數(shù)控機(jī)床刀具進(jìn)給速度控制電路設(shè)計(jì)

/課題名稱數(shù)控機(jī)床刀具進(jìn)給速度限制電路設(shè)計(jì)所在院系機(jī)械電子工程學(xué)院班級(jí)07自動(dòng)化（2）班學(xué)號(hào)200710320226姓名林旭明指導(dǎo)老師萬(wàn)軍老師時(shí)間2009年6月12日景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院電力電子和電機(jī)拖動(dòng)綜合課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)姓名林旭明班級(jí)07自動(dòng)化二班指導(dǎo)老師萬(wàn)軍時(shí)間：2010年6月題目：數(shù)控機(jī)床刀具進(jìn)給速度的限制電路設(shè)計(jì)課題的任務(wù)和要求目前，數(shù)控機(jī)床在工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用特殊廣泛，刀具的進(jìn)給精度干脆影響到產(chǎn)品的質(zhì)量；為此，對(duì)刀具精度的探討具有重要的意義。本課題的內(nèi)容涉及的區(qū)域很廣，要求同學(xué)們利用現(xiàn)有的學(xué)問(wèn)設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床刀具進(jìn)給速度的限制電路的原理圖，課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。通過(guò)該課題的設(shè)計(jì)，可以培育學(xué)生如何查詢資料，如何書(shū)寫(xiě)論文，如何設(shè)計(jì)限制電路等等。要求如下：(1)要求利用大規(guī)模集成電路芯片UC3637作為該限制系統(tǒng)的限制核心，自動(dòng)限制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的操作運(yùn)行；(2)要有確定的愛(ài)惜措施。設(shè)計(jì)步驟1、查閱相關(guān)資料；2、總體方案設(shè)計(jì)和論證；3、單元電路的設(shè)計(jì)；4、元器件選擇和參數(shù)計(jì)算；5、繪制原理圖（A4號(hào)圖紙，計(jì)算機(jī)繪圖）；6、撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（A4號(hào)紙打?。?，字?jǐn)?shù)不少于3000。參考文獻(xiàn)1.譚建成.電機(jī)限制專用集成電路.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.8

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5.李忠杰,寧守信.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)應(yīng)用技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998教研室主任簽字：年月日書(shū)目TOC\o"1-2"\h\z\u1.摘要 32.關(guān)鍵詞 43.引言 44.總體方案的設(shè)計(jì)和論證 44.1方案的論證和選擇 65．單元電路的設(shè)計(jì) 85.1UC3637的原理及應(yīng)用 85.2三角波產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì) 95.3PWM產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì) 105.4步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 115.5驅(qū)動(dòng)橋電路設(shè)計(jì) 135.6邏輯限制電路設(shè)計(jì) 146.課程設(shè)計(jì)小結(jié) 177.參考文獻(xiàn). 171.摘要數(shù)控機(jī)床的刀具進(jìn)給的速度的限制主要是通過(guò)限制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的速度，其進(jìn)給的精度由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的精度干脆確定，因此在設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)的限制電路時(shí)，應(yīng)當(dāng)保證其誤差的范圍滿足加工的精度的要求，通常通過(guò)應(yīng)用合適的集成芯片外加外圍電路來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)精度的要求.在數(shù)控機(jī)床中由于須要達(dá)到精確的限制，常接受步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為數(shù)控機(jī)床刀具進(jìn)給限制的驅(qū)動(dòng)源。本文主要介紹由UC3637芯片為核心構(gòu)成PWM限制電路,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)二相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的限制，本文接受的是電流反饋型細(xì)分限制的方法。用該方法構(gòu)成的PWM限制電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔,性能牢靠,具有良好的系統(tǒng)運(yùn)行效果。2.關(guān)鍵詞UC3637集成芯片二相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器;脈寬調(diào)制;電流反饋;細(xì)分3.引言刀具進(jìn)給精度的限制數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容，它不僅影響數(shù)控機(jī)床的加工效率，而且干脆影響加工質(zhì)量。本文將PWM限制器UC3637引入二相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)中,實(shí)現(xiàn)了一種電流反饋型帶細(xì)分的二相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。UC3637是TI公司的產(chǎn)品。作為雙端輸出類型的脈沖寬度調(diào)制器,其集成度高,功能完善。UC3637可產(chǎn)生2路PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào),并通過(guò)簡(jiǎn)潔的外部電路干脆驅(qū)動(dòng)功率MOSFET管。此外,UC3637芯片還具有限流愛(ài)惜、過(guò)流愛(ài)惜、欠壓鎖定等功能,應(yīng)用UC3637作為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的PWM波產(chǎn)生器件成本低，而且可以使電路變得簡(jiǎn)潔，達(dá)到較好的效果。數(shù)控機(jī)床中為了達(dá)到高精度的限制要求常接受兩相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為機(jī)床的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī).繞組電流細(xì)分限制技術(shù)在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用,變更了對(duì)相繞組電流只做通、斷限制的局限,實(shí)現(xiàn)了對(duì)繞組電流波形的有效限制,提高了兩相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行性能。對(duì)繞組電流進(jìn)行細(xì)分限制是步進(jìn)電接受電流反饋型細(xì)分限制方式可以有效地提高步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行性能。要實(shí)現(xiàn)高性能的電流反饋型細(xì)分限制方式,驅(qū)動(dòng)器中的PWM限制電路的設(shè)計(jì)尤為重要,它干脆確定了系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。4.總體方案的設(shè)計(jì)和論證方案一：以限制電路為核心的限制電路原理圖如：圖1圖1以限制電路為核心的限制電路的原理圖該方案以限制電路為核心，限制信號(hào)傳送到限制電路，在限制電路上分析得到數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)通過(guò)數(shù)摸轉(zhuǎn)換裝置得到模擬信號(hào)輸送到pwm產(chǎn)生電路，限制他產(chǎn)生響應(yīng)波形，限制的信號(hào)的波形通過(guò)功率橋放大輸送到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)中。限制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)。在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)中采樣信號(hào)輸送到限制電路中，在限制電路中進(jìn)行誤差的分析，然后在限制電路中做出相應(yīng)的調(diào)整，使輸出信號(hào)符合限制的要求。方案二：以u(píng)c3637為核心的限制電路該方案的原理圖如圖2圖2以u(píng)c3637為核心的限制電路的原理圖該方案主要是以大規(guī)模集成芯片uc3637為核心的限制電路，由于該集成芯片具有數(shù)模轉(zhuǎn)換的功能因此可以省去數(shù)模轉(zhuǎn)換的環(huán)節(jié)。而且uc3637芯片具有自愛(ài)惜功能，把反饋信號(hào)傳送到該芯片后，既可以實(shí)現(xiàn)波形的調(diào)整，又可以完成電路的愛(ài)惜功能；4.1方案的論證和選擇綜合考慮各方面的因素，和方案一比較，方案二省去了數(shù)摸轉(zhuǎn)換電路，增加了愛(ài)惜電路的環(huán)節(jié)。而且方案二的限制的環(huán)節(jié)簡(jiǎn)潔，易于實(shí)現(xiàn)其限制的過(guò)程自動(dòng)化，可以較好地應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工的數(shù)控化，并且由于其應(yīng)用集成芯片能夠進(jìn)一步提高生產(chǎn)精度的要求，因此選取方案一作為本論文的選取方案一。限制的具體原理圖如圖3所示。圖3限制的具體原理圖如圖接受電流反饋型細(xì)分限制方式可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)繞組電流的自主調(diào)整,使二相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行更加平穩(wěn),減小低頻共振,擴(kuò)大電機(jī)的恒轉(zhuǎn)矩輸出范圍。外部輸入的脈沖、細(xì)分?jǐn)?shù)選擇、方向等信號(hào)通過(guò)前向通道、核心邏輯限制電路后加到數(shù)模轉(zhuǎn)換電路上,作為輸入。脈沖頻率通過(guò)頻壓轉(zhuǎn)換后加到數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的參考電壓端,作為參考電壓補(bǔ)償值。數(shù)模轉(zhuǎn)換電路輸出繞組電流參考值,進(jìn)入U(xiǎn)C3637內(nèi)部誤差放大器的正端。繞組電流反饋通過(guò)采樣電阻來(lái)實(shí)現(xiàn),采樣電阻將流過(guò)電機(jī)繞組的驅(qū)動(dòng)電流轉(zhuǎn)化成采樣電壓,進(jìn)入U(xiǎn)C3637內(nèi)部誤差放大器的負(fù)端,和正端的繞組電流參考值相比較,形成一比較電平,和三角波比較,輸出確定占空比的PWM信號(hào),用以限制主驅(qū)動(dòng)電路中的功率場(chǎng)效應(yīng)管MOSFET的通斷,從而實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)恒流斬波限制。以CPLD器件XC9536和PWM限制芯片UC3637為核心實(shí)現(xiàn)的兩相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)接受了繞組電流細(xì)分限制技術(shù),該驅(qū)動(dòng)器的總體設(shè)計(jì)框圖如圖3.5．單元電路的設(shè)計(jì)5.1UC3637的原理及應(yīng)用UC3637是TI公司的產(chǎn)品。UC3637的基本特點(diǎn)為后面的敘述便利，簡(jiǎn)要介紹一下UC3637的一些基本功能，這樣更有益于將其正確地應(yīng)用于逆變限制電路。該芯片是UNITRODE公司生產(chǎn)的用于直流電動(dòng)機(jī)限制的雙PWM限制器，具有其它PWM限制器不行多得的優(yōu)點(diǎn)。

1）電路特點(diǎn)

UC3637電路特點(diǎn)如下：

——單電源或雙電源工作，電壓范圍±2.5V～±20V，特殊有利于雙極性調(diào)制；

——雙路PWM信號(hào)，圖騰柱輸出，供出或吸取電流實(shí)力100mA；

——逐個(gè)脈沖限流；

——內(nèi)藏線性良好的恒幅三角波振蕩器；

——欠壓封鎖；

——有溫度補(bǔ)償，2.5V閾值限制。電路組成和基本功能

UC3637的原理圖如圖4所示。

圖4UC3637的原理圖其內(nèi)部包含有一個(gè)三角波振蕩器，誤差放大器，兩個(gè)PWM比較器，輸出限制門，逐個(gè)脈沖限流比較器等。不同于其它（如3524/5，TL494，3520…）雙PWM限制器的是，2個(gè)PWM比較器的輸入端全部引到片外，誤差放大器的3個(gè)端（2個(gè)輸入、1個(gè)輸出）也是如此，這為靈敏地設(shè)計(jì)電路帶來(lái)極大的便利。5.2三角波產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì)PWM限制芯片通常接受鋸齒波振蕩器。當(dāng)載波為鋸齒波時(shí)，輸出波形會(huì)有ωs±ω0、2ωs等諧波等，而載波為三角波時(shí)則不存在這些諧波,并且是雙沿調(diào)制，動(dòng)態(tài)響應(yīng)比單沿調(diào)制快。UC3637最具特色的是三角波振蕩器，三角波產(chǎn)生電路如圖5所示。

圖5三角波產(chǎn)生電路參數(shù)計(jì)算如下：

在電源＋Vs和－Vs之間串接電阻R1、R2、R1組成分壓電路，分壓點(diǎn)分別為＋VTH和－VTH，作為三角波正峰值和負(fù)峰值的轉(zhuǎn)折（閾值）電壓。CT和RT為定時(shí)電容和定時(shí)電阻。＋VTH還通過(guò)內(nèi)部緩沖電路和RT共同作用產(chǎn)生CT的恒值充電電流Is。CP，CN構(gòu)成窗口比較器，當(dāng)CT以恒流Is線性充電到VCT=＋VTH時(shí)，CP翻轉(zhuǎn)，觸發(fā)器S端置1，Q為高電平，S1關(guān)斷；同時(shí)S2接通，CT以Is線性放電，到VCT=－VTH時(shí)，CN翻轉(zhuǎn)觸發(fā)器R端復(fù)位，Q為高電平，S2關(guān)斷，S1接通；則三角波新的一周起先。RT設(shè)置Is的大小，一般不大于2mA。振蕩頻率由RT、CT及＋VTH，－VTH共同確定。由于是恒流充放電，三角波的正負(fù)斜率對(duì)稱，線性優(yōu)Vs=±15V，td=3μs，fs=30kHz，正弦波調(diào)制信號(hào)的最大可能值Vsm=4V。

取±VTH=±4V，依據(jù)以上各式可算得CT=1.04×10－9F（取CT=1000pF），RT=38kΩ（取RT=39kΩ），VR=1.44V。當(dāng)調(diào)制正弦波為零時(shí)，VR/R4≈(Vs－VR)/R3，取R4=5kΩ，則R3=47kΩ。理論計(jì)算的數(shù)值在應(yīng)用中還需進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?.3PWM產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì)PWM產(chǎn)生電路，UC3637具有一個(gè)高速、帶寬為1MHz、輸出低阻抗的誤差放大器，既可以作為一般的快速運(yùn)放，亦可作為反饋補(bǔ)償運(yùn)放。UC3637實(shí)現(xiàn)其主要功能的就是兩個(gè)PWM比較器，實(shí)現(xiàn)電路如圖6所示。其他還有如欠壓封鎖，2.5V閾值限制等功能，這些功能在應(yīng)用電路中也賜予實(shí)現(xiàn)。圖6

PWM產(chǎn)生電路

5)UC3637外圍接線的設(shè)計(jì)

在了解了UC3637的特點(diǎn)，電路組成和基本功能之后，即可具體設(shè)計(jì)限制電路了。幾個(gè)關(guān)鍵電路單元的設(shè)計(jì)方法如下：頻率調(diào)整限制

作為逆變電源還要求輸出頻率fo在確定的范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。比如fo=400Hz的電源在±30Hz范圍內(nèi)可調(diào)。如上所述，UC3637三角波振蕩頻率由±VTH，CT，RT確定，當(dāng)±VTH確定之后，一般不再作為可調(diào)量（因?yàn)槿遣ㄗ鬏d波應(yīng)當(dāng)恒幅），則調(diào)整RT比較簡(jiǎn)潔實(shí)現(xiàn)。

其中A1、A2為跟隨器，調(diào)整RP1即可變更輸出端VF的電位，使RT兩端電壓發(fā)生變更，隨之使由RT設(shè)定的CT充電電流Is變更，從而調(diào)整了三角波頻率fs。將三角波整形后作為正弦波（調(diào)制波）存儲(chǔ)器的讀取時(shí)鐘(UC3637無(wú)同步信號(hào)輸出)，因而逆變電源的輸出頻率fo隨fs而變，從而實(shí)現(xiàn)同步調(diào)整的目的。

b)輸出電壓反饋調(diào)整

誤差放大器作為電壓調(diào)整器運(yùn)用，它是一個(gè)獨(dú)立的高速運(yùn)算放大器，典型帶寬為1MHz，具有低阻抗輸出。誤差放大（電壓調(diào)整）器的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)傳遞函數(shù)為：

HC=UO(s)/Ui(s)=[1＋(R5＋R7)C3s](1＋R6C1s)/

R5(C1＋C2)s{1＋[C1C2/(C1＋C2)]R6s}(1＋R7C3s)

調(diào)整RP2可調(diào)整輸出電壓。補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)可以改善輸出的動(dòng)態(tài)特性。UC3637外圍接線圖如圖7圖7UC3637外圍接線圖5.4步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)區(qū)分于其他限制用途電動(dòng)機(jī)的最大的特點(diǎn)是，它接收數(shù)字限制信號(hào)（電脈沖信號(hào)），并轉(zhuǎn)換成和之相應(yīng)的角位移或直線位移。它本身就是一個(gè)完成數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換的執(zhí)行元件。而且它可開(kāi)環(huán)位置限制，輸入一個(gè)脈沖信號(hào)就得到一個(gè)規(guī)定的位置增量，這樣的所謂增量位置限制系統(tǒng)和傳統(tǒng)的直流伺服系統(tǒng)相比，其成本明顯降低，幾乎不必進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)整，因此，隨著運(yùn)動(dòng)限制系統(tǒng)數(shù)字化的到來(lái)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用更加廣泛。在打印機(jī)，磁盤驅(qū)動(dòng)器，數(shù)字繪圖儀，紙帶穿孔機(jī)數(shù)控機(jī)床等方面得到廣泛的應(yīng)用。其中兩相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、成本低的特點(diǎn),在機(jī)電一體化領(lǐng)域應(yīng)用得特殊廣泛。數(shù)控機(jī)床中為了達(dá)到高精度的限制要求常接受兩相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為機(jī)床的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī).繞組電流細(xì)分限制技術(shù)在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用,變更了對(duì)相繞組電流只做通、斷限制的局限,實(shí)現(xiàn)了對(duì)繞組電流波形的有效限制,提高了兩相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行性能。對(duì)繞組電流進(jìn)行細(xì)分限制是步進(jìn)電接受電流反饋型細(xì)分限制方式可以有效地提高步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行性能。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有三種不同的工作方式：（ABCD分別為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的四個(gè)輸入端口，如圖8XXXX為ABCD相的時(shí)序信號(hào)）圖81)半步工作方式；0101→0001→1001→1000→1010→0010→0110→0100→01012)兩相激勵(lì)的基本步距工作方式；0101→1001→1010→0110→01013)單相激勵(lì)的基本步距工作方式；0001→1000→0010→0100→0001接受不同的工作方式可以限制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的速度和精度?？梢砸罁?jù)不同的工作要求選取不同的工作方式。5.5驅(qū)動(dòng)橋電路設(shè)計(jì)電路圖如；圖9圖9驅(qū)動(dòng)橋電路首先考慮末級(jí)H橋電路，在半橋電路中表示了這里接受P溝道和N溝道功率MOSFET.其特點(diǎn)是上管的柵級(jí)驅(qū)動(dòng)通過(guò)電容C1實(shí)現(xiàn)。這是由于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)總是交變的。在堵轉(zhuǎn)或低速時(shí)，它是斬波信號(hào)，在高速時(shí)，它是有步進(jìn)脈沖信號(hào)或加上斬波信號(hào)經(jīng)電容傳輸給柵級(jí)。不會(huì)出現(xiàn)連續(xù)直流信號(hào)的狀況。為了維持柵級(jí)驅(qū)動(dòng)，時(shí)間常數(shù)C1/RB要取得足夠大。二極管CRA和CRB是使功率管能快速截至。齊納二極管CR3供VFP管電壓鉗位作用。禁止線INH是為防止咋其電機(jī)電源VM上升過(guò)程中，由于C1必需充電而引起MOSFETP和MOSFETN同時(shí)導(dǎo)通而設(shè)置的。在VM建立過(guò)程中INH為低電平，維持VFM截止。從H橋示意電路輸入信號(hào)VIN為低電平常，開(kāi)關(guān)S1和S3導(dǎo)通。繞組電流IM為正向，流過(guò)電流檢測(cè)電阻RS4,當(dāng)VIN為高電平常，S2和S3導(dǎo)通，IM反向流過(guò)RS3.電流反饋信號(hào)由運(yùn)算放大器A1產(chǎn)生。取RS=RS3=RS4，放大器A1輸出電壓Vc=Vos+nImRs，Vos是Im=0時(shí)的輸出，在A1電源Vcc=15V時(shí)取Vos=Vcc/2=7.5V，N=5，RS=0.1Ω，得Vc=7.5+0.5Im。5.6邏輯限制電路設(shè)計(jì)CPLD器件的介紹CPLD（Complex

Programmable

Logic

Device）是Complex

PLD的簡(jiǎn)稱,一種較PLD為困難的邏輯元件。CPLD是一種用戶依據(jù)各自須要而自行構(gòu)造邏輯功能的數(shù)字集成電路。其基本設(shè)計(jì)方法是借助集成開(kāi)發(fā)軟件平臺(tái)，用原理圖、硬件描述語(yǔ)言等方法，生成相應(yīng)的目標(biāo)文件，通過(guò)下載電纜（“在系統(tǒng)”編程）將代碼傳送到目標(biāo)芯片中，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的數(shù)字系統(tǒng)。發(fā)展歷史及應(yīng)用領(lǐng)域：20世紀(jì)70年頭，最早的可編程邏輯器件--PLD誕生了。其輸出結(jié)構(gòu)是可編程的邏輯宏單元，因?yàn)樗挠布Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可由軟件完成（相當(dāng)于房子蓋好后人工設(shè)計(jì)局部室內(nèi)結(jié)構(gòu)），因而它的設(shè)計(jì)比純硬件的數(shù)字電路具有很強(qiáng)的靈敏性，但其過(guò)于簡(jiǎn)潔的結(jié)構(gòu)也使它們只能實(shí)現(xiàn)規(guī)模較小的電路。為彌補(bǔ)PLD只能設(shè)計(jì)小規(guī)模電路這一缺陷，20世紀(jì)80年頭中期，推出了困難可編程邏輯器件--CPLD。目前應(yīng)用已深化網(wǎng)絡(luò)、儀器儀表、汽車電子、數(shù)控機(jī)床、航天測(cè)控設(shè)備等方面。

器件特點(diǎn)：它具有編程靈敏、集成度高、設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)周期短、適用范圍寬、開(kāi)發(fā)工具先進(jìn)、設(shè)計(jì)制造成本低、對(duì)設(shè)計(jì)者的硬件閱歷要求低、標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品無(wú)需測(cè)試、保密性強(qiáng)、價(jià)格大眾化等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)較大規(guī)模的電路設(shè)計(jì)，因此被廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品的原型設(shè)計(jì)和產(chǎn)品生產(chǎn)(一般在10,000件以下)之中。幾乎全部應(yīng)用中小規(guī)模通用數(shù)字集成電路的場(chǎng)合均可應(yīng)用CPLD器件。CPLD器件已成為電子產(chǎn)品不行缺少的組成部分，它的設(shè)計(jì)和應(yīng)用成為電子工程師必備的一種技能。

如何運(yùn)用：CPLD是一種用戶依據(jù)各自須要而自行構(gòu)造邏輯功能的數(shù)字集成電路。其基本設(shè)計(jì)方法是借助集成開(kāi)發(fā)軟件平臺(tái)，用原理圖、硬件描述語(yǔ)言等方法，生成相應(yīng)的目標(biāo)文件，通過(guò)下載電纜（“在系統(tǒng)”編程）將代碼傳送到目標(biāo)芯片中，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的數(shù)字系統(tǒng)。2）CPLD為核心的邏輯限制電路的設(shè)計(jì)利用以XC9536為核心的邏輯限制電路實(shí)現(xiàn)具有電流補(bǔ)償功能的繞組電流10細(xì)分和50細(xì)分限制方式具有其自身的特點(diǎn),現(xiàn)詳述如下：a）階梯狀正弦繞組電流參考信號(hào)的形成為了得到盡量圓形的合成磁場(chǎng),使電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn),減小電機(jī)的低頻共振,繞組電流參考信號(hào)應(yīng)接受階梯狀正弦波形。具體方法是:依據(jù)電機(jī)運(yùn)行所要求的細(xì)分?jǐn)?shù)將繞組電流按正弦方式分成若干臺(tái)階,即在零到相電流最大值之間劃分多個(gè)穩(wěn)定的中間電流狀態(tài),將對(duì)應(yīng)每個(gè)臺(tái)階值的數(shù)字量存入EPROM。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步距角不勻整簡(jiǎn)潔引起電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)和失步,為保證細(xì)分后步距角的勻整性,繞組電流的臺(tái)階不應(yīng)是勻整的,而應(yīng)按階梯狀正弦規(guī)律變更。因?yàn)槭莾上嗖竭M(jìn)電動(dòng)機(jī),EPROM中將存儲(chǔ)一組階梯狀正弦繞組電流參考值和一組階梯狀余弦繞組電流參考值。b）本文通過(guò)將CPLD、EPROM和鎖存器靈敏地結(jié)合,用CPLD的8位地址線實(shí)現(xiàn)了4K字節(jié)數(shù)據(jù)的訪問(wèn),極大地節(jié)約了CPLD的資源。具體實(shí)現(xiàn)方法為:將正弦、余弦和電流補(bǔ)償?shù)葦?shù)據(jù)分段存儲(chǔ)每個(gè)數(shù)據(jù)段對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)的低8位地址相同,對(duì)應(yīng)位置再放一段地址數(shù)據(jù)。訪問(wèn)時(shí),先讀出低8位地址數(shù)據(jù)到鎖存趨,再變更高4位地址,利用綜合的12位地址線即可實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)的訪問(wèn)。c）不同細(xì)分?jǐn)?shù)的實(shí)現(xiàn)本文接受CPLD和EPROM的協(xié)作運(yùn)用,實(shí)現(xiàn)了兩相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在不同的步距角細(xì)分?jǐn)?shù)狀況下,相應(yīng)繞組參考電流信號(hào)的輸出。具體方法是:先在最大細(xì)分?jǐn)?shù)狀況下將參考正弦波分成若干階梯，電機(jī)要求最大細(xì)分?jǐn)?shù)時(shí),由CPLD限制依次讀取EPROM中的存儲(chǔ)數(shù)據(jù);當(dāng)電機(jī)要求的細(xì)分?jǐn)?shù)小于最大細(xì)分?jǐn)?shù)時(shí),可由CPLD限制相應(yīng)跳讀EPROM中的部分存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。例如,要對(duì)兩相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角分別實(shí)現(xiàn)10細(xì)分和50細(xì)分,可在一個(gè)勵(lì)磁磁場(chǎng)變更周期內(nèi)將參考正弦波分成200個(gè)臺(tái)階,繞組電流是臺(tái)階式的投入或切除。0細(xì)分時(shí),每來(lái)一個(gè)脈沖,繞組電流值變更一個(gè)臺(tái)階;當(dāng)10細(xì)分時(shí),CPLD在EPROM存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)表中,每隔5個(gè)數(shù)據(jù)讀取一次,每來(lái)一個(gè)脈沖,繞組電流值變更五個(gè)臺(tái)階。這樣便分別得到50細(xì)分和10細(xì)分的繞組電流參考值。這種方法也可用于隨意細(xì)分?jǐn)?shù)的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器中,可便利的實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的多種細(xì)分驅(qū)動(dòng)方式。313繞組電流補(bǔ)償?shù)膶?shí)現(xiàn)為彌補(bǔ)高頻運(yùn)行時(shí)電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的下降,須要在高頻運(yùn)行時(shí)補(bǔ)償電機(jī)繞組電流值。對(duì)兩相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的繞組電流進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ?依據(jù)頻率值及細(xì)分?jǐn)?shù),在EPROM中存儲(chǔ)多組不同的補(bǔ)償頻率數(shù)據(jù)。當(dāng)外部限制信號(hào)進(jìn)入CPLD時(shí),CPLD可依據(jù)不同的頻率、不同的細(xì)分等,從EPROM中讀出相纓的補(bǔ)償頻率值輸出給頻壓轉(zhuǎn)換器,其輸出限制數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路的參考電壓,實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)繞組電流的補(bǔ)償。d）PWM限制電路設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵點(diǎn)PWM限制電路