畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）丙類諧振功率放大器設(shè)計(jì)

1、摘 要 利用選頻網(wǎng)絡(luò)作為負(fù)載回路的功率放大器稱為諧振功率放大器，這是無線電發(fā)射機(jī)中的重要組成部分。根據(jù)放大器電流導(dǎo)通角的范圍可分為甲類、乙類、丙類及丁類等不同類型的功率放大器。電流導(dǎo)通角愈小，放大器的效率愈高。如甲類功放的=180，效率最高也只能達(dá)到50%，而丙類功放的 90，效率可達(dá)到80%，甲類功率放大器適合作為中間級(jí)或輸出功率較小的末級(jí)功率放大器。丙類功率放大器通常作為末級(jí)功放以獲得較大的輸出功率和較高的效率。關(guān)鍵詞：丙類諧振功率放大器；諧振功率放大器；高頻放大器目 錄引言11 諧振功率放大器21.1定時(shí)系統(tǒng)21.1.1 舉例21.1.2 定時(shí)器的結(jié)構(gòu)41.1.3 tmod51.2 引腳

2、工作原理61.2.1 p1端口的結(jié)構(gòu)和工作原理61.2.3 p3端口的結(jié)構(gòu)和工作原理892 電路設(shè)計(jì)與制作電路板102.1 電路設(shè)計(jì)112.1.1電路原理圖112.2.1 畫pcb圖112.2.2 制作電路板133 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)134 電路的調(diào)試2641 顯示日期和時(shí)間264.2 鬧鈴功能265 結(jié)論26謝 辭27參考文獻(xiàn)28引言 本論文是丙類諧振功率放大器的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例。并簡(jiǎn)要的介紹了丙類諧振功率放大器的工作原理。動(dòng)態(tài)特性和電路組成。 在通信系統(tǒng)中，高頻功率放大電路作為發(fā)射機(jī)的重要組成部分，用于對(duì)高頻已調(diào)波信號(hào)進(jìn)行功率放大，然后經(jīng)天線將其輻射到空間，所以要求輸出功率很大。功率放大電路是一種能

3、量轉(zhuǎn)換電路，即將直流電源能量轉(zhuǎn)換為輸出信號(hào)能量，同時(shí)必然有一部分能量損耗。從節(jié)省能量的角度考慮，效率顯得更加重要。因此，高頻功放常采用效率較高的丙類工作狀態(tài)。同時(shí)，為了濾除丙類工作是產(chǎn)生的眾多高次諧波分量，常采用lc諧振回路作為選頻網(wǎng)絡(luò)，故稱為丙類諧振功率放大電路。 1 諧振功率放大器 諧振功放是一種用諧振系統(tǒng)作為匹配網(wǎng)絡(luò)的功率放大器，主要用在無線電發(fā)射機(jī)中，用來對(duì)載波或已調(diào)波進(jìn)行功率放大。根據(jù)放大器電流導(dǎo)通角的范圍可分為甲類乙類丙類及丁類等不同類型的功率放大電路。電流導(dǎo)通角越小，放大器的效率越高。1.1電路基本原理1.1.1 舉例 在單片機(jī)程序清單中，經(jīng)?？吹窖訒r(shí)子程序和定時(shí)（中斷）子程序。

4、它們都能使單片機(jī)間隔一段時(shí)間后再做另一件事。例如，控制兩組燈的交替閃亮。以1999年第38期九版圖13為例，下面分別是用延時(shí)和定時(shí)方法的源程序。 程序1： org 0000h ajmp main org 50h main：mov p1，0aah；第一組燈亮 acall delay ；調(diào)延時(shí)子程序 mov p1，55h ；第二組燈亮 acall delay ；調(diào)延時(shí)子程序 ajmp main ；循環(huán) delay：mov r0，08h ；延時(shí)子程序，當(dāng)fc=6mhz時(shí)，約延時(shí)1秒 l1：mov r1，0ffh ； l2：mov r2，0ffh； l3：djnz r2，l3 djnz r1，l2 d

5、jnz r0，l1 ret end 程序2： org 0000h ajmp main org 0 wt0；轉(zhuǎn)t0中斷服務(wù)子程序 org 50h main：mov 21 tl0，6；裝入定時(shí)初值 mov th0，6；裝入重置定時(shí)初值 mov tmod，02h；設(shè)t0為工作方式2 setb ea；允許cpu中斷 setb eto；允許to中斷 setb tro；允許to計(jì)數(shù) mov p1，55h； clr 00h m：p1，55h；cpu去執(zhí)行其他任務(wù) jnb 0 p1；定時(shí)到1秒，燈的狀態(tài)翻轉(zhuǎn) clr 0 m；循環(huán) wto：push acc；定時(shí)中斷服務(wù)子程序 push psw； inc 21h

6、 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，點(diǎn)亮一組燈后，調(diào)用延時(shí)子程序，延時(shí)子程序結(jié)束后再點(diǎn)亮另一組燈，循環(huán)進(jìn)行，單片機(jī)除能交替點(diǎn)亮兩組燈以外，全部時(shí)間都在運(yùn)行延時(shí)子程序，別的什么事件都不能做了。程序2中，單片機(jī)絕大部分時(shí)間都在做其它事，只在定時(shí)到1秒鐘時(shí)改變燈的工作狀態(tài)，充分發(fā)揮了單片機(jī)的功能。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，“延時(shí)”只適用于特定 的場(chǎng)合，而“定時(shí)”是靈活多變的。1.1.2 定時(shí)器的結(jié)構(gòu) 初學(xué)者不必去深入研究單片機(jī)的內(nèi)部硬件電路，只要掌握

7、單片機(jī)的使用方法，通過實(shí)際編程，充分發(fā)揮單片機(jī)的特定功能即可。與定時(shí)器有關(guān)的特殊功能寄存器之間的信號(hào)關(guān)系示于圖1。圖中，tlo、tho、tl1、th1以及 tmod和tcon都是單片機(jī)的特殊功能寄存器。tlo和tho組成16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器（t0），tl1和th1組成16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器（t1）， tmod是t0和t1的工作方式控制寄存器，tcon是t0和t1的運(yùn)行狀態(tài)控制寄存器，這些寄存器在程序2中已多次出現(xiàn)。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，應(yīng)首先根據(jù)需要對(duì)這些寄存器進(jìn)行初始化，即設(shè)置t0和t1的工作方式并對(duì)t0和t1定時(shí)器裝入初始值以得到精確的定時(shí)時(shí)間。t0和t1的工作方式及運(yùn)行狀態(tài)是由tmod 和tcon

8、兩個(gè)特殊功能寄存器控制的，而tmod和tcon是由用戶所編的程序控制的。因此，學(xué)好用好定時(shí)/計(jì)數(shù)器必須掌握這些寄存器的功能及使用方法。1.1.3 tmodtmod是定時(shí)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是工作方式選擇位。決定定時(shí)器的4種工作方式。 方式0：（m1=0、m0=0）：13位定時(shí)/計(jì)數(shù)器 方式1：（m1=0、m0=1）：16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器 方式2：（m1=1、m0=0）：8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器（定時(shí)常數(shù)自動(dòng)裝入） 方式3：（m1=1、m0=1）：把t0分為兩個(gè)8位計(jì)數(shù)器 c/t：定時(shí)/計(jì)數(shù)方式選擇位 c/t =

9、0時(shí)為定時(shí)工作方式，在此方式下，計(jì)數(shù)脈沖來自單片機(jī)內(nèi)部，計(jì)數(shù)脈沖頻率為一個(gè)機(jī)器周期，機(jī)器周期的時(shí)間是固定的，所以就可根據(jù)計(jì)數(shù)值算出計(jì)數(shù)時(shí)間。如程序2中，tl0初值為6，2566=250，當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)250個(gè)脈沖后，計(jì)數(shù)器溢出。當(dāng)fc=6mhz時(shí)，一個(gè)機(jī)器周期為2s，因此t0溢出時(shí)，時(shí)間為500s，t0定時(shí)時(shí)間為500s。 c/t=1時(shí)為計(jì)數(shù)工作方式，在這種方式下，計(jì)數(shù)脈沖來自外部引腳（t0對(duì)應(yīng)p34腳，t1對(duì)應(yīng)p35腳）。當(dāng)t0腳（或t1腳）發(fā)生從高電平到低電平的跳變時(shí)，計(jì)數(shù)器加1。 gate：計(jì)數(shù)器工作方式控制位，當(dāng)定時(shí) / 計(jì)數(shù)器工作在計(jì)數(shù)方式時(shí)，由gate設(shè)定計(jì)數(shù)器是否受外部控制。當(dāng)gat

10、e=0時(shí)，不受外部控制。當(dāng)gate=1時(shí)，計(jì)數(shù)器t0和t1分別受p32和 p33腳上電平控制。當(dāng)p32（或p33）腳為低電平時(shí)，計(jì)數(shù)器t0(或t1)開始計(jì)數(shù)，p32(或p33)腳為高電平時(shí)，t0(或t1)停止計(jì)數(shù)。1.2 引腳工作原理 1.2.1 p1端口的結(jié)構(gòu)和工作原理p1口的結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，用途也單一，僅作為數(shù)據(jù)輸入/輸出端口使用。輸出的信息有鎖存，輸入有讀引腳和讀鎖存器之分。p1端口的一位結(jié)構(gòu)見下圖. 由圖可見，p1端口與p0端口的主要差別在于，p1端口用內(nèi)部上拉電阻r代替了p0端口的場(chǎng)效應(yīng)管t1，并且輸出的信息僅來自內(nèi)部總線。由內(nèi)部總線輸出的數(shù)據(jù)經(jīng)鎖存器反相和場(chǎng)效應(yīng)管反相后，鎖存在端口線上

11、，所以，p1端口是具有輸出鎖存的靜態(tài)口。 由上圖可見，要正確地從引腳上讀入外部信息，必須先使場(chǎng)效應(yīng)管關(guān)斷，以便由外部輸入的信息確定引腳的狀態(tài)。為此，在作引腳讀入前，必須先對(duì)該端口寫入l。具有這種操作特點(diǎn)的輸入/輸出端口，稱為準(zhǔn)雙向i/o口。8051單片機(jī)的p1、p2、p3都是準(zhǔn)雙向口。p0端口由于輸出有三態(tài)功能，輸入前，端口線已處于高阻態(tài)，無需先寫入l后再作讀操作。 p1口的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，前面我們已詳細(xì)的分析了p0口，只要大家認(rèn)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，這里我就不多論述了。 單片機(jī)復(fù)位后，各個(gè)端口已自動(dòng)地被寫入了1，此時(shí)，可直接作輸入操作。如果在應(yīng)用端口的過程中

12、，已向p1一p3端口線輸出過0，則再要輸入時(shí)，必須先寫1后再讀引腳，才能得到正確的信息。此外，隨輸入指令的不同，h端口也有讀鎖存器與讀引腳之分。1.2.2 p2端口的結(jié)構(gòu)和工作原理p2端口的一位結(jié)構(gòu)見下圖： 由圖可見，p2端口在片內(nèi)既有上拉電阻，又有切換開關(guān)mux，所以p2端口在功能上兼有p0端口和p1端口的特點(diǎn)。這主要表現(xiàn)在輸出功能上，當(dāng)切換開關(guān)向下接通時(shí)，從內(nèi)部總線輸出的一位數(shù)據(jù)經(jīng)反相器和場(chǎng)效應(yīng)管反相后，輸出在端口引腳線上；當(dāng)多路開關(guān)向上時(shí)，輸出的一位地址信號(hào)也經(jīng)反相器和場(chǎng)效應(yīng)管反相后，輸出在端口引腳線上。對(duì)于8031單片機(jī)必須外接程序存儲(chǔ)器才能構(gòu)成應(yīng)用電路（或者我們的應(yīng)用電路擴(kuò)展了外部存

13、儲(chǔ)器），而p2端口就是用來周期性地輸出從外存中取指令的地址(高8位地址)，因此，p2端口的多路開關(guān)總是在進(jìn)行切換，分時(shí)地輸出從內(nèi)部總線來的數(shù)據(jù)和從地址信號(hào)線上來的地址。因此p2端口是動(dòng)態(tài)的i/o端口。輸出數(shù)據(jù)雖被鎖存，但不是穩(wěn)定地出現(xiàn)在端口線上。其實(shí)，這里輸出的數(shù)據(jù)往往也是一種地址，只不過是外部ram的高8位地址。 在輸入功能方面，p2端口與p0和h端口相同，有讀引腳和讀鎖存器之分，并且p2端口也是準(zhǔn)雙向口。 可見，p2端口的主要特點(diǎn)包括：不能輸出靜態(tài)的數(shù)據(jù)；自身輸出外部程序存儲(chǔ)器的高8位地址；執(zhí)行movx指令時(shí)，還輸出外部ram的高位地址，故稱p2端口為動(dòng)態(tài)地址端口。即然p2口可以作為i/o

14、口使用，也可以作為地址總線使用，下面我們就來分析下它的兩種工作狀態(tài)。（1）、作為i/o端口使用時(shí)的工作過程 當(dāng)沒有外部程序存儲(chǔ)器或雖然有外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，但容易不大于256b，即不需要高8位地址時(shí)（在這種情況下，不能通過數(shù)據(jù)地址寄存器dptr讀寫外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器），p2口可以i/o口使用。這時(shí)，“控制”信號(hào)為“0”，多路開關(guān)轉(zhuǎn)向鎖存器同相輸出端q，輸出信號(hào)經(jīng)內(nèi)部總線鎖存器同相輸出端q反相器v2管柵極v2管9漏極輸出。 由于v2漏極帶有上拉電阻，可以提供一定的上拉電流，負(fù)載能力約為8個(gè)ttl與非門；作為輸出口前，同樣需要向鎖存器寫入“1”，使反相器輸出低電平，v2管截止，即引腳懸空時(shí)為高電平，防止引

15、腳被鉗位在低電平。讀引腳有效后，輸入信息經(jīng)讀引腳三態(tài)門電路到內(nèi)部數(shù)據(jù)總線。（2）、作為地址總線使用時(shí)的工作過程 p2口作為地址總線時(shí)，“控制”信號(hào)為1，多路開關(guān)車向地址線（即向上接通），地址信息經(jīng)反相器v2管柵極漏極輸出。由于p2口輸出高8位地址，與p0口不同，無須分時(shí)使用，因此p2口上的地址信息（程序存儲(chǔ)器上的a15a8）功數(shù)據(jù)地址寄存器高8位dph保存時(shí)間長(zhǎng)，無須鎖存。1.2.3 p3端口的結(jié)構(gòu)和工作原理 p3口是一個(gè)多功能口，它除了可以作為i/o口外，還具有第二功能，p3端口的一位結(jié)構(gòu)見下圖。 由上圖可見，p3端口和pl端口的結(jié)構(gòu)相似，區(qū)別僅在于p3端口的各端口線有兩種功能選擇。當(dāng)處于第

16、一功能時(shí)，第二輸出功能線為1，此時(shí)，內(nèi)部總線信號(hào)經(jīng)鎖存器和場(chǎng)效應(yīng)管輸入/輸出，其作用與p1端口作用相同，也是靜態(tài)準(zhǔn)雙向i/o端口。當(dāng)處于第二功能時(shí)，鎖存器輸出1，通過第二輸出功能線輸出特定的內(nèi)含信號(hào)，在輸入方面，即可以通過緩沖器讀入引腳信號(hào)，還可以通過替代輸入功能讀入片內(nèi)的特定第二功能信號(hào)。由于輸出信號(hào)鎖存并且有雙重功能，故p3端口為靜態(tài)雙功能端口。p3口的特殊功能（即第二功能）：使p3端品各線處于第二功能的條件是:（1）、串行i/o處于運(yùn)行狀態(tài)(rxd,txd);（2）、打開了處部中斷(int0,int1);（3）、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器處于外部計(jì)數(shù)狀態(tài)(t0,t1)；（4）、執(zhí)行讀寫外部ram的指

17、令(rd,wr)； 在應(yīng)用中,如不設(shè)定p3端口各位的第二功能(wr,rd信叼的產(chǎn)生不用設(shè)置),則p3端口線自動(dòng)處于第一功能狀態(tài)，也就是靜態(tài)io端口的工作狀態(tài)。在更多的場(chǎng)合是根據(jù)應(yīng)用的需要，把幾條端口線設(shè)置為第二功能，而另外幾條端口線處于第一功能運(yùn)行狀態(tài)。在這種情況下，不宜對(duì)p3端口作字節(jié)操作，需采用位操作的形式。端口的負(fù)載能力和輸入輸出操作: p0端口能驅(qū)動(dòng)8個(gè)lsttl負(fù)載。如需增加負(fù)載能力，可在p0總線上增加總線驅(qū)動(dòng)器。p1，p2，p3端口各能驅(qū)動(dòng)4個(gè)lsttl負(fù)載。 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，所以對(duì)這些端口寄存器的讀寫就實(shí)現(xiàn)了信息從相應(yīng)端

18、口的輸入輸出。2 電路設(shè)計(jì)與制作電路板 下面是電路的設(shè)計(jì)以及制作2.1 電路設(shè)計(jì)2.1.1電路原理圖 2. 2 制作電路板 經(jīng)過了對(duì)電路的原理的了解后就可以開始制作電路板了。2.2.1 畫pcb圖 在畫圖的的時(shí)候要注意盡量把元件放得緊湊來減少跳線，力求使電路板看起來整潔、美觀，同時(shí)要注意焊盤和線的大小以免在腐蝕完后出現(xiàn)斷線和焊盤不夠大小的問題。同時(shí)這里還要注意元件的封裝問題。 2.2.2 制作電路板 畫好pcb后把pcb圖打印出來，接著轉(zhuǎn)印到準(zhǔn)備好的銅板上面，防止轉(zhuǎn)印的效果不好可以多經(jīng)過機(jī)器幾次。轉(zhuǎn)印成功后就可以拿去腐蝕液里腐蝕，在腐蝕的過程中要小心不要用手去直接碰腐蝕液，這樣對(duì)人體不好，腐蝕

19、的過程最好搖晃一下液體讓其反應(yīng)更加快。腐蝕好后先拿去水池里沖洗干凈腐蝕液，觀察下銅板有沒有斷線之類的情況，后在水池邊拿砂紙輕輕地把油線給刷掉然后沖洗干凈。等晾干后就可以拿去打孔機(jī)里打孔。在打孔的過程要注意手要按緊板子，要不會(huì)很容易把孔給打壞，這樣前面就白做了。打好孔后就是元件的焊接了，焊接的時(shí)候要注意虛焊之類的問題。3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 軟件的功能要包括：顯示年、月、日、時(shí)、分、秒，同時(shí)還有調(diào)整日期和時(shí)間，設(shè)定鬧鈴的功能。源程序：#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned int #define hidden 0xff;/消隱

20、字符在字形碼表中的位置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;/*定義p3口各管

21、腳*/sbit k0=p30;sbit k1=p31;sbit k2=p32;sbit k3=p33; /*定義p1口各管腳*/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;br

22、eak;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;d

23、a+;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