數(shù)顯多波形信號(hào)源畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p>　　數(shù)顯多波形信號(hào)源設(shè)計(jì)</p><p>　　摘 要：本設(shè)計(jì)使用函數(shù)發(fā)生器（ICL8038），3數(shù)字BCD計(jì)數(shù)器（MC14553B），鎖存、譯碼、驅(qū)動(dòng)BCD-7段集成電路（CD4543B），二進(jìn)制計(jì)數(shù)、分頻、振蕩集成電路（CD4060），驅(qū)動(dòng)、十進(jìn)制計(jì)數(shù)集成電路（CD4017BC），數(shù)碼顯示管等電

2、子器件，設(shè)計(jì)一款功能全面的信號(hào)源,滿足日常維修和測(cè)量?；谶@一設(shè)想，本信號(hào)源設(shè)計(jì)具有如下的性能指標(biāo)：</p><p>　?。?）可以輸出的波形</p><p>　　方波、三角波和正弦波。</p><p>　　（2）信號(hào)源的輸出特性：</p><p>　　正弦波幅度為0～+5V，輸出阻抗約為2 KΩ；</p><p>　

3、　方波的幅度為0～+5V，輸出阻抗約為1 KΩ；</p><p>　　三角波輸出幅度為0～+3V，輸出阻抗約為1 KΩ；</p><p>　　三角波幅度為0～+3V，輸出阻抗約為2 KΩ；</p><p>　　三種波形均設(shè)計(jì)為對(duì)稱輸出，波形失真在1%以下。</p><p>　?。?）輸出頻率范圍：</p><p>　　

4、頻率可調(diào)范圍設(shè)計(jì)為1Hz~100KHz，為提高測(cè)量和顯示精度，將設(shè)置如下幾個(gè)頻率檔：1Hz～10Hz、10Hz～100Hz、100Hz～1KHz、1～10KHz、10KHz～100KHz。</p><p>　　（4）數(shù)字顯示頻率：顯示分辨率為1Hz。</p><p>　　[關(guān)鍵字] MC14553B；ICL8038；正弦波；方波；三角波</p><p><b&

5、gt;　　目錄</b></p><p><b>　　第1章 緒 論1</b></p><p>　　1.1信號(hào)發(fā)生器的發(fā)展1</p><p><b>　　第2章 信號(hào)源2</b></p><p>　　2.1認(rèn)識(shí)信號(hào)發(fā)生器2</p><p>　　2.2認(rèn)識(shí)數(shù)字

6、頻率計(jì)4</p><p>　　第3章 信號(hào)發(fā)生模塊6</p><p>　　3.1信號(hào)發(fā)生器（ICL8038）6</p><p>　　3.1.1 ICL8038的管腳及功能6</p><p>　　3.1.2 CL8038的原理框圖及工作原理6</p><p>　　3.1.3 波形的調(diào)節(jié)8</p>

7、<p>　　3.2 信號(hào)源量程選擇設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.3 信號(hào)源電路工作原理11</p><p>　　第4章 時(shí)基電路12</p><p>　　4.1 二制進(jìn) 計(jì)數(shù)、分頻、振蕩集成電路（CD4060）12</p><p>　　4.1.1 CD4060的管腳及功能13</p><p>

8、　　4.1.2 CD4060的邏輯電路圖14</p><p>　　4.1.3 CD4060的功能表15</p><p>　　4.1.4 CD4060的外接振蕩電路15</p><p>　　4.2驅(qū)動(dòng)、十進(jìn)制計(jì)數(shù)集成電路（CD4017BC）16</p><p>　　4.2.1 CD4017BC的管腳及功能圖16</p>

9、<p>　　4.2.2 CD4017BC的邏輯電路圖17</p><p>　　4.2.3 CD4017BC原理簡(jiǎn)述18</p><p>　　4.2.4 CD4017BC的時(shí)序圖19</p><p>　　第5章 計(jì)數(shù)譯碼顯示單元20</p><p>　　5.1 3數(shù)字BCD計(jì)數(shù)器（MC14553）20</p>

10、<p>　　5.1.1 MC14553的管腳及功能20</p><p>　　5.1.2 MC14553的擴(kuò)展模塊圖21</p><p>　　5.1.3 MCI4553的時(shí)序圖22</p><p>　　5.2 鎖存、譯碼、驅(qū)動(dòng)BCD-7段集成電路（CD4543B）23</p><p>　　5.2.1 CD4543B的管腳及功能

11、23</p><p>　　5.2.2 CD4543B的邏輯電路圖24</p><p>　　5.2.3 CD4543B真值表25</p><p>　　第6章 頻率計(jì)誤差分析26</p><p>　　6.1 頻率計(jì)的誤差分析26</p><p>　　6.2 標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差27</p><p&g

12、t;　　6.3 結(jié)　論27</p><p>　　6.4 產(chǎn)品分析28</p><p>　　6.5 產(chǎn)品調(diào)試與使用28</p><p>　　6.6 調(diào)試中遇到的問(wèn)題及解決方案28</p><p>　　小 結(jié)31</p><p>　　致 謝32</p><

13、p>　　參 考 文 獻(xiàn)33</p><p>　　附錄1：數(shù)顯多波形信號(hào)源原理圖34</p><p>　　附錄2：數(shù)顯多波形信號(hào)源PCB圖35</p><p>　　第1章 緒 論</p><p>　　1.1信號(hào)發(fā)生器的發(fā)展</p><p>　　在70年代前，信號(hào)發(fā)生器主要有正弦波和脈沖波兩類，而

14、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器介于兩者之間能夠提供正弦波、鋸齒波、方波、脈沖波等波形產(chǎn)生其他的波形還得采用復(fù)雜的電路和機(jī)電結(jié)合的方法，這個(gè)時(shí)期的信號(hào)發(fā)生器存在兩大突出的問(wèn)題：一是通過(guò)電位器等的調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出頻率的調(diào)節(jié)；二是脈沖的占空比不可調(diào)節(jié)。</p><p>　　在70年代后，微處理器的出現(xiàn)，可以利用處理器、A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器，硬件和軟件使信號(hào)發(fā)生器的功能擴(kuò)大，產(chǎn)生更加復(fù)雜的波形，這個(gè)時(shí)期信號(hào)發(fā)生器多以軟件為主，實(shí)質(zhì)上

15、是采用微處理器對(duì)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的程序控制，就可以得到各種簡(jiǎn)單的波形。</p><p>　　在80年代后，數(shù)字技術(shù)日益成熟，信號(hào)發(fā)生器絕大部分不再使用機(jī)械驅(qū)動(dòng)而采用數(shù)字電路，從一個(gè)頻率基準(zhǔn)由數(shù)字合成電路產(chǎn)生可變頻信號(hào)。自從80年代以來(lái)各國(guó)都在研制DDS產(chǎn)品，并應(yīng)用于信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)。后來(lái)出現(xiàn)的專用DDS芯片極大的推動(dòng)了DDS技術(shù)的發(fā)展，但專用DDS芯片價(jià)格昂貴，而且無(wú)法實(shí)現(xiàn)我們所需要的各種波形輸出。</p>

16、;<p>　　90年代末出現(xiàn)了幾種真正高性能的函數(shù)發(fā)生器；HP公司推出了型號(hào)為HP770S的信號(hào)模擬裝置系統(tǒng)，它是由HP8770A任意波形數(shù)字化和HP1770A波形發(fā)生軟件組成，但是由于HP770S實(shí)際上也只能產(chǎn)生8種波形，而價(jià)格昂貴。不久以后，Analcgic公司推出了型號(hào)為Aata-2020的多波形合成器，Lecroy公司生產(chǎn)的型號(hào)為9100的任意波形發(fā)生器等。</p><p>　　信號(hào)發(fā)生器技

17、術(shù)發(fā)展至今，引導(dǎo)技術(shù)潮流的仍是外國(guó)的幾大儀器公司，如日本橫河、Agilent、Tektronix等.美國(guó)的FLUKE公司的FLUKE-25型函數(shù)發(fā)生器是現(xiàn)有的測(cè)試儀器中最具多樣性功能的幾種儀器之一，它和頻率計(jì)數(shù)器組合在一起，在任何條件下都可以給出很高的波形質(zhì)量，能給出低失真的正弦波和三角波，還能給出過(guò)沖很小的方波，其最高頻率可以達(dá)到5MHZ，最大輸出幅度也達(dá)到10Vpp。國(guó)內(nèi)也有不少公司已經(jīng)有類似的儀器。如南京盛普儀器科技有限公司的SP

18、F120DDS信號(hào)發(fā)生器，華高儀器生產(chǎn)的HG1600H型數(shù)字合成函數(shù)/任意波形信號(hào)發(fā)生器。</p><p><b>　　第2章 信號(hào)源</b></p><p>　　2.1認(rèn)識(shí)信號(hào)發(fā)生器</p><p>　　信號(hào)發(fā)生器一般區(qū)分為函數(shù)信號(hào)發(fā)生器及任意波形發(fā)生器，而函數(shù)波形發(fā)生器在設(shè)計(jì)上又區(qū)分出模擬及數(shù)字合成式。數(shù)字合成式函數(shù)信號(hào)源，無(wú)論就頻率、幅

19、度乃至信號(hào)的信噪比（S/N）均優(yōu)于模擬，其鎖相環(huán)（ PLL）的設(shè)計(jì)讓輸出信號(hào)不僅是頻率精準(zhǔn)，而且相位抖動(dòng)(phase Jitter)及頻率漂移均能達(dá)到相當(dāng)穩(wěn)定的狀態(tài)，但畢竟是數(shù)字式信號(hào)源，數(shù)字電路與模擬電路之間的干擾，始終難以有效克服，也造成在小信號(hào)的輸出上不如模擬式的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。</p><p>　　談及模擬式函數(shù)信號(hào)源，結(jié)構(gòu)圖如圖2－1所示：</p><p>　　圖 2-1 模擬

20、函數(shù)信號(hào)源結(jié)構(gòu)</p><p>　　這是通用模擬式函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的結(jié)構(gòu)，是以三角波產(chǎn)生電路為基礎(chǔ)經(jīng)二極管所構(gòu)成的正弦波整型電路產(chǎn)生正弦波，同時(shí)經(jīng)由比較器的比較產(chǎn)生方波。</p><p>　　而三角波是如何產(chǎn)生的，公式如下：</p><p>　　換句話說(shuō)，如果以恒流源對(duì)電容充電，即可產(chǎn)生正斜率的斜波。同理，右以恒流源將儲(chǔ)存在電容上的電荷放電即產(chǎn)生負(fù)斜率的斜波，電路結(jié)構(gòu)

21、如圖2-2所示：</p><p>　　圖 2-2 波形產(chǎn)生電路</p><p>　　當(dāng)I1 =I2時(shí)，即可產(chǎn)生對(duì)稱的三角波，如果I1 > >I2，此時(shí)即產(chǎn)生負(fù)斜率的鋸齒波，同理I1 < < I2即產(chǎn)生正斜率鋸齒波。</p><p>　　再如圖 2-2所示，開(kāi)關(guān)SW1的選擇即可讓充電速度呈倍數(shù)改變，也就是改變信號(hào)的頻率，這也就是信號(hào)源面板上頻

22、率檔的選擇開(kāi)關(guān)。同樣的同步地改變I1及I2，也可以改變頻率，這也就是信號(hào)源上調(diào)整頻率的電位器，只不過(guò)需要簡(jiǎn)單地將原本是電壓信號(hào)轉(zhuǎn)成電流而已。</p><p>　　而在占空比調(diào)整上的設(shè)計(jì)有下列兩種思路：</p><p>　　1、頻率（周期）不變，脈寬改變，其方法如下：</p><p><b>　　圖 2-3 電平</b></p>

23、<p>　　改變電平的幅度（如圖2－3所示），亦即改變方波產(chǎn)生電路比較器的參考幅度，即可達(dá)到改變脈寬而頻率不變的特性，但其最主要的缺點(diǎn)是占空比一般無(wú)法調(diào)到20%以下，導(dǎo)致在采樣電路實(shí)驗(yàn)時(shí)，對(duì)瞬時(shí)信號(hào)所采集出來(lái)的信號(hào)有所變動(dòng)，如果要將此信號(hào)用來(lái)做模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換，那么得到的數(shù)字信號(hào)就發(fā)生變動(dòng)而無(wú)所適從。但不容否認(rèn)的在使用上比較好調(diào)。</p><p>　　2、占空比變，頻率跟著改變，其方法如下：</

24、p><p><b>　　圖 2-4 頻率</b></p><p>　　將方波產(chǎn)生電路比較器的參考幅度予以固定如圖2－4所示（正、負(fù)，可利用電路予以切換），改變充放電斜率，即可達(dá)成?！　∵@種方式的設(shè)計(jì)一般使用者的反應(yīng)是“難調(diào)”，這是大缺點(diǎn)，但它可以產(chǎn)生10%以下的占空比卻是在采樣時(shí)的必備條件?！　∫陨系膬煞N占空比調(diào)整電路設(shè)計(jì)思路，各有優(yōu)缺點(diǎn)，當(dāng)然連帶的也影響到是否能產(chǎn)

25、生“像樣的”鋸齒波。</p><p>　　2.2 認(rèn)識(shí)數(shù)字頻率計(jì)　　數(shù)字頻率計(jì)是用數(shù)字顯示被測(cè)信號(hào)頻率的一種儀器，被測(cè)信號(hào)可以是正弦信號(hào)、方波或尖脈沖信號(hào)等。此外，若配以適當(dāng)?shù)膫鞲衅鬟€可以對(duì)許多的物理量進(jìn)行測(cè)量，如機(jī)械振動(dòng)頻率、轉(zhuǎn)速，聲音的頻率以單位時(shí)間生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量等。因此數(shù)字頻率計(jì)是一種應(yīng)用廣泛的儀器。</p><p>　　數(shù)字頻率計(jì)的原理框圖如圖2-5所示，它是由時(shí)基單元、控制單

26、元、計(jì)數(shù)單元、延時(shí)單元、主控門和輸入單元組成。</p><p>　　圖　2－5 頻率計(jì)原理框圖</p><p>　　1）　時(shí)基單元　包括振蕩器和多級(jí)分頻器用來(lái)產(chǎn)生周期為1s或6s的脈沖信號(hào)，稱為時(shí)基信號(hào)。振蕩器可以用晶體振蕩器或集成電路、電阻和電容構(gòu)成多諧振蕩器，然后用分頻器產(chǎn)生所需的時(shí)基信號(hào)。</p><p>　　2）　控制單元　此單元有兩個(gè)作用：其一是經(jīng)過(guò)門控電

27、路對(duì)時(shí)基信號(hào)進(jìn)行一次二分頻，得到寬度為1s或6s方波，稱為閘門信號(hào)，用該信號(hào)的寬度控制主控門的開(kāi)門時(shí)間（取樣時(shí)間），在取樣的時(shí)間里允許被測(cè)信號(hào)通過(guò)。其二是每次取樣后封鎖主控門和時(shí)基信號(hào)的輸入門，使計(jì)數(shù)器顯示的數(shù)字停留一段時(shí)間，以便觀察和讀取數(shù)據(jù)。所以控制單元的任務(wù)就是打開(kāi)主控門顯示，然后清零。這個(gè)過(guò)程不斷重復(fù)進(jìn)行。</p><p>　　3） 計(jì)數(shù)單元 通過(guò)主控門的被測(cè)信號(hào)輸入計(jì)數(shù)器、寄存器、譯碼器和顯示電路，

28、由顯示器顯示取樣時(shí)間接收的脈沖數(shù)，即被測(cè)頻率。</p><p>　　4）　延時(shí)單元　取樣時(shí)間結(jié)束后，計(jì)數(shù)器中的數(shù)送入寄存器中，由寄存器送入譯碼顯示電路，數(shù)據(jù)要顯示一段時(shí)間，其延長(zhǎng)時(shí)間取決于延時(shí)電路，故延時(shí)時(shí)間即為顯示時(shí)間在，然后清零，再讀取新的數(shù)據(jù)。</p><p>　　5）　主控門 控制被測(cè)信號(hào)通過(guò)的作用，在取樣時(shí)間內(nèi)主控門打開(kāi)，清零和顯示時(shí)間內(nèi)主控門關(guān)閉。</p><

29、;p>　　6）　輸入單元　將接收信號(hào)加以放大、整形、變換成脈沖信號(hào)。</p><p>　　第3章 信號(hào)發(fā)生模塊</p><p>　　3.1 信號(hào)發(fā)生器（ICL8038）</p><p>　　在信號(hào)發(fā)生模塊中主要的作用是產(chǎn)生所需要的波形（如三角波、正弦、方波）。在本設(shè)計(jì)中該模塊是由美國(guó)英特西爾公司生產(chǎn)的單片精密函數(shù)發(fā)生器集成電路芯片（ICL8038）聯(lián)結(jié)一

30、些參數(shù)控制電路（如占空比調(diào)節(jié)控制、頻率調(diào)節(jié)控制、正弦波調(diào)節(jié)控制等）及一些必要電路（如電源電路、保護(hù)電路等）結(jié)合而成。</p><p>　　信號(hào)發(fā)生器（ICL8038）是美國(guó)英特西爾（Intersil）公司生產(chǎn)的單片精密函數(shù)發(fā)生器集成電路，它具有頻率范寬（0.001-300kHz）、頻率穩(wěn)定度高（頻率溫漂僅為50ppm/℃)、外圍電路簡(jiǎn)單、易于制作等優(yōu)點(diǎn)。它的工作電壓范圍寬，使用單電源時(shí)為+12-+30V，使用雙電

31、源時(shí)為±6-±15V，工作電流約為15mA,下面為對(duì)它的介紹。</p><p>　　3.1.1　ICL8038的管腳及功能　</p><p>　　ICL8038是采用14腳雙列直插式封裝，管腳的排列及功能見(jiàn)圖4-1所示：</p><p>　　圖3－1 ICL8038引腳圖</p><p>　　3.1.2 ICL8038

32、的原理框圖及工作原理</p><p>　　ICL8038單片集成函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的內(nèi)部框圖如圖3-2所示。它由恒流源#1和#2、電壓比較器A和電壓比較器B、觸發(fā)器、緩沖器和三角波到正弦波變換電路等通過(guò)組合而成。</p><p>　　圖 3-2 ICL8038原理框圖</p><p>　　它的工作原理是通過(guò)對(duì)外接電容C由兩個(gè)恒流源充電和放電，電壓比較器A、B 的閾值分

33、別為電源電壓（指Ucc+Udd）的2/3和1/3。恒流源I1和I2的大小可通過(guò)外接電阻調(diào)節(jié)，但必須I2＞I1。當(dāng)觸發(fā)器的輸出為低電平時(shí)，恒流源I2斷開(kāi)，恒流源I1給 C充電，它的兩端電壓Uc隨時(shí)間線性上升，當(dāng)Uc達(dá)到電源電壓的2/3時(shí)，電壓比較器A的輸出電壓發(fā)生跳變，使觸發(fā)器輸出由低電平變?yōu)楦唠娖?，恒流源I2接通，由于I2＞I1（設(shè)I2=I1），恒流源I2將電流2I1加到C上反充電，相當(dāng)于C由一個(gè)凈電流I放電，C 兩端的電壓Uc 又轉(zhuǎn)為

34、直線下降。當(dāng)它下降到電源電壓的1/3時(shí)，電壓比較器B的輸出電壓發(fā)生跳變，使觸發(fā)器的輸出由高電平跳變?yōu)樵瓉?lái)的低電平，恒流源I2斷開(kāi)，I1再給 C充電，…如此周而復(fù)始，產(chǎn)生振蕩。若調(diào)整電路，使I2=I1， 則觸發(fā)器輸出為方波，經(jīng)反相緩沖器由管腳⑨輸出方波信號(hào)。C上的電壓Uc， 上升與下降時(shí)間相等，為三角波，經(jīng)電壓跟隨器從管腳③輸出三角波信號(hào)。將三角波變成正弦波是經(jīng)過(guò)一個(gè)非線性的變換網(wǎng)絡(luò)（正弦波變換器）而得以實(shí)現(xiàn)，在這個(gè)非線性網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)三角波

35、電位向兩端頂點(diǎn)擺動(dòng)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)提供的交流通路</p><p>　　圖3－3 輸出波形相位圖</p><p>　　3.1.3 波形的調(diào)節(jié)</p><p>　　所有的對(duì)稱波形都可以通過(guò)調(diào)整外部的定時(shí)電阻調(diào)節(jié)?？梢杂脙煞N方法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)稱波形的生成。外接電路如圖3.1.3－3所示，最好的是采用如圖3.1.3-3所示的通過(guò)調(diào)整定位電阻RA和RB的數(shù)值來(lái)產(chǎn)生對(duì)稱波。RA是用來(lái)控

36、制三角波和正弦波的上升部分，以及方波的高電位部份。</p><p>　　三角波的量值設(shè)為1/3 Vcc，因此三角波的上升時(shí)間計(jì)算公式為：</p><p>　　三角波和正弦波的下降部份以及方波的“0”狀態(tài)的時(shí)間計(jì)算公式為：</p><p>　　因此當(dāng)Ra=Rb時(shí)，50%的負(fù)載循環(huán)可以得以實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　如果負(fù)載循環(huán)僅在50%左右的小

37、范圍內(nèi)變化。圖3－4的連接較圖3－5的連接便捷。僅一個(gè)值為1K歐的電位器是不能使負(fù)載循環(huán)達(dá)到50%，如果需要50%及以上的負(fù)載循環(huán)則需要2K歐或5K歐的電位器。</p><p>　　圖 3－4 ICL8038外圍電路</p><p>　　圖 3－5 ICL8038外圍電路</p><p>　　通過(guò)兩個(gè)單獨(dú)定位電阻，它的頻率計(jì)算公式可為：</p>&

38、lt;p>　　或者，如果RA=RB的話，則計(jì)算公式為：</p><p>　　然而周期時(shí)間和產(chǎn)生的頻率都不依賴于所提供的電壓，即使在集成電路內(nèi)部存在不規(guī)則電壓也是得到一樣的值。這都是因?yàn)槌潆婋娏骱烷T限都是一定的，且電壓也具有線性特性。因而不規(guī)則電壓對(duì)芯片的影響可以忽略不計(jì)。</p><p>　　3.2 信號(hào)源量程選擇設(shè)計(jì) </p><p>　　在圖3-6中，信號(hào)

39、發(fā)生器的設(shè)計(jì)為圖中的右下部份（即以ICL8038為中心的附近的電路部份）。圖中K1是一個(gè)兩刀三位開(kāi)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，一個(gè)是用來(lái)選擇你所需的波形，另一個(gè)刀是接通發(fā)光二極管用來(lái)表示不同的波形（紅色代表方波，綠色代表三角波，黃色代表正弦波），K1－1的輸出一路徑通過(guò)R21送到輸出插座，R21是防止外線短路時(shí)損壞芯片而設(shè)計(jì)的。另一個(gè)路徑R20送到頻率計(jì)電路，由于頻率計(jì)電路與信號(hào)源的電路用不同的電壓，信號(hào)源輸出的信號(hào)電壓幅值有可能大于頻率計(jì)的工作電壓，造

40、成頻率計(jì)電路的損環(huán)，R20、VD8、VD9就是為了保護(hù)頻率計(jì)的輸入門電路，將信號(hào)源的信號(hào)電壓限制在12V以內(nèi)。C6的作用是隔離正弦波的直流分量。ICL8038的方波輸出腳的內(nèi)部是集電極輸出，相當(dāng)于OC門。所以要用一個(gè)電阻（R22）接在U＋與腳之間才能形成方波輸出。RP1、RP2用來(lái)調(diào)整正弦的失真大小及波形的對(duì)稱性。R26、R25、RP3是調(diào)整波形的占空比。K2是選擇外接振蕩電容的，與RP4配合使用可以調(diào)節(jié)輸出信號(hào)的頻率。K2為粗選，RP

41、4為調(diào)。在前面的芯片介紹中已有了ICL8038產(chǎn)生信號(hào)的頻率粗略計(jì)算方法，在此這選擇電容為：C7:47</p><p>　　圖 3-6 量程選擇</p><p>　　3.3. 信號(hào)源電路工作原理</p><p>　　K1是一個(gè)兩刀三位的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)（見(jiàn)附錄 3），一刀是用來(lái)選擇你所需要的波形，另一刀是接通發(fā)光二接管用來(lái)表示不同波形的輸出（如用紅色表示方波，綠色表示三角波

42、，黃色表示正弦波），K1-1的輸出一路通過(guò)R21送到輸出插座，R21是防止外線短路時(shí)損壞芯片而設(shè)的。另一路經(jīng)R20送到頻率計(jì)電路，由于頻率計(jì)的電路與信號(hào)源的電路用不同的電壓，信號(hào)源輸出的信號(hào)電壓幅值有可能大于頻率計(jì)的工作電壓，造成頻率計(jì)的損壞，R20、VD8、VD9就是為了保護(hù)頻率計(jì)的輸入門電路，將信號(hào)源的信號(hào)電壓限制在12V以內(nèi)。C6的作用是隔離正弦波的直流分量。ICL8038的方波輸出腳內(nèi)部是集電極開(kāi)路輸出，相當(dāng)于OC門，所以要用一

43、個(gè)電阻R22接在+V與輸出腳之間才能形成方波輸出。RP1、RP2是用來(lái)調(diào)節(jié)正弦波的失真大小及波形的對(duì)稱。R25、R26、R23是調(diào)整波形的占空比。K2是選擇外接震蕩電容的，與RP4配合可調(diào)節(jié)輸出信號(hào)的頻率，K2為粗選，RP4為細(xì)調(diào)。</p><p><b>　　第4章 時(shí)基電路</b></p><p>　　在本設(shè)計(jì)中使用二制進(jìn)，計(jì)數(shù)、分頻、振蕩集成電路（CD4060

44、）來(lái)充當(dāng)時(shí)基單元產(chǎn)生時(shí)基信號(hào)。使用驅(qū)動(dòng)、十進(jìn)制計(jì)數(shù)集成電路（CD4017BC）來(lái)充控制單元部份，用來(lái)產(chǎn)生閘門控制取樣時(shí)間和顯示控制。在此設(shè)計(jì)中的計(jì)數(shù)單元、主控門單元和延時(shí)單元?jiǎng)t是由3數(shù)字BCD計(jì)數(shù)器（MC14553）來(lái)充當(dāng)。它完成了頻率計(jì)的多數(shù)組成部份，因而它也是頻率模塊的重要組成部份。</p><p>　　4.1 二制進(jìn) 計(jì)數(shù)、分頻、振蕩集成電路（CD4060）</p><p>　　C

45、D4060是由振蕩器單元和14位串行二進(jìn)制計(jì)數(shù)器組成。振蕩器單元允許RC或者晶振的外部振蕩電路的設(shè)計(jì)。復(fù)位輸入端提供恢愎所有計(jì)數(shù)器“0”狀態(tài)的信號(hào)。復(fù)位輸入端高電平有效。所有的計(jì)數(shù)段都是由主從觸發(fā)器組成。所有的計(jì)數(shù)都是通過(guò)在CP1（和CP0）端的下降沿跳變來(lái)驅(qū)動(dòng)計(jì)數(shù)段的來(lái)進(jìn)行計(jì)數(shù)。所有端口都是緩沖輸入輸出。在脈沖輸入端的施密特觸發(fā)器的作用是允許無(wú)限制的上升和下降沿的時(shí)鐘電路。</p><p>　　芯片特性：1.在

46、15V的電源下有12MHz的時(shí)鐘輸出速率。　　</p><p>　　2.公共復(fù)位端 　</p><p>　　3.完全靜態(tài)動(dòng)作　　</p><p>　　4.緩沖輸入輸出 　</p><p>　　5.施密特觸發(fā)脈沖入端</p><p>　　振蕩特性：1.由片內(nèi)精密元件組成 </p>

47、<p>　　2.可接RC或晶振的外部振蕩電路</p><p>　　3.在15V電源下RC振蕩電路可提供至少690KHz的頻率</p><p>　　應(yīng)用：計(jì)數(shù)控制、計(jì)時(shí)、分頻、時(shí)延</p><p>　　4.1.1　CD4060的管腳及功能</p><p>　　CD4060是采用16腳雙列直插式封裝，管腳的排列以及功能見(jiàn)圖4－1所示

48、：</p><p>　　圖4－1 CD4060引腳圖</p><p>　　引腳1～7、13 ～15：這10個(gè)引腳是CD4060的計(jì)數(shù)器、分頻輸出端口。</p><p>　　引腳11：時(shí)鐘信號(hào)（計(jì)數(shù)）輸入端，當(dāng)為下降沿時(shí)計(jì)數(shù)器動(dòng)作。</p><p>　　引腳9、10：脈沖輸出端，CP0與CP1的相位相同，引腳9與10的相位相反。　　</p

49、><p>　　引腳12：異步清零端。高電平有效，即該端為高電平時(shí)計(jì)數(shù)器清零，該端通常應(yīng)處于低電平。</p><p>　　電源電壓VDD：＋（3～18）V。</p><p>　　輸入電壓：0～VDD。</p><p>　　4.1.2 CD4060的邏輯電路圖</p><p>　　通過(guò)邏輯電路圖可以進(jìn)一步的了解CD4060，

50、它的邏輯電路圖如圖4－2所示：</p><p>　　圖4－2 CD4060邏輯電路圖</p><p>　　在圖中我們可以看到它給出了它內(nèi)部觸發(fā)器的具體邏輯電路圖?？梢钥吹剿怯蓚鬏旈T、非門和與門組成。它是非常典型的電路。</p><p>　　4.1.3 CD4060的功能表</p><p>　　CD4060的功能如表4－3所示：</p

51、><p>　　圖4－3 功　　能　　表 </p><p>　　注釋: H：高電平;L：低電平;X：高低電平均可; ：下降沿有效; ：上升沿有效。</p><p>　　4.1.4 CD4060的外接振蕩電路</p><p>　　圖4－4是CD4060的通用外部振蕩電路連接圖。它主要是RC振蕩電路和晶體振蕩電路兩種。</p>

52、<p>　　圖4－4 CD4060外接振蕩電路</p><p>　　CD4060內(nèi)部構(gòu)成的RC振蕩器與小規(guī)模門電路構(gòu)成的RC振蕩器是一樣的。只有改變R、C的值，就可以得到不同的夫人振蕩頻率（圖 4-16所示）。在電源電壓VDD=10V時(shí)，振蕩頻率與RC之間關(guān)系有近似關(guān)系：</p><p>　　F=1/2.2RTCT</p><p>　　電阻RS是為了改善振

53、蕩器的穩(wěn)定性，減少由于器件參數(shù)差異而引起振蕩周期的變化。RS的值應(yīng)該盡量大于RT。雖然RS的值在很寬的范圍內(nèi)能起振，但當(dāng)RS=10RT時(shí)，即使電源電壓有所調(diào)整，振蕩周期的變化也將大為減少。</p><p>　　電阻RT的值應(yīng)大于1KΩ，電容CT應(yīng)大于或等于100pF。RT、CT的值太小不容易起振。表 4-5列出了元件值不同的電路性能。</p><p>　　表4-5 CD4060振蕩頻率與元

54、件值</p><p>　　主振產(chǎn)生的矩形波可以直接引出，同時(shí)還可以從CD4060的10個(gè)輸出端得到不同分頻系數(shù)輸出。最小可得到16分頻，最大可到達(dá)16384分頻。</p><p>　　4.2　驅(qū)動(dòng)、十進(jìn)制計(jì)數(shù)集成電路（CD4017BC）</p><p>　　CD4017B中有10個(gè)譯碼輸出的異步計(jì)數(shù)器，即它有10個(gè)獨(dú)立的輸出端，在計(jì)數(shù)脈沖連續(xù)由脈沖輸入端輸入時(shí)，這1

55、0個(gè)輸出端由低向高依次為高電平。到第10個(gè)計(jì)數(shù)脈沖輸入后，這10個(gè)輸出端輸出均為低電平，即計(jì)數(shù)器歸零。如果要記錄10個(gè)以上的計(jì)數(shù)脈沖時(shí)，一般可由多個(gè)CD4017B組合而成。</p><p>　　4.2.1 CD4017BC的管腳及功能圖</p><p>　　CD4017BC是采用16腳雙列直插式封裝，管腳的排列以及功能見(jiàn)圖4－6所示：</p><p>　　引腳Q1

56、～Q9：這10個(gè)引腳是數(shù)據(jù)輸出端。如果從Q9輸出可作十進(jìn)制計(jì)數(shù)器；</p><p>　　從其它輸出可作相應(yīng)的分頻器。</p><p>　　引腳12：進(jìn)位輸出端。用來(lái)做多片級(jí)聯(lián)使用。高電平有效，即通常處于低電平，出現(xiàn)進(jìn)位信號(hào)時(shí)為高電平。進(jìn)位信號(hào)為正脈沖。</p><p>　　引腳13：時(shí)鐘禁止輸入端。高電平有效，即該端為高電平時(shí)時(shí)鐘信號(hào)無(wú)法輸入計(jì)數(shù)器，故計(jì)數(shù)器保持原來(lái)

57、狀態(tài)。</p><p>　　引腳14：時(shí)鐘（計(jì)數(shù)）脈沖輸入端。上升沿有效。</p><p>　　引腳15：異步清零端。高電平有效，即為高電平時(shí)計(jì)數(shù)器清零。該端通常應(yīng)處低電平。</p><p>　　電源電壓VDD：＋（3～18）V。</p><p>　　特點(diǎn)：1、采用約翰遜編碼，因而計(jì)數(shù)器部分由5級(jí)計(jì)數(shù)單元構(gòu)成</p><p

58、><b>　　。</b></p><p>　　2、電路本身具有譯碼部分，有譯碼輸出實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖信號(hào)的分配。</p><p>　　圖4－6 CD4017引腳圖</p><p>　　4.2.2　CD4017BC的邏輯電路圖</p><p>　　通過(guò)邏輯電路圖可以進(jìn)一步的了解CD4017BC，它的邏輯電路圖如圖4－7所示：

59、</p><p>　　圖4－7 CD4017邏輯電路圖</p><p>　　4.2.3　CD4017BC原理簡(jiǎn)述</p><p>　　CD4017由計(jì)數(shù)器和譯碼器兩部分組成。約翰遜計(jì)數(shù)器實(shí)質(zhì)是一種串行移位寄存器，將末級(jí)的--QE輸出反饋到第一級(jí)的輸入端D而構(gòu)成。這種計(jì)數(shù)器具有編碼可靠。工作熟讀快，譯碼簡(jiǎn)單，只需由2輸入端的與門即可譯碼，且譯碼輸出無(wú)過(guò)度脈沖干擾等特點(diǎn)

60、。通常，只有譯碼選中的那個(gè)輸出端為高電平，其余輸出為低電平。</p><p>　　表4-9約翰遜計(jì)數(shù)器的狀態(tài)表。結(jié)合圖4-10就能清楚的理解4017的狀態(tài)流程。當(dāng)加上清零信號(hào)后，QA～QE均為“0”。由于QA的數(shù)據(jù)輸入端D是QE輸出的反碼，因此輸入第一個(gè)時(shí)鐘脈沖后，QA即為“1”,這時(shí)QB～QE均依次進(jìn)行移位輸出，QA的輸出移至QB，QB移至Qc....如果繼續(xù)輸入脈沖，則QA為新的--QE，QB～QE任然依次移

61、位輸出，這樣就得到4-9的狀態(tài)流程圖和4-10的波形圖。</p><p>　　由5級(jí)計(jì)數(shù)單元組成的約翰遜計(jì)數(shù)器，其輸出端可以有32中組合狀態(tài)，而構(gòu)成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器只需要10種計(jì)數(shù)狀態(tài)，因此，當(dāng)電路接通電源以后，有可能進(jìn)入我們不需要的22種偽碼狀態(tài)。為了使電路迅速進(jìn)入圖4-10所列的狀態(tài)，就在第三級(jí)計(jì)數(shù)單元的數(shù)據(jù)輸入端上加接兩級(jí)邏輯門，使QB不直接連接到DC，而使DC由下述關(guān)系決定：</p><p

62、>　　DC=QB（QA+QC）</p><p>　　這樣，當(dāng)電源接通后，不管計(jì)數(shù)單元出現(xiàn)那種隨機(jī)組合，最多經(jīng)過(guò)8個(gè)時(shí)鐘脈沖輸入之后，自動(dòng)進(jìn)入圖4-8所列的狀態(tài)。圖4-10為4017的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。</p><p>　　圖4-8為4017的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 圖4-9 CD4017狀態(tài)流程表</p><p>　　4.2.

63、4　CD4017BC的時(shí)序圖</p><p>　　圖4－10所示的是CD4017BC的時(shí)序圖，從中可以知輸出狀態(tài)。</p><p>　　圖4－8 CD4017時(shí)序波形圖</p><p>　　第5章 計(jì)數(shù)譯碼顯示單元</p><p>　　CD4060通過(guò)外接頻率為32768HZ振蕩電路經(jīng)其內(nèi)部的分頻產(chǎn)生頻率為 的時(shí)基信號(hào)，并由端口3輸出接到C

64、D4017BC的時(shí)鐘信號(hào)輸入端口。經(jīng)過(guò)CD4017BC的處理可以產(chǎn)生頻率為1s的閘門信號(hào)。用該信號(hào)去控制計(jì)數(shù)器MC14553的計(jì)數(shù)取樣時(shí)間（時(shí)間為1S），并同時(shí)產(chǎn)生該次頻率的顯示時(shí)間控制信號(hào)（由CD4017BC的引腳1、5、6、7、9、10、11共計(jì)時(shí)間為：3.5s）和計(jì)數(shù)器復(fù)位信號(hào)來(lái)進(jìn)行計(jì)數(shù)器的清零即每過(guò)五秒就清零一次。由于該頻率計(jì)的設(shè)計(jì)范圍是在1HZ～100KHZ，而計(jì)數(shù)器MC14553的計(jì)數(shù)范圍在1HZ～999HZ。所以為達(dá)到要求

65、范圍，因而要使用兩片MC14553的級(jí)聯(lián)構(gòu)成來(lái)計(jì)數(shù)。電路連接圖是通過(guò)第一片的進(jìn)位信號(hào)輸出端（14引腳）與第二片的時(shí)鐘信號(hào)輸入端即計(jì)數(shù)信號(hào)輸入端（12引腳）相連來(lái)完成所需要求。然后MC14553將所計(jì)得的數(shù)值以BCD碼的形式遞給CD4543B。由它來(lái)完譯碼產(chǎn)生七段碼并驅(qū)動(dòng)七段LED數(shù)碼顯示管將數(shù)值顯示出來(lái)。由于在這里選擇的是動(dòng)態(tài)顯示模式，因此在這里應(yīng)用三極管VT1、VT2、VT3配合計(jì)數(shù)器的顯示控制輸出端組成控制顯示管的顯示的電路。<

66、;/p><p>　　5.1 3數(shù)字BCD計(jì)數(shù)器（MC14553）</p><p>　　3數(shù)字BCD計(jì)數(shù)器MC14553B是由摩托多拉公司生產(chǎn)的集成芯片。它是由3個(gè)負(fù)跳沿觸發(fā)器組成的BCD計(jì)數(shù)器通個(gè)同步級(jí)聯(lián)而成。在每個(gè)輸出端都有鎖存計(jì)數(shù)的鎖存器。3個(gè)BCD計(jì)數(shù)值是通過(guò)分路傳輸器進(jìn)行分時(shí)傳輸，以便在一定時(shí)間內(nèi)只提拱一個(gè)BCD碼。數(shù)位選擇輸出信號(hào)提供對(duì)顯示的控制。所有輸出都是兼容TTL電路。且芯片

67、內(nèi)部有供數(shù)位選擇低頻掃描時(shí)鐘的振蕩器。它可用于計(jì)數(shù)、時(shí)鐘顯示、計(jì)量方面。</p><p>　　5.1.1 MC14553的管腳及功能</p><p>　　MC14553是采用16腳雙列直插式封裝，管腳的排列以及功能作用見(jiàn)圖5－1所示：</p><p>　　圖 5－1 MC14553引腳圖</p><p>　　引腳1、2、15：數(shù)位選擇輸出端

68、，低電平輸出。用于控制數(shù)碼顯示管的顯示。它分別是十位、個(gè)位、百位選擇。</p><p>　　引腳3、4：外部電容接入端。用于數(shù)位選擇的掃描電路的時(shí)鐘輸入端口。</p><p>　　引腳5、6、7、9：BCD碼輸出端口。以BCD碼輸出所計(jì)得的數(shù)值。</p><p>　　引腳10：鎖存允許輸入端，高電平有效。</p><p>　　引腳12：時(shí)鐘信

69、號(hào)輸入端。用于輸入計(jì)數(shù)脈沖，下降沿有效。</p><p>　　引腳13：主復(fù)位輸入端。用于計(jì)數(shù)器的清零。</p><p>　　引腳11：時(shí)鐘信號(hào)輸入允許端，高電平有效。</p><p>　　引腳14：進(jìn)位信號(hào)輸出端。用于多片芯片的級(jí)聯(lián)使用，高電平有效。</p><p>　　5.1.2 MC14553的擴(kuò)展模塊圖</p><

70、;p>　　MC14553B－3數(shù)字BCD計(jì)數(shù)器，如圖5－2所示。是由3個(gè)負(fù)跳沿觸發(fā)器組成的BCD計(jì)數(shù)器通個(gè)同步串聯(lián)而成。在每個(gè)輸出端都有鎖存計(jì)數(shù)值的鎖存器。3組BCD計(jì)數(shù)值是通過(guò)多路傳輸器進(jìn)行分時(shí)傳輸，以便在一定時(shí)間內(nèi)只提供一個(gè)BCD碼。數(shù)位選擇輸出信號(hào)提供對(duì)顯示的控制。所有輸出都兼容TTL電路。且芯片內(nèi)部供有用于數(shù)位選擇低頻掃描時(shí)鐘的振蕩器。</p><p>　　圖5－2 MC14553B邏輯電路圖<

71、;/p><p>　　通過(guò)引腳3和4間的電容可以進(jìn)行掃描頻率的外部控制，或是在引腳4直接接入一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)來(lái)允當(dāng)掃描時(shí)鐘。進(jìn)位輸出端用于多片串級(jí)使用。主復(fù)位輸入端為高電平時(shí)，初始化所有BCD計(jì)數(shù)器和分路器的掃描電路，同時(shí)數(shù)位選擇置為個(gè)位，并且掃描信號(hào)被禁止。當(dāng)禁止輸入端為高電平時(shí)，禁止計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入，但是會(huì)保留最后的計(jì)數(shù)值。在時(shí)鐘輸入端的脈沖波形形成電路允許計(jì)數(shù)器在下降沿非常慢的情況下也能　夠繼續(xù)工作。當(dāng)鎖存允許輸入端為高

72、電平時(shí)當(dāng)前的計(jì)值將被鎖存起來(lái)，并在鎖存允許輸入信號(hào)為高電平時(shí)一直保持。它獨(dú)立于其他引腳，在復(fù)位期間只要鎖存允許端繼續(xù)為高電平時(shí)計(jì)數(shù)值將被鎖存器中的值覆蓋。</p><p>　　5.1.3 MCI4553的時(shí)序圖</p><p>　　圖5－3所示的是MC14553的各個(gè)管腳的時(shí)序圖。通過(guò)它我們可以進(jìn)一步了解芯片功能特性。從而更好的使用。</p><p>　　圖5－3

73、 MC14553B時(shí)序波形圖</p><p>　　5.2 鎖存、譯碼、驅(qū)動(dòng)BCD-7段集成電路（CD4543B）</p><p>　　CD4543B是一種為用于將BCD碼轉(zhuǎn)化為七段碼并且擁有鎖存、譯碼、驅(qū)動(dòng)而設(shè)計(jì)的芯片。起初它主要是為了液晶顯示發(fā)光二極管LCD而設(shè)計(jì)的。但是它也有驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管LED、氖管的能力。它有消隱功能，并且只需單電源供電。當(dāng)在LCD設(shè)備中的使用中在6引腳LCD設(shè)備的

74、地端一定要有方波輸入。而當(dāng)應(yīng)用于LED設(shè)備中時(shí)，共陰極在6引腳處只需要有一個(gè)邏輯“1”電平輸入。而在共陽(yáng)極設(shè)備則需要邏輯“0”電平輸入（詳情見(jiàn)真值表）。</p><p>　　5.2.1 CD4543B的管腳及功能</p><p>　　CD4543B是采用16腳雙列直插式封裝，管腳的排列以及功能作用見(jiàn)圖5－4所示：</p><p>　　圖5－4 CD4543引腳圖&

75、lt;/p><p>　　引腳1：鎖存禁止輸入端，高電平有效。</p><p>　　引腳2～5：BCD碼輸出入端。</p><p>　　引腳6：段輸出顯示選擇輸入端。</p><p>　　引腳7：消隱信號(hào)輸入端，高電平有效。</p><p>　　引腳9～15：七段碼輸出端口。</p><p>　　5.

76、2.2 CD4543B的邏輯電路圖</p><p>　　可以通過(guò)邏輯電路圖可以進(jìn)一步的了解CD4543B，它的邏輯電路圖如圖5－5所示：</p><p>　　圖5－5 CD4543邏輯電路圖</p><p>　　在它圖中也有細(xì)節(jié)電路的內(nèi)部構(gòu)圖如它的鎖存器邏輯電路圖。可以看到它是由傳輸門、非門和與門組成。它是非常典型的電路。</p><p>

77、　　5.2.3 CD4543B真值表</p><p>　　通過(guò)真值表我們可以了解各種顯示狀態(tài)和各引腳的輸入和其對(duì)應(yīng)的輸出狀態(tài)。CD4543B的真值表如圖5－6所示：</p><p>　　圖5－6 CD4543真值表</p><p>　　第6章 頻率計(jì)誤差分析</p><p>　　6.1　頻率計(jì)的誤差分析</p><p&g

78、t;　　在這一節(jié)將分折頻率計(jì)的測(cè)量誤差。所謂“頻率”，就是周期性信號(hào)在單位時(shí)間（一秒）內(nèi)變化次數(shù)。若在一定時(shí)間間隔T內(nèi)計(jì)得這個(gè)周期性信號(hào)的重復(fù)變化次數(shù)N，則其頻率可表達(dá)為：</p><p><b>　　（6.1－1）</b></p><p>　　從式（6.1－1）可知，上述測(cè)頻方法的測(cè)量誤差，一方面決定于是閘門時(shí)間T準(zhǔn)不準(zhǔn)，另一方面決定于計(jì)數(shù)器計(jì)得準(zhǔn)不準(zhǔn)。由誤差的合成

79、公式可得：</p><p><b>　　（6.1－2）</b></p><p>　　式（6.1－2）中的第一項(xiàng)是數(shù)字化儀器所特有的誤差，而第二項(xiàng)是閘門時(shí)間的相對(duì)誤差，產(chǎn)這項(xiàng)誤差決定于時(shí)基信號(hào)頻率的準(zhǔn)確性。</p><p>　　在測(cè)頻時(shí)，主門的開(kāi)啟時(shí)刻與計(jì)數(shù)脈沖之間的時(shí)間關(guān)系是不是相關(guān)的，所以它們?cè)跁r(shí)間軸上的相對(duì)位置是隨機(jī)的。這樣在相同的主門開(kāi)啟

80、時(shí)間內(nèi)，計(jì)數(shù)器所計(jì)得的數(shù)卻不一定相同，當(dāng)主門開(kāi)啟時(shí)間t接近于被測(cè)信號(hào)周期T1的整數(shù)倍時(shí)，此項(xiàng)誤差最大。 </p><p>　　若主門開(kāi)啟時(shí)刻為t1，而第一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖出現(xiàn)在t2，在T1>△t>0的情況下（△t=t2-t1）下，這時(shí)計(jì)數(shù)器計(jì)得N個(gè)數(shù)（設(shè)N=6）；現(xiàn)在再來(lái)考慮一種情況即△t趨近于零。這就是有兩種可能的計(jì)數(shù)結(jié)果：若第1個(gè)計(jì)數(shù)脈沖和第7個(gè)計(jì)數(shù)脈沖都能通過(guò)門，則可計(jì)得N+1＝7個(gè)數(shù)；也可能這兩個(gè)計(jì)

81、數(shù)脈沖都沒(méi)能通過(guò)主門，則只能計(jì)得N-1=5個(gè)數(shù)。由此可知，最大的計(jì)數(shù)誤差為△N=1個(gè)數(shù)。所以考慮到式（6.1－1），可以寫成式子：</p><p><b>　　（6.1－3）</b></p><p>　　式中 T——閘門時(shí)間；</p><p><b>　　——被測(cè)頻率；</b></p><p>　

82、　從式（6.1－3）可知，不管計(jì)數(shù)值N多少，其最大誤差總是1個(gè)計(jì)數(shù)單位，故稱“1個(gè)誤差”，簡(jiǎn)稱“1誤差”。</p><p>　　從式（6.1－3）可知，當(dāng)一定時(shí)，增大閘門時(shí)間T，可以減少1誤差對(duì)測(cè)頻率誤差的影響。</p><p>　　6.2 標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差</p><p>　　閘門時(shí)間T準(zhǔn)不準(zhǔn)，主要決定于由石英振蕩器提供的標(biāo)準(zhǔn)頻率的準(zhǔn)確度，若石英振蕩器的頻率為，分頻系

83、數(shù)為K（例如，＝1MHZ，為了得到T＝1S的時(shí)基信號(hào)，K應(yīng)等于），如(6.2-1)所示:</p><p><b>　　，　而　</b></p><p><b>　　（6.2－1）</b></p><p>　　可見(jiàn)，閘門時(shí)間的準(zhǔn)確度在數(shù)值上等于標(biāo)準(zhǔn)頻率的準(zhǔn)確度，式中負(fù)號(hào)表示由 引起的閘門時(shí)間的誤差為－△T。/的要求是根據(jù)所要

84、求的測(cè)頻準(zhǔn)確度提出來(lái)的。</p><p>　　通常，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)頻率準(zhǔn)確度例如，當(dāng)測(cè)量方案的最小計(jì)數(shù)單位是1HZ，而　HZ，在T＝1S時(shí)的測(cè)量準(zhǔn)確度為（只考慮1誤差），為了使標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差不對(duì)測(cè)量結(jié)產(chǎn)生影響，石英振蕩器的輸出頻率準(zhǔn)確度/應(yīng)優(yōu)于，即比1誤差引起的測(cè)頻誤差小一個(gè)量級(jí)。</p><p><b>　　6.3 結(jié)　論</b></p><p>　

85、　綜合上述，可得如下結(jié)論：</p><p>　　計(jì)數(shù)器直接測(cè)頻的誤差主要有兩項(xiàng)：1誤差和標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差。一般，總誤差可采用分項(xiàng)誤差絕對(duì)值合成(6.3-1)，即</p><p><b>　　（6.3-1）</b></p><p>　　由式可知，在一定時(shí)，閘門時(shí)間T選得越長(zhǎng)，測(cè)量人準(zhǔn)確度越高。而當(dāng)T選定后，越高，則由于1誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響減小，測(cè)量

86、準(zhǔn)確度起高。但是隨著1誤差的影響減小，標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差/將對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響，并以為極限。即測(cè)量準(zhǔn)確度不可能優(yōu)于的值。</p><p>　　（2）測(cè)量低頻時(shí)，由于1誤差產(chǎn)生的測(cè)頻誤差大的驚人，例如，＝10HZ，</p><p>　　T＝1S，則由1誤差引起的測(cè)頻誤差可達(dá)10%，所以，測(cè)低頻時(shí)不宜采用直接測(cè)頻的方法。</p><p><b>　　6.4 產(chǎn)品分

87、析</b></p><p>　　本多波形信號(hào)源將設(shè)計(jì)為可以輸出三種常見(jiàn)波形的信號(hào)源，即方波、三角波和正弦波。正弦波幅度為0～+5V，輸出阻抗約為2 KΩ；方波的幅度為0～+5V，輸出阻抗約為1 KΩ；三角波輸出幅度為0～+3V，輸出阻抗約為1 KΩ；三角波幅度為0～+3V；輸出阻抗約為2 KΩ；三種波形均設(shè)計(jì)為對(duì)稱輸出，波形失真在1%以下。無(wú)論方波、三角波還是正弦波它們均有一定的頻率，而且使用儀器者也

88、對(duì)輸出信號(hào)的頻率有一定要求，因此這一多波形信號(hào)源必須具有頻率的測(cè)量和顯示功能。基于這一實(shí)際需要，本信號(hào)源設(shè)計(jì)為數(shù)字顯示頻率，可以用數(shù)碼管來(lái)實(shí)現(xiàn)顯示功能。其頻率可調(diào)范圍設(shè)計(jì)為1Hz～100KHz，這一范圍基本滿足普通的生產(chǎn)、生活和學(xué)習(xí)環(huán)境對(duì)低頻信號(hào)源的需要。為提高測(cè)量和顯示精度，可設(shè)置如下幾個(gè)頻率檔：1Hz～10Hz、10Hz～100Hz、100Hz～1KHz、1～10KHz、10KHz～100KHz。顯示頻率的分辨率為1Hz，可使用6個(gè)

89、數(shù)碼管來(lái)顯示輸出所計(jì)頻率值。</p><p>　　6.5 產(chǎn)品調(diào)試與使用</p><p>　　按照原理圖，安裝元件后，認(rèn)真檢查無(wú)誤才可以通電調(diào)試。調(diào)試步驟如下：</p><p>　　1.調(diào)試頻率計(jì)電路部分，在調(diào)試時(shí)，先斷開(kāi)R20，用一個(gè)0.1uF瓷片電容跨接在IC4的第12腳與IC5的第5腳之間，微調(diào)C3試數(shù)碼管顯示1024，這時(shí)候頻率計(jì)電路調(diào)試好。</p&g

90、t;<p>　　2.調(diào)節(jié)好頻率計(jì)電路后，連接上R20，調(diào)節(jié)RP4和K2將一定頻率的方波信號(hào)輸出到示波器，調(diào)節(jié)RP3使輸出方波信號(hào)的占空比為50%，并用磁漆將RP3封住，然后轉(zhuǎn)換K1是信號(hào)發(fā)生器輸出正弦波信號(hào)，調(diào)節(jié)RP1、RP2使輸出正弦波信號(hào)的上下對(duì)稱，波形失真小，細(xì)心調(diào)節(jié)RP1、RP2，可以把失真調(diào)到小于0.1%，到此整個(gè)電路調(diào)試結(jié)束（以上調(diào)試步驟不可方向進(jìn)行）。</p><p>　　6.6 調(diào)

91、試中遇到的問(wèn)題及解決方案</p><p><b>　　調(diào)試中遇到的問(wèn)題：</b></p><p>　　ICL8038無(wú)波形輸出；</p><p>　　CD4017不起振，且振蕩不穩(wěn)定；</p><p>　　CD4543譯碼電路譯碼不對(duì)；</p><p><b>　　解決方案:</b

92、></p><p>　　通過(guò)查閱ICL8038芯片資料工作條件和外圍電路，在實(shí)驗(yàn)板上搭載其輸出波形檢查電路，然后將電路改來(lái)和實(shí)驗(yàn)板上一樣，在逐個(gè)還原恢復(fù)，最終找到問(wèn)題所在電阻R27，如下圖所示(6.6-1)：</p><p><b>　　圖6.6-1</b></p><p>　　通過(guò)查閱CD4017芯片資料和工作條件，和已知的穩(wěn)定振蕩電路

93、對(duì)比，通過(guò)萬(wàn)用表檢查，找到CD4017不起振的原因，如下圖(6.6-2)所示：</p><p><b>　　圖6.6-2</b></p><p>　　但改正后發(fā)現(xiàn)其起振不穩(wěn)定，在李老師的建議下將電路改成如下圖(6.6-3)所示：</p><p><b>　　圖 6.6-3</b></p><p>　

94、　改正后起振電路工作正常。</p><p>　　通過(guò)查閱CD4543芯片資料和真值表（圖6.6-4），了解其中作條件和工作過(guò)程，在通過(guò)Proteus 軟件仿真，在將仿真結(jié)果如圖(6.6-5)和電路原理圖對(duì)照，找出譯碼不對(duì)的原因所在，如圖6.6-6所示：</p><p><b>　　圖6.6-4</b></p><p>　　圖6.6-5

95、 圖6.6-6</p><p><b>　　小 結(jié)</b></p><p>　　在李老師、肖老師的指導(dǎo)下，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)在這就要畫上一個(gè)句號(hào)了。然而對(duì)于我而言，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)所帶來(lái)的任務(wù)，卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)還沒(méi)有結(jié)束，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我學(xué)到了許多課本上學(xué)習(xí)不到的知識(shí)。從設(shè)計(jì)任務(wù)書的下達(dá)到今天基本實(shí)現(xiàn)任務(wù)書的實(shí)際要求，時(shí)間已經(jīng)過(guò)

96、去了兩個(gè)多月。在這兩個(gè)多月中，通過(guò)自己的學(xué)習(xí)和努力，通過(guò)各位老師的指導(dǎo)和教育，使我不僅僅在知識(shí)水平和解決實(shí)際問(wèn)題的能力上有了很大的提高，還從思想的深處體會(huì)到，要把自己的所學(xué)變成現(xiàn)實(shí)時(shí)多將面臨的種種難題。</p><p>　　由于我平時(shí)的課程的理論知識(shí)學(xué)的還可以，我總是認(rèn)為自己的知識(shí)水平已經(jīng)能夠處理許多的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題了。然而當(dāng)自己真正深入到實(shí)際實(shí)踐當(dāng)中，深入到問(wèn)題當(dāng)中時(shí)。我竟然發(fā)現(xiàn)自己無(wú)從下手。也只有到了這個(gè)時(shí)候，我才

97、真正體會(huì)到學(xué)會(huì)運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)是何等的重要，知識(shí)是從課堂上、老師、書本上學(xué)到的，實(shí)踐則是要自己動(dòng)手，自己去做才能掌握的。</p><p>　　在老師的關(guān)心和幫助下，我開(kāi)始了設(shè)計(jì)。在老師的指導(dǎo)下，我知道了設(shè)計(jì)資料與設(shè)計(jì)方法，從最基本的問(wèn)題入手開(kāi)始一個(gè)個(gè)的解決。這是一個(gè)漫長(zhǎng)的學(xué)習(xí)過(guò)程。隨著時(shí)間的推移，我開(kāi)始慢慢的掌握了設(shè)計(jì)所需要的知識(shí)。我也終于明白了大學(xué)三年學(xué)習(xí)的意義和作用。扎實(shí)的基本功和良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，能使自己在學(xué)習(xí)

98、新知識(shí)時(shí)有更深刻的認(rèn)識(shí)力和更快的領(lǐng)會(huì)力。</p><p>　　同時(shí)電子信息系對(duì)畢業(yè)的重視也是我能完成設(shè)計(jì)的一個(gè)重要的條件。為了保證我們畢業(yè)設(shè)計(jì)的正常進(jìn)行，系里將實(shí)驗(yàn)室全天開(kāi)放給我們做畢業(yè)設(shè)計(jì)，也給我們提供了必要的軟件資料，在軟硬件上都為我們提供了很好的條件，并不時(shí)地詢問(wèn)我們畢業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)展情況。為我們這次設(shè)計(jì)的正常開(kāi)展提供了保證。</p><p>　　關(guān)于本次課題的設(shè)計(jì)，我所做到的只是最基本

99、的。還有很多的設(shè)想由于時(shí)間和自身因素?zé)o法得以實(shí)現(xiàn)，這不能不說(shuō)是本次設(shè)計(jì)中的遺憾之處。至少它已經(jīng)啟發(fā)了我的思維，提高了我的動(dòng)手能力，這是我在課本中學(xué)不到的。它為我在以后的工作崗位上發(fā)揮自己的才能奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　通過(guò)兩個(gè)月的努力，畢業(yè)設(shè)計(jì)工作按期完成了，在此過(guò)程中，有喜也有悲，喜，就是每當(dāng)解決一

100、個(gè)問(wèn)題，學(xué)到新的知識(shí)的歡樂(lè)，悲，就是遇到問(wèn)題而不知所措時(shí)的痛苦?？傊还苁潜€是喜，都給了我很大的鼓舞，讓我學(xué)到了新的知識(shí)。通過(guò)這次設(shè)計(jì),使我倍增了對(duì)科學(xué)探索的信心，將來(lái)我不論走上什么崗位，我都將以謙虛謹(jǐn)慎的態(tài)度，學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)、再學(xué)習(xí)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，得到了各位老師的熱情指導(dǎo)，老師們的兢兢業(yè)業(yè)的工作作風(fēng)、平易近人的品格、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和誨人不倦的學(xué)者風(fēng)范，使我深受教益，值此論文完稿之際，謹(jǐn)向老師們表示忠心的感謝和深深的敬意。</

101、p><p>　　在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我有幸成為充滿學(xué)術(shù)氣氛和友愛(ài)互助氛圍的集體中的一員，從與楊老師、李老師、肖老師的討論和交流中，從他們的關(guān)心與幫助中所汲取的教益及結(jié)下的深厚友誼，是不能用簡(jiǎn)單的語(yǔ)言來(lái)表達(dá)的。在此一并表示感謝,在此，我衷心地感謝在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中給我熱忱幫助的老師和同學(xué)。特別是我的指導(dǎo)老師李老師，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，他給了我許多的指導(dǎo)和幫助，由于有了他的指導(dǎo)，才能使我能夠順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)調(diào)試工作。</

102、p><p>　　向所有關(guān)心、支持和幫助過(guò)我的朋友們表示最誠(chéng)摯的謝意。</p><p>　　參 考 文 獻(xiàn)</p><p>　　[1] 趙保經(jīng), CMOS集成電路. 國(guó)防工業(yè)出版社出版, 1985.2</p><p>　　[2] 楊志忠.數(shù)字電子技術(shù).北京:高等教育出版社,2000.5</p><p>　　[3] 周常

103、森,范愛(ài)平.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).濟(jì)南:山東科學(xué)技術(shù)出版社,2002</p><p>　　[4] 揚(yáng)志忠,衛(wèi)樺林.數(shù)字電子技術(shù).北京:高等教育出版社,2002</p><p>　　[5] 寧帆,張玉艷,數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì).北京:人民郵電出版社,2003.7</p><p>　　[6] 楊素行，模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程（第三版）.北京：高等教育出版社，2006.5<

104、/p><p>　　[7] 陳錦玲，Protel99SE電路設(shè)計(jì)與制板入門.北京：人民郵電出版社出版，2008.8</p><p>　　[8] 無(wú)線電雜志社，無(wú)線電合訂本2007年.北京，人民郵電出版社出版，2008.1</p><p>　　[9] 蔣正萍，數(shù)字電子技術(shù).北京，化學(xué)工業(yè)出版社，2009.8</p><p>　　附錄1：數(shù)顯多波形信號(hào)