纳秒脉冲电源硬件设计

自动化学院

本科毕业设计（论文）题目：纳秒脉冲电源硬件设计

摘要

脉冲电源有单正脉冲和双正、负脉冲电源，采用独特的调制技术，数字化控制，是高频开关电源技术的进一步发展与创新，在很多行业领域得到了广泛的应用。提高脉冲频率和电源效率是其主要的发展方向。而本设计文主要用单片机STC89C51作为微控制器和可编程逻辑器件CPLD EPM7160STC100-10，通过对CPLD 的编程实现对脉冲的调节。其中电源的控制主要有CPLD来完成，CPLD负责对脉冲宽度、脉冲间隔进行控制，把控制信息传递给下一级。其中CPLD的输入端可以由键盘输入也可以由计算机进行控制。这样就可以利用模块化设计的方法对电源硬件模块进行设计,开发出了全新的数字化的纳秒双脉冲电源，电压在0-15V，脉冲频率10M以上最小脉宽10ns。并运用Quartus对脉冲波形进行仿真，结果表明该电源完全符合设计的要求。

关键词：纳秒脉冲；脉冲电源； CPLD

ABSTRACT

Pulse power with a single positive pulse and double positive, negative pulse power，Unique modulation technique，digital control, Further development and innovation of high-frequency switching power supply technology, In many industries has been widely applied. Improve the pulse frequency and power efficiency is the main direction of development. The text of this design is mainly used as a single-chip microcontroller STC89C51 and Programmable logic device CPLD EPM7160STC100, By programming the CPLD realize the pulse of the regulation. Which controls the power supply to complete the main CPLD, CPLD is responsible for the pulse width, the pulse interval are controlled. The control information is passed to the next level. CPLD inputs which can be entered from the keyboard can also be controlled by the computer. This method can be used for modular design of the power supply design of hardware modules, Developed a new digital dual-nanosecond pulse power, a voltage of 0 to 15V, pulse frequency than 10M,and the minimum pulse width 10ns. And the use of a pulse waveform simulation Quartus, The results show that the power supply is fully consistent with the design requirements.

Keywords nanosecond pulse ; pulse power supply; CPLD

目录

第一章绪论 (1)

1.1 引言 (1)

1.2 选题背景与意义 (1)

1.3 研究现状 (2)

1.3.1 国外纳秒脉冲电源研究现状 (2)

1.3.2 国内纳秒脉冲电源研究现状 (2)

1.4 本文的结构 (4)

第二章系统方案设计 (6)

2.1系统总体方案 (6)

2.2系统模块简介 (7)

第三章基于DXP的电路开发过程 (8)

3.1 DXP软件 (8)

3.1.1 软件简介 (8)

3.1.2 DXP软件的特点 (8)

3.3.3 DXP软件设计过程 (9)

第四章功放电路模块 (14)

4.1 纳秒脉冲电源电源电路 (14)

4.1.1 电路原理图 (14)

4.2 电压放大电路 (17)

4.3 CPLD (17)

4.3.1 CPLD的简介 (17)

4.3.2 CPLD的特点 (18)

4.3.3 EPM7160的电路原理图 (18)

4.3.4 EPM7160的电路管脚图及说明 (19)

4.4 JTAG接口 (19)

4.4.1 两种仿真器的比较............................ 错误!未定义书签。

4.4.2 JTAG简介 ......................................... 错误!未定义书签。

4.4.3 电路原理图........................................ 错误!未定义书签。

4.4.4 电路引脚功能及说明 (20)

4.5 总线驱动电路 (21)

4.5.1 74LS245N的简介 (22)

4.5.2 74LS245N的引脚图 (22)

第五章硬件设计 (24)

5.1 微控制器电路设计 (24)

5.1.1 STC89C51的主要功能、性能参数 (25)

5.1.2 STC89C51的引脚功能说明 (26)

5.2 有源晶振 (29)

5.2.1 有源晶振的原理 (29)

5.2.2 有源晶振的原理图 (29)

5.3 通信电路的设计 (30)

5.3.1 MAX232简介 (30)

5.3.2 MAX232的引脚图表及说明 (31)

5.3.3 MAX232的性能参数 (31)

5.3.4 MAX232的特点 (32)

5.3.5 MAX232的缺点 (32)

5.4 键盘的选择与应用说明 (32)

5.4.1 键盘的简介说明 (32)

5.4.2 本设计键盘方式的选择 (33)

5.4.3 电路原理图 (34)

5.5 电源电路 (34)

5.5.1 LM1117简介 (35)

5.5.2 LM1117的特点 (35)

第六章总结 (36)

6.1论文总结 (36)

6.1.1本文完成的主要工作及结论 (36)

6.1.2该脉冲电源的主要优点 (36)

6.2对本研究工作的展望 (37)

参考文献: (38)

致谢............................................ 错误!未定义书签。附录A 硬件设计原理图一. (41)

附录B 硬件设计PCB图 (42)