及諧波造成的振動(dòng)引起了人們的關(guān)注。為求得改善，隨機(jī)PWM方法應(yīng)運(yùn)而生。其原理是隨機(jī)改變開關(guān)頻率使電機(jī)電磁噪音近似為限帶白噪聲(在線性頻率坐標(biāo)系中,各頻率能量分布是均勻的)，盡管噪音的總分貝數(shù)未變，但以固定開關(guān)頻率為特征的有色噪音強(qiáng)度大大削弱。正因?yàn)槿绱?，即使在IGBT已被廣泛應(yīng)用的今天，對(duì)于載波頻率必PWM清零D觸發(fā)器的電路仿真設(shè)計(jì)2須限制在較低頻率的場(chǎng)合，隨機(jī)PWM仍然有其特殊的價(jià)值；另一方面則說(shuō)明了消除機(jī)械和電磁噪音的最佳方法不是盲目地提高工作頻率，隨機(jī)PWM技術(shù)正是提供了一個(gè)分析、解決這種問(wèn)題的全新思路2。線電壓控制PWM對(duì)于像三相異步電動(dòng)機(jī)這樣的三相無(wú)中線對(duì)稱負(fù)載，逆變器輸出不必追求相電壓接近正弦，而可著眼于使線電壓趨于正弦。因此，提出了線電壓控制PWM馬鞍形波與三角波比較法也就是諧波注入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諧波，調(diào)制信號(hào)便呈現(xiàn)出馬鞍形，而且幅值明顯降低，于是在調(diào)制信號(hào)的幅值不超過(guò)載波幅值的情況下，可以使基波幅值超過(guò)三角波幅值，提高了直流電壓利用率。在三相無(wú)中線系統(tǒng)中，由于三次諧波電流無(wú)通路，所以三個(gè)線電壓和線電流中均不含三次諧波3。除了可以注入三次諧波以外，還可以注入其他3倍頻于正弦波信號(hào)的其他波形,這些信號(hào)都不會(huì)影響線電壓。這是因?yàn)榻?jīng)過(guò)PWM調(diào)制后逆變電路輸出的相電壓也必然包含相應(yīng)的3倍頻于正弦波信號(hào)的諧波，但在合成線電壓時(shí)，各相電壓中的這些諧波將互相抵消，從而使線電壓仍為正弦波。電流控制PWM電流控制PWM的基本思想是把希望輸出的電流波形作為指令信號(hào)，把實(shí)際的電流波形作為反饋信號(hào)，通過(guò)兩者瞬時(shí)值的比較來(lái)決定各開關(guān)器件的通斷，使實(shí)際輸出隨指令信號(hào)的改變而改變4。空間電壓矢量控制PWM空間電壓矢量控制PWM(SVPWM)也叫磁通正弦PWM法。它以三相波形整體生成效果為前提，以逼近電機(jī)氣隙的理想圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)軌跡為目的，用逆變器不同的開關(guān)模式所產(chǎn)生的實(shí)際磁通去逼近基準(zhǔn)圓磁通，由它們的比較結(jié)果決定逆變器的開關(guān)，形成PWM波形。此法從電動(dòng)機(jī)的角度出發(fā)，把逆變器和電機(jī)看作一個(gè)整體，以內(nèi)切多邊形逼