DVB_T_H调谐器中鉴频鉴相器和电荷泵的设计
2010年4月刊
计算机工程应用技术
信息与电脑
China Computer&Communication
1. 引言
随着集成电路设计技术的实用技术突破，数字电视技术逐渐成熟并普及，DVB-T （Digital Video Broadcasting-Terrestrial ），作为一种将数字电视技术和移动设备相结合的国际标准，已经被提出并且得到了一定的发展。随后，人们又提出了一种DVB-H （Digital Video Broadcasting Handheld ）的制式专门用于移动接收，利用手机、电脑等便携设备，随时随地收看数字电视已经成为当今世界的潮流。数字电视调谐器专用芯片的集成度越来越高，全集成锁相环（PLL ，Phase locked-loop ）被广泛应用在数字电视调谐器芯片中，电荷泵PLL 是当今最流行的锁相环结构，具有捕获频率范围宽，锁定时相位误差小等优点，被广泛应用于现代通信和射频领域中。鉴频鉴相器和电荷泵作为锁相环电路的关键模块，其设计已成为研究热点。
本文采用SMIC 0.13μm CMOS 工艺，设计了一种结构简单且低功耗的鉴频鉴相器电路和充放电电流高度匹配的电荷泵电路。
2. 电荷泵锁相环的基本原理
电荷泵锁相环由五部分组成：鉴频鉴相器（PFD ）、电荷泵（CP ）、低通滤波器（LPF ）、压控振荡器（VCO ）和分频器（Divider ），如图1所示。PFD 对参考信号和PLL 分频信号进行鉴频和鉴相，并输出信号控制电荷泵充、放电脉冲电流，CP 把PFD 输出的数字信号转化为脉冲电流，LPF 对CP 提供的电流脉冲积分，产生对VCO 的控制电压，从而构成反馈回路[1]。
图1 电荷泵锁相环原理图
当输入信号的频率f ref 与VCO 的输出信号频率f out 相差很大时，PFD 起鉴频的作用，产生一个与ωin －ωout 成正比的直流电压分量，通过CP 和LPF 加到VCO 的控制端，使VCO 输出信号频率迅速接近f ref 。当频率差减到足够小时，相位锁定功能开始工作，这时PFD 相当于鉴相器，使环路锁定。电荷泵锁相环是当今最流行的锁相环结构，具有捕获范围宽，锁定时相位误差小的优点。
3. 鉴频鉴相器电路设计
边沿触发式PFD 在[-2π，+2π]范围内输出与输入相位误差成线性关系，应用于大多数电荷泵锁相环电路中[2]。本文设计的PFD 电路为一种经典的上升沿边沿触发式PFD 结构，整个PFD 结构如图2所示，该PFD 电路包括带有复位端的D 触发器、或非门、延时单元等模块。
该PFD 电路中D 触发器电路原理图如图3所示，该D 触发器电路结构简单，无静态功耗，动态功耗很低[3]。
PFD 电路中的复位信号由D 触发器的输出端Qn 经过或非门反馈到复位端，由于实际的PFD 电路中存在鉴相死区，本文采用两级反相器
级联构成延时单元，来增加D 触发器复位信号的回路延时，使得PFD 的输出信号的脉宽始终大于固有脉冲宽度，从而消除鉴相死区。
在CMOS 工艺中，电荷泵通常使用PMOS 管和NMOS 管分别组成电流源和电流沉，电流源需要低电平开关信号打开，而电流沉则需要高电平开关信号打开。本文中PFD 的输出信号UP 经过一级反相器和传输门得到UPI 信号，另一路输出信号DW 经过两级反相器得到DWI 信号，分别接到电荷泵的输入端。
4. 电荷泵电路设计
电荷泵是电荷泵锁相环中非常重要的模拟电路模块，它的主要功能是将PFD 输出的数字信号UP 和DW 转换成连续的模拟信号，来控制VCO 的振荡频率。
传统的电荷泵电路都使用MOS 管开关，并由两个带开关的电流源组成。本文在传统电荷泵电路的基础上[4]，采用与电源电压无关的基准电流源电路，引入运算放大器和共源共栅电流镜电路，设计实现
DVB-T/H调谐器中鉴频鉴相器和电荷泵的设计
王丹 东南大学集成电路学院，江苏 南京 210096
李智群 东南大学射频与光电集成电路研究所，江苏 南京 210096
摘要：采用SMIC 0.13μm CMOS 工艺，设计了一种低功耗的鉴频鉴相器和电荷泵电路。其中电荷泵采用与电源电压无关的基准电流源电路，引入运算放大器和共源共栅电流镜电路，实现了电荷泵充放电电流的高度匹配。后仿真结果表明，在1.2V 电源电压下，电荷泵的输出电压在[0.18，1.12] V 范围内时，CP 的充放电电流为100μA ，电流失配率为0.08%。鉴频鉴相器和电荷泵电路的总功耗为1.4mW 。
关键词：锁相环；鉴频鉴相器；电荷泵；电流匹配
中图分类号：TP39 文献标识码：Ａ 文章编号：1003-9767（2010）04-0189-02
图2 PFD整体电路结构图
图3 D触发器电路原理图
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了一个充放电电流高度匹配的电荷泵电路
[5]
，电路结构如图4所示。
电荷泵电路中
的OPA 采用文献[6]中的n 沟道输入折叠共源共栅运算放大器的电路结构，其中运放的增益为77dB ，相位裕度大于85度。
5. 芯片版图设计及后仿真结果
版图设计时，PFD 版图的MOS 管以及金属走线采用完全对称结构，避免不对称而带来的延时不同所造成的影响。CP 电路版图中镜像电流源采用对称结构设计，
从而实现电流的精确镜像。PFD 作为数字电路，对噪声比较敏感，故PFD 和CP 采用独立电源供电。本次设计采用的是SMIC 公司的0.13μm 双阱、单层多晶硅、八层金属标准CMOS 工艺，基于Cadence 软件平台使用Spectre RF Virtuoso 工具进行版图设计。
对电荷泵充放电电流的匹配度进行后仿真，仿真结果如图5所示。
后仿真结果表明，在1.2V 电源电压下，电荷泵的输出电压在[0.18，1.12] V 范围内时，电荷泵的充放电电流为100μA ，电流失配率为0.08%。PFD 和CP 的总功耗为1.4mW
。
图4 电荷泵电路结构图
6. 结论
本文设计了一种低功耗的鉴频鉴相器和电荷泵电路，电荷泵电路实现了充放电电流的高度匹配，提高了电荷泵锁相环的性能。
参考文献：
[1] 李智群，王志功编著。射频集成电路与系统。科学出版社，2008年8月
[2] 毕查德.拉扎维著，陈贵灿，程军，张瑞智译。模拟CMOS 集成电路设计。西安交通大学出版社，2003年2月
[3] Won - Hyo Lee, Jun - Dong Cho, and Sung - Dae Lee. A High Speed and Low Power Phase-Frequency Detector and Charge – pump. Design Automation Conference Asia and South Pacific, V ol.1, pp: 269-272, 1999
[4] Jae-Shin Lee, Min-Sun Keel, Shin-I1 Lim and Suki Kim. Charge pump with perfect current matching characteristics in phase-locked loops. ELECTRONICS LETTERS, V ol. 36, No. 23, pp: 1907, Nov 2000
[5] 薛红，李智群，王志功等。低杂散锁相环中的电荷泵设计。半导体学报，第28卷第12期，2007年12月，页码：1988-1992
[6] Phillip E. Allen, Douglas R. Holberg 著，冯军，李智群译。CMOS 模拟集成电路设计。电子工业出版社，2005年3
月
图5 CP的充放电电流匹配曲线
方法。采用负反馈以后，通常可以把PSSR 提高到70dB 以上。
六、D类放大器的应用
D 类放大器的应用十分广泛，总的来说，只要是有进行音频放大需要的场合，都能运用到D 类放大器。因此，从最初的电话机、收音机、电视机、音响设备，直至到现代的手机、MP3播放机、LCD 电视机、电脑音响都可以采用D 类放大器。然而和现代的模拟音频放大器相比，D 类放大器目前的价格还略为高些。
因为D 类放大器的最大优点是效率高、节电。对于它来说使用干电池比较合适。如：手机、笔记本电脑、携带型DVD 播放机等。这些设备在采用了D 类放大器同时也大大延长电池的寿命。其它如大功率的音响设备， 因为耗电很大，所以也是非常需要采用高效率的D 类放大器。
结语
总体来说，D 类放大器经过了近些年来的发展，已经成功地运用到了手机及一般便携式产品中。D 类放大器今后的发展会取代普通的AB 类产品，高级D 类放大器的可选择的范围正在不断扩大，使得各种消费类终端设备(如平扳显示器、PDA 、智能电话、移动电话、汽车无线电等)的设计者可以提高产品的功率性能，同时保持甚至减小产品体积和成本。D 类放大器时代的到来使设计人员能够在产品中实现高性能音频，给消费者带来更好的体验。
参考文献：
[1]吴忠智，吴加林.中(高)压大功率变频器应用手册[M].北京：机械工业出版社，2003.11
[2]丁明.实作D 类功率放大器[J].无线电与电视,2002(2):29-32.[3]韩宪柱.数字音频技术及应用[M].北京:中国广播电视出版社
(上接第188页)
渣浆泵管路设计及阀门选型
水泵在管道管线上的选型配管要求 为了提高水泵的吸入性能，水泵吸入管路应尽可能缩短，尽量少拐弯（弯头最好用大曲率半径），以减少管道阻力损失。为防止泵产生汽蚀，泵吸入管路应尽可能避免积聚气体的囊形部位，不能避免时，应在囊形部位设DN15或DN20的排气阀。当泵的吸入管为垂直方向时，吸入管上若配置异径管，则应配置偏心异径管，以免形成气囊。 为了避免管道、阀门的重量及管道热应力所产生的力和力矩超过泵进出口的最大允许外载荷，在泵的吸入和排出管道上须设置管架。泵管口允许最大载荷应由水泵制造厂提供。垂直进口或垂直出口的泵，为了减少对泵管口的作用力，管口上方管线须设管架，其平面位置要尽量靠近管口，可以利用管廊纵梁支吊管线，所以常把泵布置在管廊下。 输送密度小于650Kg/m3的液体，如液化石油气、液氨等，泵的吸入管道应有1/10~1/100的坡度坡向泵，使气化产生的气体返回吸入罐内，以避免泵产生汽蚀。单吸泵的进口处，最好配置一段约3倍进口直径的直管。 对于双吸泵，为了避免双向吸入水平离心泵的汽蚀，双吸入管要对称布置，以保证两边流量分配均匀。垂直管道通过弯头直接连接，但泵的轴线一定要垂直于弯头所在的平面。此时，进口配管要求尽量短，弯头接异径管，再接进口法兰。在其它条件下，泵进口前应有不小于3倍管径的直管段。 泵出口的切断阀和止回阀之间用泄液阀放净。管径大于DN50时，也可在止回阀的阀盖上开孔装放净阀。同规格泵的进出口阀门尽量采用同一标高。 非金属泵的进出口管线上阀门的重量决不可压在泵体上，应设置管架，防止压坏泵体与开关阀门时扭动阀门前后的管线。 蒸汽往复泵的排汽管线应少拐弯，在可能积聚冷凝水的部位设排放管，放空量大的还要装设消音器。进汽管线应在进汽阀前设冷凝水排放管，防止水击汽缸。 蒸汽往复泵在运行中一般有较大的振动，与泵连接的管线应很好地固定。 当水泵出口中心线和管廊柱子中心线间距离大于0.6m，出口管线上的旋启式止回阀应放在水平位置，此时不允许在阀盖上装放净阀。 当管线架在和电动机的上方时，为不影响起重设备吊装，管线要有足够的高度。输送腐蚀性液体的管线不宜布置在原动设备的上方。 管廊下部管线的管底至地坪的净距离不应小于4m，，以满足检修要求。 当管线架在泵体上方时，管底距地面净空高度应不小于2.2m。
鉴相器原理与分类
鉴相器原理及分类更新于2010-05-13 03:52:41 文章出处:与非网 鉴相器取样鉴频 鉴相器-原理特性 使输出电压与两个输入信号之间的相位差有确定关系的电路。表示其间关系的函数称为鉴相特性。鉴相器是锁相环的基本部件之一，也用于调频和调相信号的解调。常见的鉴相特性有余弦型、锯齿型与三角型等。 鉴相器特性用ud(t)＝kdf【θe(t)】表示。式中kd为鉴相器的增益系数；θe(t)＝θ1(t)－θ2(t)，表示两个输入信号之间的相位差。函数f【·】表示鉴相特性，它反映鉴相器的输出电压ud(t)与相位差的关系。常见的鉴相特性有余弦型、锯齿型与三角型等。 鉴相器-分类 鉴相器可以分为模拟鉴相器和数字鉴相器两种。 二极管平衡鉴相器是一种模拟鉴相器。两个输入的正弦信号的和与差分别加于检波二极管，检波后的电位差即为鉴相器的输出电压。其鉴相特性通常为余弦型的。鉴频鉴相器是一种数字鉴相器。两个输入信号是脉冲序列，其前沿（或后沿）分别代表各自的相位。比较这两个脉冲序列的频率和相位即可得到与相位差有关的输出。这种鉴相器的鉴相特性为锯齿形。因它兼具鉴频作用，故称鉴频鉴相器 二极管平衡鉴相器 这是一种模拟鉴相器，原理电路如图1。二极管D1、D2和C1R1、C2R2构成两个峰值检波器。两个输入的正弦信号u1(t)=U1sin(ωt+θ1)、u2(t)＝U2sin(ωt+θ2)的和与差分别加于检波二极管D1和D2，检波后的电压差即为鉴相器的输出电压ud。当U2U1时,ud∝U1cos(θ1－θ2)。在这种情况下,它的鉴相特性是余弦型的(图2a)。 鉴频鉴相器 这是一种数字鉴相器。两个输入信号是脉冲序列，其前沿(或后沿)分别代表各自的相位。比较这两个脉冲序列的频率和相位即可得到与相位差有关的输出。图3是一种鉴频鉴相器的框图。比相器可由触发器构成。当两个输入信号u1和u2同频同相时,触发器没有输出,充电电流等于零。当u1脉冲序列超前于u2时，触发器产生一个其宽度与相位差成正比的正脉冲，充电电路被充电，其输出电压为正值，大小与充电脉冲宽度成正比。若u1落后于u2,则触发器输出一个负脉冲，充电电路的输出为负值。这种鉴相器的鉴相特性为锯齿形（图2b）。这种鉴相器兼具鉴频作用，故称鉴频鉴相器。
鉴相器
鉴相器 开放分类：电子电子技术电子术语通信 编辑词条分享 英文名：phasedetector 鉴相器，顾名思义，就是能够鉴别出输入信号的相差的器件。它是PLL，即锁相环的重要组成部分。 使输出电压与两个输入信号之间的相位差有确定关系的电路。表示其间关系的函数称为鉴相特性。鉴相器是锁相环的基本部件之一，也用于调频和调相信号的解调。常见的鉴相特性有余弦型、锯齿型与三角型等。 鉴相器特性用u d(t)＝k d f【θe(t)】表示。式中k d为鉴相器的增益系数；θe(t)＝θ1(t)－θ2(t)，表示两个输入信号之间的相位差。函数f【2】表示鉴相特性，它反映鉴相器的输出电压u d(t)与相位差的关系。常见的鉴相特性有余弦型、锯齿型与三角型等。 鉴相器
鉴相器可以分为模拟鉴相器和数字鉴相器两种。 二极管平衡鉴相器是一种模拟鉴相器。两个输入的正弦信号的和与差分别加于检波二极管，检波后的电位差即为鉴相器的输出电压。其鉴相特性通常为余弦型的。鉴频鉴相器是一种数字鉴相器。两个输入信号是脉冲序列，其前沿（或后沿）分别代表各自的相位。比较这两个脉冲序列的频率和相位即可得到与相位差有关的输出。这种鉴相器的鉴相特性为锯齿形。因它兼具鉴频作用，故称鉴频鉴相器 二极管平衡鉴相器这是一种模拟鉴相器，原理电路如图1。二极管D1、D2和C1R1、C2R2构成两个峰值检波器。两个输入的正弦信号u1(t) =U1sin(ωt+θ1)、u2(t)＝U2sin(ωt+θ2) 的和与差分别加于检波二极管D1和D2，检波后的电压差即为鉴相器的输出电压u d。当U2U1时,u d∝U1cos(θ1－θ2)。在这种情况下,它的鉴相特性是余弦型的(图2a)。 鉴相器 鉴频鉴相器这是一种数字鉴相器。两个输入信号是脉冲序列，其前沿(或后沿)分别代表各自的相位。比较这两个脉冲序列的频率和相位即可得到与相位差有关的输出。图3是一种鉴频鉴相器的框图。比相器可由触发器构成。当两个输入信号u1和u2同频同相时,触发器没有输出,充电电流等于零。当u1脉冲序列超前于u2时，触发器产生一个其宽度与相位差成正比的正脉冲，充电电路被充电，其输出电压为正值，大小与充电脉冲宽度成正比。若u1落后于u2,则触发器输出一个负脉冲，充电电路的输出为负值。这种鉴相器的鉴相特性为锯齿形（图2b）。这种鉴相器兼具鉴频作用，故称鉴频鉴相器。 鉴相器 取样鉴相器由取样器和保持电路两部分组成。图4是原理电路,4个二极管构成取样器，电容器C d构成保持电路。当被鉴相信号u0(f0,θ0)的频率f0正好等于取样脉冲u i(f i,θi)的频率f i的整数倍时，每次取样的电压值相等。鉴相器的输出电压u d为保持电容器C d上的直流电压。当f0厵nf i时，每次取样的电压值不等，输出电压u d为阶梯形的交流电压。取样鉴相器输出的电压和相位差成正弦关系。 鉴相器 背景知识：
离心式渣浆泵结构设计
摘 要 离心式渣浆泵广泛应用于煤炭、矿山、冶金、电力、水利、交通等 部门，主要进行静矿、尾矿、灰渣、泥沙等固体物料的水力输送，但其 过流部件的磨损相当严重，其主要破坏形式为过流部件洞穿和变形，过 流部件的严重磨损，恶化了泵内流动特性及外特性，缩短了泵的实际使 用寿命，使生产效率降低，加大耗能和设备的投资，进而影响生产的发 展。因此所设计的渣浆泵中采用多叶片数来减少单个叶片的磨损，适当 的增加过流部件的厚度并采用高硬度的耐磨材料来来减小磨损， 将叶轮 入口的后盖板设计为凸出的、由光滑圆弧组成的轮毂头。采用填料密封 来防止高压液体从泵中漏出和防止空气进入泵内并用背叶片来平衡轴 向力。本设计详细介绍了渣浆泵的总体结构，工作原理和结构设计。 关键词：叶轮 背叶片 填料密封
Abstract The slurry pump is the extensive applying in the coal, mineral mountain, metallurgy, electrical, water conservancy, transportation and so on. It is main to proceed the water power of the static mineral, tail mineral, ash grain, sediment solid material transportation. But its very serious over the abrasion that flow the parts. Its main breakage form is over flow the parts penetrate with transformation. Over serious abrasion that flow the parts，it is worsening the pump inside flows characteristic and outside characteristics, shorting the actual service life of the pump and making production efficiency lower, enlarging consumes the investment of the equipments, and then affecting the development of the production. It adopt many leaf's number to reduce the single abrasion of leaf's slice for this designing slurry pump, also increased combines over the thickness that flow the parts the high degree of hardness in adoption bears to whet the material to come to let up the wear and tear, and empressed an entrance covers plank design as to bulge and smooth hubcap head . Adopted the filler which is sealed completely to prevent the high pressure liquid to leak from the pump with keep air from entering to pump the inside counteract to carry on the back leaf's slice to equilibrium stalk face dint. This design was detailed to introduce the total construction that slurry pump, the work principle designs with the construction. Key words : impeller auxiliary impeller the filler seals
渣浆泵型号意义
一、.渣浆泵的用途 渣浆泵可广泛用于矿山，电力、冶金、煤炭、环保等行业输送含有磨蚀性固体颗粒的浆体。如 冶金选 渣浆泵 矿厂矿浆输送，火电厂水力除灰、洗煤厂煤浆及重介输送，疏浚河道，河流清淤等。在化工产业，也可输送一些含有结晶的腐蚀性浆体。 首先，在选矿厂的应用，80%左右都是用在矿山行业选矿厂。由于矿石初选工况较为恶劣，因此在这一工段，渣浆泵的使用寿命普遍较低。当然，不同的矿石，磨蚀性也不一样。如在精矿输送等工段相对磨蚀性减小，泵的整体使用寿命也就较长。所以一般用户在采购过程中经常问到供应商的产品的使用寿命问题时候，严格讲任何一家生产商等都不会毫无根据的为用户承诺一个准确使用寿命周期，因为过流部件的使用寿命（耐磨耐腐蚀件）的寿命取决于多种不同因素，工况的的多样性和复杂性导致同样品质的材质的使用寿命是有差异的。但是在前期选型阶段可以让有实力的生产厂家为其做合理工况选型设计。 其次，在电力行业，主要是火力发电厂。目前我国电厂中主要是火力发电和水利发电，在火电厂中，由于用大量燃煤发电，燃煤后的炉渣或者灰渣需要清除，渣浆泵被用在除灰渣的作用，炉渣通过混合一定量的水后，通过渣浆泵将其输送到灰渣堆放的地方，因此有时渣浆泵在电厂也成为灰渣泵。 再次，在洗煤行业，由于工况不同，较大煤块，煤矸石容易堵塞，对于渣浆泵的设计要求很高。淮北矿务局下属某洗煤厂05年采用经特殊设计的、替代原来从澳大利亚进口的渣浆泵，至今运转正常，输送较大煤块、煤矸石无堵塞，使用磨损寿命超过了国外进口泵。 在海水选砂领域，渣浆泵应用也开始逐渐被客户认可。但是在海水里选砂，河道里挖沙，渣浆泵更容易被称为砂泵，挖泥泵。尽管叫法不一，但是从结构特点和泵的性能原理上来讲，都可以通称为渣浆泵。因此在这海水选砂中我们经常称为砂泵，在河道清淤里面习惯上叫挖泥泵。 渣浆泵的用途虽然广泛，但是正确的应用是十分重要的。渣浆泵由于其名称本身的局限性使得一些非本行业的人对此产生误解，事实上，泥浆泵，杂质泵，挖泥泵，清淤泵，等都在渣浆泵的应用范围。 二、渣浆泵型号解释及意义
DVB_T_H调谐器中鉴频鉴相器和电荷泵的设计
2010年4月刊 计算机工程应用技术 信息与电脑 China Computer&Communication 1. 引言 随着集成电路设计技术的实用技术突破，数字电视技术逐渐成熟并普及，DVB-T （Digital Video Broadcasting-Terrestrial ），作为一种将数字电视技术和移动设备相结合的国际标准，已经被提出并且得到了一定的发展。随后，人们又提出了一种DVB-H （Digital Video Broadcasting Handheld ）的制式专门用于移动接收，利用手机、电脑等便携设备，随时随地收看数字电视已经成为当今世界的潮流。数字电视调谐器专用芯片的集成度越来越高，全集成锁相环（PLL ，Phase locked-loop ）被广泛应用在数字电视调谐器芯片中，电荷泵PLL 是当今最流行的锁相环结构，具有捕获频率范围宽，锁定时相位误差小等优点，被广泛应用于现代通信和射频领域中。鉴频鉴相器和电荷泵作为锁相环电路的关键模块，其设计已成为研究热点。 本文采用SMIC 0.13μm CMOS 工艺，设计了一种结构简单且低功耗的鉴频鉴相器电路和充放电电流高度匹配的电荷泵电路。 2. 电荷泵锁相环的基本原理 电荷泵锁相环由五部分组成：鉴频鉴相器（PFD ）、电荷泵（CP ）、低通滤波器（LPF ）、压控振荡器（VCO ）和分频器（Divider ），如图1所示。PFD 对参考信号和PLL 分频信号进行鉴频和鉴相，并输出信号控制电荷泵充、放电脉冲电流，CP 把PFD 输出的数字信号转化为脉冲电流，LPF 对CP 提供的电流脉冲积分，产生对VCO 的控制电压，从而构成反馈回路[1]。 图1 电荷泵锁相环原理图 当输入信号的频率f ref 与VCO 的输出信号频率f out 相差很大时，PFD 起鉴频的作用，产生一个与ωin －ωout 成正比的直流电压分量，通过CP 和LPF 加到VCO 的控制端，使VCO 输出信号频率迅速接近f ref 。当频率差减到足够小时，相位锁定功能开始工作，这时PFD 相当于鉴相器，使环路锁定。电荷泵锁相环是当今最流行的锁相环结构，具有捕获范围宽，锁定时相位误差小的优点。 3. 鉴频鉴相器电路设计 边沿触发式PFD 在[-2π，+2π]范围内输出与输入相位误差成线性关系，应用于大多数电荷泵锁相环电路中[2]。本文设计的PFD 电路为一种经典的上升沿边沿触发式PFD 结构，整个PFD 结构如图2所示，该PFD 电路包括带有复位端的D 触发器、或非门、延时单元等模块。 该PFD 电路中D 触发器电路原理图如图3所示，该D 触发器电路结构简单，无静态功耗，动态功耗很低[3]。 PFD 电路中的复位信号由D 触发器的输出端Qn 经过或非门反馈到复位端，由于实际的PFD 电路中存在鉴相死区，本文采用两级反相器 级联构成延时单元，来增加D 触发器复位信号的回路延时，使得PFD 的输出信号的脉宽始终大于固有脉冲宽度，从而消除鉴相死区。 在CMOS 工艺中，电荷泵通常使用PMOS 管和NMOS 管分别组成电流源和电流沉，电流源需要低电平开关信号打开，而电流沉则需要高电平开关信号打开。本文中PFD 的输出信号UP 经过一级反相器和传输门得到UPI 信号，另一路输出信号DW 经过两级反相器得到DWI 信号，分别接到电荷泵的输入端。 4. 电荷泵电路设计 电荷泵是电荷泵锁相环中非常重要的模拟电路模块，它的主要功能是将PFD 输出的数字信号UP 和DW 转换成连续的模拟信号，来控制VCO 的振荡频率。 传统的电荷泵电路都使用MOS 管开关，并由两个带开关的电流源组成。本文在传统电荷泵电路的基础上[4]，采用与电源电压无关的基准电流源电路，引入运算放大器和共源共栅电流镜电路，设计实现 DVB-T/H调谐器中鉴频鉴相器和电荷泵的设计 王丹 东南大学集成电路学院，江苏 南京 210096 李智群 东南大学射频与光电集成电路研究所，江苏 南京 210096 摘要：采用SMIC 0.13μm CMOS 工艺，设计了一种低功耗的鉴频鉴相器和电荷泵电路。其中电荷泵采用与电源电压无关的基准电流源电路，引入运算放大器和共源共栅电流镜电路，实现了电荷泵充放电电流的高度匹配。后仿真结果表明，在1.2V 电源电压下，电荷泵的输出电压在[0.18，1.12] V 范围内时，CP 的充放电电流为100μA ，电流失配率为0.08%。鉴频鉴相器和电荷泵电路的总功耗为1.4mW 。 关键词：锁相环；鉴频鉴相器；电荷泵；电流匹配 中图分类号：TP39 文献标识码：Ａ 文章编号：1003-9767（2010）04-0189-02 图2 PFD整体电路结构图 图3 D触发器电路原理图
ZGB系列渣浆泵使用说明
1.概述 ZGB(P)系列渣浆泵是我厂针对除灰除渣工况特点，在多年渣浆泵设计制造经验基础上，广泛吸取国内外先进技术和研究成果，自行开发设计的新型产品。该系列产品具有结构合理、效率高、寿命长、可靠性高、维修方便、运行费用低等显著优点，广泛用于电力、冶金、矿山、煤炭、建材、化工等工业部门输送含有磨蚀或腐蚀性的渣浆，特别适用于电厂灰渣输送。 泵型号意义： 例如： 100 Z G B (P) 多级串联（3-4）级（1、2级无标记） 系列代号 高扬程 渣浆泵 吐出口直径（mm） 2.结构说明 ZGB(P)系列渣浆泵结构相似，均为卧式、单级、单吸、悬臂双泵壳离心式，其结构特点分泵头部分、轴封部分、传动部分作分别说明。 2.1泵头部分 ZGB(P)系列渣浆泵为双泵壳结构，即泵体、泵盖带有可更换的耐磨金属内衬（包括护套、护板等），如图1和图2所示。泵体、泵盖根据工作压力采用灰铸铁或球墨铸铁制造。该系列泵均为垂直中开式，吐出口方向可按450间隔八个角度旋转安装。
叶轮前后盖板设有付叶轮以减少泄漏及提高泵的使用寿命。 该系列进口均为水平方向，从传动端看泵为顺时针旋转。起动及运转时，严禁电机反方向旋转。否则，将使泵叶轮脱落造成事故。 2.2 轴封部分 轴封有两种型式： (1) 付叶轮加填料组合式密封：该种密封型式是我厂采用可靠性设计研制的高性能密封，它使轴封的泄漏减少到了最小。针对某些不允许稀释、不允许加轴封水的特殊工况（单级）也能正常工作，并达到无任何泄漏的效果。付叶轮、减压盖、轴套均采用耐磨材料制造，维修量少、使用寿命长，使整机平均无故障工作时间MTBF大大提高。 (2) 机械密封：该形式的密封特别适用于多级串联渣浆泵的密封，完全无泄漏。 凡串联渣浆泵二级及二级以上，建议采用高压轴封水的机械密封，单级采用付叶轮加填料组合式密封。 2.3轴封水压 对于单级（或串联一级）采用填料加付叶轮组合式密封，轴封水压力一般不低于0.2Mpa。 对于多级串联采用填料加付叶轮组合式密封，二级和二级以上轴封水压力一般为： n-1 第n 级轴封水最低压力=∑Hi + 0.7Hn, 其中n≥2 i=1 对采用机械密封，各级泵的轴封水压力一般要求比泵出口压力大0.1Mpa。
渣浆泵选型计算.doc
渣浆泵各种选型计算公式 各行业标准中渣浆泵选型公式列出，公式中各符号都进行了统一。1）典型渣浆法 管路特性： 清水Hf=ΔH+(1+ξ)(V^2)/(2g) 浆体Hmo=ΔΗ+0.72Ko(Vl^2)+0.58Ko(V^2) 泵的特性： 浆体Hm=ΔΗ+0.72Ko(Vl^2)+0.58Ko(V^2) 清水Hs=Hs*HR 2）选煤厂法1 管路特性： 清水Hf=ΔH+iL+2 浆体Hmo=ΔΗ+imL+2 泵的特性： 浆体Hm=ΔΗ+imL+2 清水Hs=H/Km 3）除灰计算法 管路特性： 清水Hf=ΔH+1.05iL 浆体Hmo=ΔΗγm+1.05imL 泵的特性 浆体Hm=1.1Hmo 清水Hs=Hs*γm*Km 4）尾矿计算法 管路特性：
清水Hf=ΔH+iL+∑hi 浆体Hmo=ΔΗγm+imL+∑hi 泵的特性： 浆体Hm=ΔΗγm+imL+∑hi 清水Hs=Hs*γm*Km*Kh 5）充填采矿法 管路特性： 清水Hf=ΔH+1.05iL+∑hi 浆体Hmo=ΔΗγm+imL+∑hi 泵的特性： 浆体Hm=ΔΗγm+imL+∑hi 清水Hs=Hs*Km*Kh 6）冶金矿山法 管路特性： 清水Hf=ΔH+iL+∑hi 浆体Hmo=ΔΗγm+imL+∑hi 泵的特性： 浆体Hm=ΔΗγm+imL+∑hi 清水Hs=Hs*γm*Kh 式中的符号及意义 Hf、Hmo，Hm、Hs管路的清水水头和浆体的水头，泵体的浆体扬程和清水扬程；ΔH扬程损耗； L管道长； i、im清水和浆体的摩擦阻力系数； Kh=1-0.25Cw γm浆体比重；
Ko=H/(V^2),清水计算管路水头与速度平方之比。 Vl临界沉降速度。 Km=Hm/（Vm^2）浆体计算管路水头与速度平方之比。
鉴相器
鉴相器 鉴相器是一个相位比较装置，又称为相位比较器。它的输出误差电压v d(t)是v i(t)与v o(t) 的瞬时相位之差的函数。 A.鉴相特性 a.表示鉴相器输出电压与两个比较信号相位之间的关系。 b.典型的鉴相特性有: ●正弦鉴相特性 ●三角鉴相特性 ●锯齿波鉴相特性
B.鉴相器电路实例 说明: a.二极管鉴相器 1) 二极管平衡鉴相器 电路:（右图） ⊙v d(t)=A D1sinφe(t)
⊙A D 为鉴相特性斜率或称鉴相增益或称鉴相灵敏度,量纲为(V/rad)。 ⊙|φ e (t)|≤30o,则鉴相器等效一个相位减法器,其极性代表v i超前v o 或滞后v o(指同频时,并不考虑它们固定π/2相位差)。 ⊙当t=0, △ω=ω i -ωr为v i与v o的固有频差(或起始频差）。 当t≠0,ω i ≠ω ,v d为v i与v o差拍电压,v d为交流电压,则意味环路 失锁。 当t→∞,ω i =ω V d 为直流电压,则意味环路锁定。 2).二极管环型鉴相器 ★★例一:电路 ⊙v d(t)=A D2sinφe(t) A D2= 2A D1 ⊙与平衡鉴相器比较优点有: ☆鉴相灵敏度高一倍 ☆实现输出平衡和阻抗匹配。 ☆平衡对称结构好载漏小。 ★★ 例二:电路
⊙v d=A D2sinφe(t) ⊙R 1～R 4 补偿均衡二极管的非线性,起温度稳定作用。 ⊙射频波段,T r1,T r2 用传输线变压器。为克服匝数少，变压器次级绕 组中心抽头困难,用电阻R 5～R 10 加以精确的平衡鉴相器。 ⊙电容C 1～C 4 用来补偿电路电容。 b.高频鉴相器（这是微波锁相环采用的鉴相器） ⊙传输线变压器,使次级得到二个 对称的 v1(t)信号电压.并且磁力线集 中,初次 级之间分布电容可作为电路的 基本元 件。 ⊙高频电容采用片电容,电力线集中,寄生 参数影响小。 ⊙电路简单,易调上下对称(对地而言)。 ⊙灵敏度高,工作频率高,可从30MHz～400MHz。 c.集成化鉴相器 (数字锁相环和模拟锁相环的鉴相器都可做成集成化电路) 举例:用压控吉尔伯特相乘器构成鉴相器(集成块)
鉴相器
桥式鉴相器电路 如图所示的电路是一种桥式鉴相器。假定在输入端1上作用着正弦信号。这个信号在频率和相位上需与加在输入端11上的脉冲信号相比较，当一个信号的频率或相位与另一个信号的频率或相位相差别时，就可在接线端子X 上得到输出信号，如果在信号中没有这种差别，那么在输出端上就没有电压，这个电路也可以这样来改造，改变一只二极管的连接极性，使得输出端上形成直流电压，当输入信号有差别时，这个直流电压值就增加或喊少。 双脉冲型鉴相器电路 如图是电视机使用的双脉冲平衡型鉴相器的原理电路。同步脉冲分相管基极加有负极性行同步脉冲。在不加行同步脉冲时，由于分相管基极上没有加正向偏置电压，因此分相管不导通，在行同步脉冲到来时，使分相管导通。因此在发射极上可得到负极性行同步脉冲，而在集电极上得到正极性行同步脉冲。适当选取R5，R8之值。可使正负同步脉冲的幅度相等。D1，D2是特性相同的两只二极管，电阻r1=R2，电容C1=C2。
PM信号的解调电路--开关型二极管环形鉴相器 原理电路见图5.5-34A,令 这种电路的分析与两个输入信号的相对大小有密切关系，在大多数实际应用中，鉴相器的一个输入电压比另一个大得多，结果分析可大为简化。 当满足U1》U2时，二极管处于开关开作状态，其“开”或“关”仅由U1（T）决定，而与U2（T）无关。采用开关函数法分析，当二极管为理想（即二极管正向电阻为零，反向电阻为无穷大）时，可得 式中R11为U1（T）的内阻，R12为U1（T）的内阻。在匹配情况下： 可见当U1》U2时，开关型环形鉴相器具有正弦鉴相特性。当φ在0~X/6范围内，可实现线性鉴相。 PM信号的解调电路--二极管平衡鉴相器 图5.5-33A给出了一个二极管平衡鉴相器常用电路。它可视为由二部分组成，图中虚线以左部分称为相位差一幅度变换器，虚线以右部分为包络检波器。
锁相环仿真(基于MATLAB)
锁相环仿真 1.锁相环的理论分析 1．1锁相环的基本组成 锁相环路是一种反馈控制电路，简称锁相环（PLL,Phase-Locked Loop）。锁相环的特点是：利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位。因锁相环可以实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪，所以锁相环通常用于闭环跟踪电路。锁相环在工作的过程中，当输出信号的频率与输入信号的频率相等时，输出电压与输入电压保持固定的相位差值，即输出电压与输入电压的相位被锁住，这就是锁相环名称的由来。锁相环通常由鉴相器（PD,Phase Detector）、环路滤波器（LF,Loop Filter）和压控振荡器（VCO,Voltage Controlled Oscillator）三部分组成，锁相环组成的原理框图如图示： 锁相环中的鉴相器又称为相位比较器，它的作用是检测输入信号和输出信号的相位差，并将检测出的相位差信号转换成u D（t）电压信号输出，该信号经低通滤波器滤波后形成压控振荡器的控制电压u C（t），对振荡器输出信号的频率实施控制。 1．2锁相环的工作原理 1.2.1鉴相器 锁相环中的鉴相器（PD）通常由模拟乘法器组成，利用模拟乘法器组成的鉴相器电路如图示： 鉴相器的工作原理是：设外界输入的信号电压和压控振荡 器输出的信号电压分别为： 式中的ω0为压控振荡器在输入控制电压为零或为直流电压时的振荡角频率，称为电路的固有振荡角频率。则模拟乘法器的输出电压u D为：
1.2.2 低通滤波器 低通滤波器（LF）的将上式中的和频分量滤掉，剩下的差频分量作为压控振荡器的输入控制电压u C（t）。即u C（t）为： 式中的ωi为输入信号的瞬时振荡角频率，θi（t）和θO（t）分别为输入信号和输出信号的瞬时位相，根据相量的关系可得瞬时频率和瞬时位相的关系为： 即 则，瞬时相位差θd为 对两边求微分，可得频差的关系式为 上式等于零，说明锁相环进入相位锁定的状态，此时输出和输入信号的频率和相位保持恒定不变的状态，u c（t）为恒定值。当上式不等于零时，说明锁相环的相位还未锁定，输入信号和输出信号的频率不等，u c（t）随时间而变。 1.2.3 压控振荡器 压控振荡器（VCO）的压控特性如图示 该特性说明压控振荡器的振荡频率ωu以ω0为中心，随输入信号电压u c（t）线 性地变化，变化的关系如下：
鉴相器
数字鉴相器电路(图1) 鉴相器，使输出电压与两个输入信号之间的相位差有确定关系的电路。表示其间关系的函数成称为鉴相特性。鉴相器是锁相环的基本部件之一，也用于调频和调相信号的解调。常见的鉴相特性有余弦型、锯齿型与三角型等。鉴相器可以分为模拟鉴相器和数字鉴相器两种。二极管平衡鉴相器是一种模拟鉴相器。两个输入的正弦信号的和与差分别加于检波二极管，检波后的电位差即为鉴相器的输出电压。其鉴相特性通常为余弦型的。鉴频鉴相器是一种数字鉴相器。两个输入信号是脉冲序列，其前沿（或后沿）分别代表各自的相位。比较这两个脉冲序列的频率和相位即可得到与相位差有关的输出。这种鉴相器的鉴相特性为锯齿形。因它兼具鉴频作用，故称鉴频鉴相器。 PLL的概念 我们所说的PLL。其实就是锁相环路，简称为锁相环。许多电子设备要正常工作，通常需要外部的输入信号与内部的振荡信号同步，利用锁相环路就可以实现这个目的。锁相环路是一种反馈控制电路，简称锁相环（PLL）。锁相环的特点是：利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位。 因锁相环可以实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪，所以锁相环通常用于闭环跟踪电路。锁相环在工作的过程中，当输出信号的频率与输入信号的频率相等时，输出电压与输入电压保持固定的相位差值，即输出电压与输入电压的相位被锁住，这就是锁相环名称的由来。 目前锁相环主要有模拟锁相环，数字锁相环以及有记忆能力（微机控制的）锁相环。 PLL的组成 锁相环通常由鉴相器（PD）、环路滤波器（LF）和压控振荡器（VCO）三部分组成。
锁相环组成的原理框图 锁相环中的鉴相器又称为相位比较器，它的作用是检测输入信号和输出信号的相位差，并将检测出的相位差信号转换成uD（t）电压信号输出，该信号经低通滤波器滤波后形成压控振荡器的控制电压uC（t），对振荡器输出信号的频率实施控制。 编辑本段原理 使输出电压与两个输入信号之间的相位差有确定关系的电路。表示其间关系的函数称为鉴相特性。鉴相器是锁相环的基本部件之一，也用于调频和调相信号的解调。常见的鉴相特性有余弦型、锯齿型与三角型等。 鉴相器特性用ud（t）＝kdf【θe（t）】表示。式中kd为鉴相器的增益系数；θe（t）＝θ1（t）－θ2（t），表示两个输入信号之间的相位差。函数f【·】表示鉴相特性，它反映鉴相器的输出电压ud（t）与相位差的关系。常见的鉴相特性有余弦型、锯齿型与三角型等。编辑本段分类 模拟鉴相器 二极管平衡鉴相器是一种模拟鉴相器。两个输入的正弦信号的和与差分别加于检波二极管，检波后的电位差即为鉴相器的输出电压。其鉴相特性通常为余弦型的。鉴频鉴相器是一种数字鉴相器。两个输入信号是脉冲序列，其前沿（或后沿）分别代表各自的相位。比较这两个脉冲序列的频率和相位即可得到与相位差有关的输出。这种鉴相器的鉴相特性为锯齿形。因它兼具鉴频作用，故称鉴频鉴相器 二极管平衡鉴相器 这是一种模拟鉴相器。二极管D1、D2和C1R1、C2R2构成两个峰值检波器。两个输入的正弦信号u1（t）=U1sin（ωt+θ1）、u2（t）＝U2sin（ωt+θ2）的和与差分别加于检波二极管D1和D2，检波后的电压差即为鉴相器的输出电压ud。当U2U1时，ud∝U1cos（θ1－θ2）。在这种情况下，它的鉴相特性是余弦型的（图2a）。 频鉴相器 数字鉴相器 这是一种数字鉴相器。两个输入信号是脉冲序列，其前沿（或后沿）分别代表各自的相位。比较这两个脉冲序列的频率和相位即可得到与相位差有关的输出。比相器可由触发器构成。当两个输入信号u1和u2同频同相时，触发器没有输出，充电电流等于零。当u1脉冲序列超前于u2时，触发器产生一个其宽度与相位差成正比的正脉冲，充电电路被充电，其输出电压为正值，大小与充电脉冲宽度成正比。若u1落后于u2,则触发器输出一个负脉冲，充电电路的输出为负值。这种鉴相器的鉴相特性为锯齿形。这种鉴相器兼具鉴频作用，故称鉴频鉴相器。 样鉴相器 由取样器和保持电路两部分组成。图4是原理电路，4个二极管构成取样器，电容器Cd构成保持电路。当被鉴相信号u0（f0,θ0）的频率f0正好等于取样脉冲ui（fi,θi）的频率fi的整数倍时，每次取样的电压值相等。鉴相器的输出电压ud为保持电容器Cd上的直流电压。当f0厵nfi时，每次取样的电压值不等，输出电压ud为阶梯形的交流电压。取样鉴相器输出的电压和相位差成正弦关系。
典型的渣浆泵泵池设计
典型的渣浆泵泵池设计 当矿浆使用泵扬送时，泵池的设计十分重要。一个泵池如果连续溢出矿浆或者使泵吸入空气就要对操作、维修和清扫造成严重问题。在设计泵池前，应当确定以下各项： a.固体百分数； b.矿浆中固体的磨蚀性； c.所需的最小吸入压头。 一、泵池的设计综述 泵池和吸入管都是泵系统中的重要环节，泵池是第一位考虑的。矿浆泵池的设计主要要防止产生旋回流和各种旋涡，防止旋涡吸入或其他方式夹杂空气进入吸入管，防止渣浆沉积、聚堵和不均匀分布，防止吸入口阻力过大，减小不必要的水头损失。 旋涡和吸入空气会使泵运行不稳，工况下降，并产生振动、噪音，可靠性差、影响径向机械平衡和使轴承超载；渣浆泵允许含气量一般为5%左右。因此泵池必须科学设计，应做到： 1.使泵池内流动接近自然流动，流道平滑，多台泵要平均吸入，流道不突然扩大，也不急剧改变方向，封闭流道的吸入水槽应防止空气积留。 2.降低进料流道的底面，使其平滑地进入泵池；进料和回料管应设于水中，并离泵吸入管口有一定距离。 3.泵吸入管（管径为d/mm）应具有一定的淹没深度（约4d以上），离池底有一定悬空高度（约1.5d以上），离池壁在2-3d左右，不能太靠近池中央。吸水口附近流速在0.5m/s以下为宜。 4.泵池不要太大，也不能太小，适应矿浆的波动即可（1-3min泵流量）。自动化要求高时应设液位指示器。倾斜侧的角度必须超过固体的安息角（如55°左右），防止固体物料周期性滑入泵内引起堵塞。 5.最好提供较大的泵池高度。渣浆泵吸入性差，因此有条件最好倒灌吸入。 6.泵的配置、流入口的位置、泵池形状应防止产生旋回流和旋涡。
在客观条件影响下，可以用防涡壁、分流墙、浮筏、横向挡板、水平障板和导流板等设施减小或消除。非圆形泵池能避免旋涡产生。 7.含泡沫多的泵池应设消泡设施；对于封闭矿浆罐，应设平衡管控制高度，并在上部接真空以抽走矿浆中的气泡。 所装备的泵池要操作良好，其中矿浆停留时间应当接近一分钟，这样可使带进的空气逸散出来。在处理量很大的选矿厂一分钟太高，致使带进的空气成了一个问题。 在处理磨蚀性矿浆时，要有足够的预防措施以避免给矿物料冲击池底或池的侧壁。在磨损处应考虑衬以橡胶或耐磨的钢板。 应当装备有适当的溢流装置，其溢流管将溢流输送至离开泵和电机的底面。 各泵池应当装置有适当的放矿塞子，最好是快速开启型，这样，由于动力故障或其他事故造成的停车事故时，泵池能排掉其中的矿浆。 二、常用卧式渣浆泵泵池的设计 典型的磨矿回路中，渣浆泵通常用来向旋流器输送给料矿浆，此时，泵、泵池、管路和分配器系统的设计必须决定需要的产量和循环负荷的范围。泵池设计时使用深泵池是有价值的。泵池横断面不宜太大，周壁要陡，以避免堆积的固体物料间断地涌入泵入口。给入矿浆时，应尽可能使固体平稳地顺着斜面流入，以便减少充气现象；不能让给料从很高的地方经过空气落入泵池中。空气会严重破坏分级作用并加剧泵的涌浪倾向，当矿浆液面过于接近泵的入口时，也会有这种倾向。 标准泵池如下图1、图2。 渣浆泵及管路系统属易损件，需考虑备用管线及渣浆泵，常见的设计有1用1备、2用1备、2用2备等。设计时，多台泵间要保持一定的空间距离（在1m以上），以滿足安全规范对操作、检修空间的要求。 以上图3，典型的一用一备两台泵共用一泵池的案例为例，两台渣浆泵1、2需有一定的中心距，除现场场地约束外，平行的两台泵
模拟锁相环模块
实验二模拟锁相环模块 一、实验目的和要求 1、熟悉模拟锁相环的基本工作原理。 2、掌握模拟字锁相环的基本参数及设计。 二、实验仪器 1、ZH5001通信原理综合实验系统一台 2、DSO-X-2012AＡ数字示波器一台 三、实验原理与说明 模拟锁相环块在通信原理综合实验系统中可作为一个独立的模块进行测试。在系统工作中模拟锁相环将接收端的256Khz的时钟上，来获得系统的同步时钟，如HDB3接收的同步及后续电路同步时钟。 该模块主要由锁相环UP01（MC4046）、数字分频器UP02（74LS161）、触发器UP04(74LS74)、环路滤波器和由运放UP03(TEL2702)及阻容器件构成的输入带通滤波器（中心频率：256Khz）组成。该模拟锁相环模块的框图见下图1。因来自发端信道的HDB3码为归零吗，归零码中含有含有归零码中含有256K时钟分量，经UP03B构成中心频率为256KHz有源由带通滤波器后，滤出256KHz时钟信号，该信号再通过UP03A放大，然后经UP04A和UP04B两个除二分频器变为 64KHz 信号，进入UP01鉴相器输入A脚;VCO输出的521KHz输出信号经UP02进行八分频变为64KHz信号，送入UP01的健翔输入B脚。经UP01内部鉴相器鉴相之后的误差控制信号经环路滤波器滤波送入UP01的压控震荡输入端；WP01可以改变模拟锁相环的环路参数。正常时，VCO锁定在外来的256KHz频率上。 模拟锁相环模块各跳线开关功能如下： 跳线开关KP01用于选择UP01的鉴相输出。当KPO1置于1_2时（左端），选择异或门鉴相输出，环路锁定时TPP03，TPP05输出信号存在一定的相差；当KP01设置于2_3时（右端），选择三态门鉴相输出，环路锁定时TPP03,TPP05输出信号将不存在相差。调整电位器WPO1可以改变模拟锁相环的环路参数。 跳线开关KP02是用于选择输入锁相信号：当KP02置于1_2时（HDB3:左端），
锁相环用CMOS鉴频鉴相器及电荷泵的实现
文章编号:046527942(2004)0420118205 研究简报 锁相环用C MOS 鉴频鉴相器及电荷泵的实现 α 黄 瑞 戴宇杰 卢桂章 (南开大学机器人与信息自动化研究所,天津300071) 摘要:锁相环(PLL )是一个闭环相位自动控制系统,能够利用一个精确且稳定的频率产生一系列频率准确的信号,为系统内部的其它模块提供稳定的高频时钟.鉴相器是锁相环路中不可缺少的重要组成部分.为了改善传统鉴相器捕获范围小、捕获时间长的问题,本文介绍一种增加频率检测的鉴相器及电荷泵的设计方法. 关键词:C M O S ;锁相环;电荷泵;鉴频鉴相器 中图分类号:TN 43 文献标识码:A 近年来,随着半导体集成电路技术的迅速发展,集成锁相环路以其体积小、使用方便的优势,广泛应用于各种数模混合信号集成电路、系统集成芯片(SO C )以及各种电子系统中.锁相环(PLL )是一个闭环相位自动控制系统,能够利用一个精确且稳定的频率产生一系列频率准确的信号,为系统内部和其它模块提供稳定的高频时钟. 同时,C M O S 工艺具有工作电压范围宽、静态功耗低、抗干扰能力强等优点,是现今集成电路制造业的主流工艺.因此,使用C M O S 工艺设计的锁相环路应用范围越来越广,极具开发潜力. 传统锁相环主要由鉴相器(PD )、环路滤波器(L PF )和压控振荡器(V CO )三部分组成.锁相的目的在于通过反馈调节使输出信号相位锁定或跟踪输入信号的相位变化,其结果是使相位误差尽量地小.根据频率与相位的交换关系,在相位差固定的情况下,频率差为零,因此锁相环可以实现两个信号的相位同步,频率相同.其中鉴相器是相位比较装置,比较参考信号和压控振荡器输出信号的相位并产生对应于两信号相位差的误差信号,以控制环路滤波器以及压控振荡器.所以鉴相器的精度将决定环路的捕获范围以及捕获时间等,对锁相环整体性能具有非常重要的意义. 本文的鉴频鉴相器在传统锁相环鉴相器相位检测的基础上加入频率检测,可以扩大锁相环捕获范围并且缩短捕获时间.其后端的电荷泵将PED 的输出电压信号转化为电流,用以控制环路滤波器的充放电. 鉴频鉴相器(PFD )的设计及实现 鉴频鉴相器工作原理 图1 PF D 示意图F ig 1 The sche ma tic of PF D 鉴频鉴相器是相位及频率比较装置,比较参考信号Ξin 和压控振荡器 输出信号Ξou t 的频率和相位并产生对应于两信号差的误差信号,经过电荷 泵转化为电流信号后,对环路滤波器的电容进行充放电. 当环路开始工作时,Ξin 可能离Ξou t 很远,PFD 改变控制电压,使Ξou t 逼 近Ξin .当输入和输出频率足够接近时,PFD 就当作鉴相器,进行相位锁定. 使用PFD 的锁相环既可检测相位差又可检测频率差.第37卷 第4期 2004年12月南开大学学报(自然科学版) A cta S cien tia rum N a tu ra lium U n iversita tis N anka iensis V o l .37 №4 D ec .2004 α收稿日期:2004204210 基金项目:天津科技发展计划科技攻关SOC 用锁相环IP 的开发资助项目(043182111) 作者简介:黄 瑞(1978-),女,天津人,博士研究生,主要从事集成电路锁相环技术研究.
渣浆泵的工作原理
渣浆泵的工作原理 工作原理首先讲述一下离心泵和渣浆泵的关系，然后渣浆泵原理也就自然清晰了。离心概念是从泵原理来讲的。泵有许多种，依据不同的角度可划分几十个类别。 离心泵是从泵的工作原理上划分，是通过离心力作用来达到给输送介质增压的过程。另外还有常见的种类包括螺杆原理，柱塞原理等可以划分出不同于离心原理的泵。 说完离心泵概念，再说渣浆泵，渣浆泵又是从另外一个角度来划分泵的，即从输送介质来划分的。顾名思义，渣浆泵输送的是含有渣滓的固体颗粒与水的混合物。但从原理上讲渣浆泵属于离心泵的一种。离心泵的主要工作部件是叶轮和机壳，机壳内的叶轮装置位于轴上，并与原动机连接形成一个整体。当原动机机带动叶轮旋转时，叶轮中的叶片迫使流体旋转，即叶片对流体沿它的运动方向做功，从而迫使流体的压力势能和动能增加。与此同时，流体在惯性力的作用下，从中心向叶轮边缘流去，并以很高的的速度流出叶轮，进入压出室，再经扩散管排出，这个过程称为压水过程。 同时，由于叶轮中心的流体流向边缘，在叶轮中心形成低压区，当它具有足够的真空时，在吸入端压强的作用下(一般是大气压强)，流体经吸入室进入叶轮，这个过程称为吸水过程。由于叶轮连续的旋转，流体也就连续的排出、吸入，形成连续的工作。离心式的泵(包括渣浆泵)的工作过程，实际上是一个能量传递和转化的过程。它将电动机高速旋转的机械能，通过泵的叶片传递并转化为被抽升流体的压能和动能。渣浆泵可广泛用于矿山，电力、冶金、煤炭、环保等行业输送含有磨蚀性固体颗粒的浆体。如冶金选矿厂矿浆输送，火电厂水力除灰、洗煤厂煤浆及重介输送，疏浚河道，河流清淤等。在化工产业，也可输送一些含有结晶的腐蚀性浆体。首先，在选矿厂的应用，80%左右都是用在矿山行业选矿厂。由于矿石初选工况较为恶劣，因此在这一工段，渣浆泵的使用寿命普遍较低。 当然，不同的矿石，磨蚀性也不一样。如在精矿输送等工段相对磨蚀性减小，泵的整体使用寿命也就较长。所以一般用户在采购过程中经常问到供应商的产品的使用寿命问题时候，严格讲任何一家生产商等都不会毫无根据的为用户承诺一个准确使用寿命周期，因为过流部件的使用寿命(耐磨耐腐蚀件)的寿命取决于多种不同因素，工况的的多样性和复杂性导致同样品质的材质的使用寿命是有差异的。但是在前期选型阶段可以让有实力的生产厂家为其做合理工况选型设计。 目前我国电厂中主要是火力发电和水利发电，在火电厂中，由于用大量燃煤发电，燃煤后的炉渣或者灰渣需要清除，渣浆泵被用在除灰渣的作用，炉渣通过混合一定量的水后，通过渣浆泵将其输送到灰渣堆放的地方，因此有时渣浆泵在电厂也成为灰渣泵。再次，在洗煤行业，由于工况不同，较大煤块，煤矸石容易堵塞，对于渣浆泵的设计要求很高。淮北矿务局下属某洗煤厂05年采用经特殊设计的、替代原来从澳大利亚进口的渣浆泵，至今运转正常，输送较大煤块、煤矸石无堵塞，使用磨损寿命超过了国外进口泵。 在海水选砂领域，渣浆泵应用也开始逐渐被客户认可。但是在海水里选砂，河道里挖沙，渣浆泵更容易被称为砂泵，挖泥泵。尽管叫法不一，但是从结构特点和泵的性能原理上来讲，都可以通称为渣浆泵。因此在这海水选砂中我们经常称为砂泵，在河道清淤里面习惯上叫挖泥泵。渣浆泵的用途虽然广泛，但是正确的应用是十分重要的。渣浆泵由于其名称本身的局限性使得一些非本行业的人对此产生误解，事实上，泥浆泵，杂质泵，挖泥泵，清淤泵，等都在渣浆泵的应用范围。在渣浆泵的应用过程中，一定要注意合理的设计，正确的计算，合适的选型，这几点非常重要。