課程設(shè)計(jì)----寬度可調(diào)的矩形波發(fā)生器

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　題 目: 寬度可調(diào)的矩形波發(fā)生器 </p><p><b>　　初始條件：</b></p><p>　　本課程設(shè)計(jì)，要求用使用Proteus仿真軟件進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真。</p><

2、;p>　　要求完成的主要任務(wù): （包括課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)要求，以及說明書撰寫等具體要求）</p><p>　　1、課程設(shè)計(jì)工作量：1周內(nèi)完成對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、仿真。</p><p><b>　　2、技術(shù)要求：</b></p><p>　　1）使用集成運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)一種寬度可調(diào)的矩形波發(fā)生器，進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，并說明其工作原理。</p&g

3、t;<p>　　2）要求學(xué)生主動(dòng)思考，自主發(fā)揮，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的特色功能。</p><p>　　3、查閱至少5篇參考文獻(xiàn)。按《武漢理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)工作規(guī)范》要求撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告書。全文用A4紙打印，圖紙應(yīng)符合繪圖規(guī)范。</p><p>　　提交報(bào)告的主要內(nèi)容：（使用Proteus 7.5 sp3）</p><p><b>　　題目</b>&

4、lt;/p><p>　　仿真所完成的主要功能和特色簡(jiǎn)介——摘要（特別是自己擴(kuò)展的功能，根據(jù)特色功能評(píng)優(yōu)）</p><p>　　Proteus仿真的基本流程</p><p>　　所使用芯片以及引腳功能簡(jiǎn)介（需要提供對(duì)應(yīng)芯片DataSheet的下載鏈接）</p><p>　　設(shè)計(jì)方案與工作原理，給出仿真電路圖</p><p>

5、<b>　　實(shí)驗(yàn)記錄與結(jié)果分析</b></p><p><b>　　時(shí)間安排：</b></p><p>　　1） 2011 年 7 月 9~10 日， 查閱相關(guān)資料，學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)原理。</p><p>　　2） 2011 年 7 月 11~12 日， 方案選擇和電路設(shè)計(jì)仿真。</p><p>　　3）

6、2011 年 7 月 13 日， 設(shè)計(jì)說明書撰寫。</p><p>　　4） 2011 年 7 月 14 日 上交報(bào)告，同時(shí)進(jìn)行答辯。</p><p>　　指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日</p><p>　　系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日</p><p>

7、;<b>　　目錄</b></p><p>　　摘要………………………………………………………………………………1</p><p>　　1 Proteus 簡(jiǎn)介……………………………………………………………………1</p><p>　　2 電路原理分析及設(shè)計(jì)………………………………………………………2</p><p>　

8、　2.1 原理分析………………………………………………………………2</p><p>　　2.2 電路設(shè)計(jì)………………………………………………………………3</p><p>　　3 仿真分析及拓展…………………………………………………………………5</p><p>　　3.1 仿真的建立………………………………………………………5</p><p&

9、gt;　　3.2 結(jié)果分析…………………………………………………………………6</p><p>　　3.3 拓展部分……………………………………………………………………8</p><p>　　4 心得與體會(huì)…………………………………………………………………9</p><p>　　參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………10</p>

10、<p>　　1 Proteus 簡(jiǎn)介</p><p>　　Proteus是一款非常強(qiáng)大的仿真軟件，可以以虛代實(shí)、以軟代硬，獨(dú)立建立一個(gè)完善的虛擬實(shí)驗(yàn)室。代替了在實(shí)驗(yàn)室和教室里的以實(shí)物進(jìn)行實(shí)踐的方式，可以在計(jì)算機(jī)上學(xué)習(xí)電工基礎(chǔ)，模擬電路、數(shù)字電路、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)等課程，并進(jìn)行電路設(shè)計(jì)、仿真、調(diào)試等。是工作、學(xué)習(xí)上難得的工具軟件。</p><p>　　Proteus軟件提供多達(dá)30

11、多個(gè)元件庫(kù)，元件涉及到數(shù)字和模擬、交流和直流等，有RAM、ROM、鍵盤、馬達(dá)、LED、LCD、AD/DA等等，編譯方面支持Keil和MPLAB等編譯器。它的功能強(qiáng)大，集電路設(shè)計(jì)、制版及仿真等多種功能于一身，不僅能夠?qū)﹄姽?、電子技術(shù)學(xué)科涉及的電路進(jìn)行設(shè)計(jì)與分析，還能夠?qū)ξ⑻幚砥鬟M(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真，也能仿真單片機(jī)外圍電路或沒有單片機(jī)參與的其它電路的工作情況。它還提供多種現(xiàn)實(shí)存在的虛擬儀器，這些儀表有極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗，盡可能減少儀器

12、對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)便是運(yùn)用了該軟件進(jìn)行仿真，簡(jiǎn)單實(shí)用。</p><p>　　2 電路原理分析及設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2.1 原理分析</b></p><p>　　寬度可調(diào)的矩形波發(fā)生器可由方波發(fā)生器改進(jìn)而來，因?yàn)榫匦尾妷褐挥袃煞N狀態(tài)，不是高電平，就是低電平，所以電壓比較器是它的

13、重要組成部分；因?yàn)楫a(chǎn)生振蕩，就是要求輸出的兩種狀態(tài)自動(dòng)地相互轉(zhuǎn)換，所以電路中必須引入反饋；因?yàn)檩敵鰻顟B(tài)應(yīng)按一定的時(shí)間間隔交替變化，即產(chǎn)生周期性變化，所以電路中要有延遲環(huán)節(jié)來確定每種狀態(tài)維持的時(shí)間，即RC 積分電路。而要求能夠?qū)挾瓤烧{(diào)，就要設(shè)法改變充、放電時(shí)間常數(shù)，即可實(shí)現(xiàn)矩形波寬度可調(diào)，因此可以利用二極管的單向?qū)щ娦允狗e分電容C充電和放電的時(shí)間常數(shù)不等來實(shí)現(xiàn)。</p><p><b>　　2.2 電路設(shè)

14、計(jì)</b></p><p>　　如圖2.1所示，為寬度可調(diào)的矩形波發(fā)生器設(shè)計(jì)圖：</p><p>　　圖2.1 寬度可調(diào)的矩形波發(fā)生器設(shè)計(jì)圖</p><p>　　工作原理：C充電時(shí)，充電電流經(jīng)R、電位器的上半部、二極管D4；C放電時(shí)，放電經(jīng)R、二極管D3、電位器的下半部。由于充、放電時(shí)間常數(shù)不同，這樣就</p><p><b

15、>　　得到了矩形波電路。</b></p><p><b>　　占空比為： </b></p><p><b>　　其中： </b></p><p>　　Ra是電位器中點(diǎn)到上端的電阻，Rb是電位器中點(diǎn)到下端的電阻，控制T1和T2的比值即可得到輸出高低電平寬度不同的波形。</p><p&g

16、t;　　當(dāng)Rw動(dòng)臂上移時(shí)，充電時(shí)間常數(shù)將小于放電時(shí)間常數(shù)，則波形變窄，反之則變寬。因此通過調(diào)節(jié)Rw，即可連續(xù)地改變其占空比Q的大小。而運(yùn)放的轉(zhuǎn)換速率將影響脈沖前、后沿的陡度，欲要得到窄脈沖輸出，必須選用SR高的運(yùn)放。經(jīng)考慮和比較，我選用了LM324型運(yùn)算放大器，其引腳圖如下</p><p>　　圖2.2 LM324管腳圖</p><p>　　1腳為輸出，3腳為同向輸入，2腳為反向輸入，4腳

17、和11腳分別接為正負(fù)電源。</p><p><b>　　其更多詳細(xì)介紹在：</b></p><p>　　http://cnpdf.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/22753/STMICROELECTRONICS/LM324.html</p><p><b>　　3 仿真分析及拓展</b&g

18、t;</p><p><b>　　3.1 仿真的建立</b></p><p>　　根據(jù)電路原理圖，從protus元件庫(kù)中找出所需元件，并連好電路圖。</p><p>　　由于要看輸出波形，則從虛擬儀器中找出示波器，連好。</p><p>　　檢查電路無誤后，單擊開始鍵進(jìn)行仿真。</p><p>&

19、lt;b>　　仿真圖如下</b></p><p><b>　　圖3.1</b></p><p><b>　　3.2 結(jié)果分析</b></p><p>　　Rw在中間時(shí)，得到波形圖</p><p><b>　　圖3.2</b></p><p&

20、gt;　　Rw往上移時(shí)，得到波形圖</p><p><b>　　圖3.3</b></p><p>　　Rw往下移時(shí)，得到波形圖</p><p><b>　　圖3.4</b></p><p>　　由仿真結(jié)果可看出，電路設(shè)計(jì)正確，效果良好。</p><p><b>　　

21、3.3 拓展部分</b></p><p>　　由矩形波的周期T=T1+T2，頻率是周期的倒數(shù)，可將時(shí)間常數(shù)RC的R用一個(gè)可變電阻代替，便可以構(gòu)成頻率和寬度都獨(dú)立可調(diào)的矩形波發(fā)生器。原理圖如下</p><p>　　圖3.5 頻率和寬度都獨(dú)立可調(diào)的矩形波發(fā)生器原理圖</p><p><b>　　4 心得與體會(huì)</b></p>

22、<p>　　強(qiáng)化訓(xùn)練可以培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決實(shí)際問題，可以鍛煉我們的實(shí)踐能力，是對(duì)我們實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程。在這幾天的強(qiáng)化訓(xùn)練期間，我曾失落過，也曾一度因看到結(jié)果而熱情高漲。從開始時(shí)的滿腔激情到最后汗水背后的復(fù)雜心情，點(diǎn)點(diǎn)滴滴無不令我回味成長(zhǎng)。</p><p>　　在這強(qiáng)化訓(xùn)練的幾天里，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多的東西，不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識(shí)，

23、而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識(shí)。通過該強(qiáng)化訓(xùn)練，使我對(duì)高頻電子線路、模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)的學(xué)習(xí)有了一個(gè)系統(tǒng)地、整體的認(rèn)識(shí)，把原來零散的章節(jié)學(xué)習(xí)組合成了一個(gè)整體，進(jìn)一步了解了調(diào)制的概念，收獲很大。</p><p>　　在做proteus仿真的過程中我遇到了很多問題，比如說我認(rèn)為兩根線是連接在一起的，但是放大后卻發(fā)現(xiàn)兩根線是互不相連的，一個(gè)節(jié)點(diǎn)就可以導(dǎo)致整個(gè)實(shí)驗(yàn)的失敗，可謂是牽一發(fā)而動(dòng)全身，因此，在畫

24、電路圖時(shí)，一定要仔細(xì)，把每個(gè)點(diǎn)、每根線都連接好，這樣最后調(diào)試的時(shí)候才不容易出錯(cuò)。在做調(diào)制器電路的時(shí)候，我把電路連接好后觀測(cè)不到波形，檢查連線都沒有問題，最后終于發(fā)現(xiàn)原來是我錯(cuò)把-16V的電源和+16V的電源接反了，因此一直顯示仿真失誤。在用示波器同時(shí)觀察兩個(gè)波形時(shí)，可以把其中一個(gè)信道的顏色設(shè)為紅色或者其它顏色，以方便區(qū)分。當(dāng)我看到示波器上清晰地顯示出理論波形時(shí)，興奮之情難以言表。</p><p>　　對(duì)我而言，從

25、這次強(qiáng)化訓(xùn)練中學(xué)到的知識(shí)上很重要，精神上的豐收也很重要。挫折是一份財(cái)富，經(jīng)歷是一份擁有。這次實(shí)習(xí)必將成為我人生旅途上一個(gè)非常美好的回憶！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 劉泉．通信電子線路（第二版）．武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2005</p><p>　　[2] 俞加琦．高頻電子線路．西安：西安電子科技

26、大學(xué)出版社，1997 </p><p>　　[3] 周潤(rùn)景，張麗娜，劉印群．PROTEUS入門實(shí)用教程．機(jī)械工業(yè)出版社，2007</p><p>　　[4] 康華光．模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）．北京：高等教育出版社，2006</p><p>　　[5] 楊翠娥．高頻電子線路實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)．哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社， </p><p>