基于fpga的焊线机超声波发生器的研究与设计

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1、分类号：UDC：密级：学校代号：学号：广东工业大学硕士学位论文(工学硕士)118452111101059基于FPGA的焊线机超声波发生器的研究与设计指导教师姓名、职称：企业导师姓名、职称：专业或领域名称：学生所属学院：论文答辩日期：柯昌锵ADissertationSubmittedtoGuangdongUniversityofTechnologyfortheDegreeofMasterofEngineeringScience(MasterofEngineeringScience)ResearchandDesiqnofWireWeldi

2、ngMachineesearcandesLqnoteIdacnneUItrasonicGeneratorBasedonFPGACandidate：KeChangQiangSupervisor：Prof．YangHaiDongMay2014SchoolofElectro—MechanicalEngineeringGuangdongUniversityofTechnologyGuangzhou，Guangdong，P．R．China，510006摘要摘要随着人们对LED产品的需求剧增，LED产业及封装技术迅猛发展，对全自动焊线机的性能也提

3、出了更高的要求。超声波发生器作为全自动焊线机的关键设备，其性能好坏直接影响了连接强度和焊线效率，高稳定性的数字化超声波发生器成为当今超声波发生器的研究热点。本文以我校和东莞凯格精密机械有限公司合作研发新一代全自动焊线机为背景，完成了数字化超声波发生器的研究与设计。本文主要有以下几个方面工作：(1)对焊线机超声波发生器的相关理论进行分析与研究。首先介绍了超声引线键合技术；其次分析超声换能器的导纳模型、谐振特性以及频率跟踪方法；最后阐述了DDS合成信号的原理及DDS杂散抑制方法。基于相关理论设计超声波发生器的总体方案。(2)根据总体方案，

4、对超声波发生器的硬件系统进行设计。包括电源电路、复位电路、晶振电路、下载电路、DDS数模转换电路、DDS滤波放大电路、信号采样电路、电平转换电路以及采样信号模数转换电路等。(3)超声波发生器软件系统的设计。设计了DDS合成信号及数字锁相环两大模块，实现数字化频率合成及自动频率跟踪。(4)完成超声波发生器电路的PCB制备、软件调试及实验验证。本文利用FPGA技术，采用直接数字合成频率技术合成正弦波，以及基于电压电流零相位差的数字化频率跟踪系统，电路结构简单，实验验证该系统性能稳定，并且频率跟踪响应速度快、跟踪实时性好，具有较强的实用性。

5、关键词：超声波发生器；超声换能器；FPGA；DDS；数字锁相环广东工业大学硕士学位论文ABSTRACTAsdemandforLEDproductssharpincrease，LEDindustryandpackagingtechnologyrapidlydevelopandperformanceoftheautomaticwirebonderscallsforhigherrequirementsaswell．UKrasonicgenerator,whichisthekeyequipmentofautomaticwirebonders，

6、affectsthestrengthoftheconnectionandwire-efficiencydirectly．Highstabilitydigitalultrasonicgeneratorultrasonicgeneratorbecomesahottopictoday．ThesubjectcomesfromthespecialfundsLEDprojectofGuangdongProvincestrategicemergingindustries。Mythesisofdevelopingthenewgenerationofa

7、utomaticgoldwirebonderisunderthebackgroundofthecooperationbetweenschoolandDongguanPrecisionMachineryCo．Mainworksareinthefollowingaspects：Analysistheoryofwirebondersforultrasonicgenerator．First，introducedultrasonicwirebondingtechnology；secondly,analyzetheultrasonictransd

8、uceradmittancemodel，theresonancecharacteristicsandfrequencytrackingmethod；finally,synthesizedsignalontheprinci