電子測量課程設計--雙脈沖發(fā)生器設計報告

1、<p><b>　　一、設計內(nèi)容</b></p><p>　　設計一個雙脈沖發(fā)生器，要求信號輸出短路電流大于20mA，輸出波形如下所示：</p><p>　?、?周期要求如上圖所示。</p><p>　?、?脈沖峰值大于10V。</p><p><b>　　二、實驗元器件</b></

2、p><p>　　74LS74 1片</p><p>　　7400 1片</p><p>　　9013 3個</p><p><b>　　電阻、電容若干</b></p><p>　　穩(wěn)壓電源（5V、12V）</p><p><b>　　三、芯片

3、管腳圖</b></p><p><b>　　1、7400</b></p><p>　　7400是由四個與非門構成的芯片</p><p><b>　　2、74LS74</b></p><p>　　74LS74是雙D觸發(fā)器，其引腳圖如下：</p><p>　　各個管腳

4、的功能如下：</p><p>　　D觸發(fā)器的狀態(tài)方程為：Qn+1=D。其狀態(tài)的更新發(fā)生在CP脈沖的邊沿，（74LS74為上升沿觸發(fā)，故又稱之為上升沿觸發(fā)器的邊沿觸發(fā)器），觸發(fā)器的狀態(tài)只取決于時針到來前D端的狀態(tài)。D觸發(fā)器可用做數(shù)字信號的寄存，移位寄存，分頻和波形發(fā)生器等，其邏輯符號如下： </p><p><b>　　3、9013</b></p><

5、;p>　　9013是NPN型三極管，是電流放大器件，可以構成基本的放大電路 </p><p>　　三極管9013相關參數(shù)</p><p>　　最大耗散功率(PCM)：0.625W最大集電極電流(ICM)：0.5A集電極-發(fā)射極擊穿電壓(VCEO)：25V集電極-基極擊穿電壓(VCBO)：45V發(fā)射極-基極擊穿電壓(VEBO)：5V集電極-發(fā)

6、射極飽和壓降(VCE)：0.6V特怔頻率(fr)：150MHZ放大倍數(shù)：D64-91 E78-112 F96-135 G122-166 H144-220 I190-300</p><p><b>　　器件部分</b></p><p>　　示波器、穩(wěn)壓電源（5V、12V）</p><p><b>　　四、實驗原理設計圖</b&

7、gt;</p><p>　　五、電路設計原理分析</p><p>　　第一部分:產(chǎn)生100Hz方波脈沖</p><p>　　第一部分電路是用CMOS與非門構成的典型的振蕩器，由7400的兩個與非門和若干電容電阻構成自激振蕩電路，輸出方波。當反相器U2輸出正跳時，電容立即使U1輸入為1，輸出為0。電阻R為C對反相器輸出提供放通電路。當C放電達到U1的轉折電壓時，U1輸

8、出為1，U2輸出為0。電阻連接在U1的輸出端對C反方向充電。當C被充到U1的轉折電壓時，U1輸出為0，U2為1，于是形成形成周期性多諧振蕩。其中C1=C2，R1=R2，其振蕩周期T=1.44R1C1。</p><p>　　根據(jù)要求，需要產(chǎn)生頻率為100Hz的方波，因而選擇的電容和電阻值分別為1.5KΩ，470nF。100Hz方波從第二個與非門的輸出端輸出。</p><p>　　第二部分：由

9、兩個D觸發(fā)器構成四分頻電路</p><p>　　將D觸發(fā)器的-Q端接D，信號接CLR，這就成二分頻電路了。再接一級就是四分頻電路，即用兩個D 觸發(fā)器構成四分頻器。</p><p><b>　　波形如下圖所示</b></p><p>　　輸入的CLK信號為上一級電路產(chǎn)生的100Hz的方波，從第二個與非門輸出端輸出地即為周期為25Hz的雙脈沖信號。

10、</p><p>　　100Hz的輸入信號：</p><p>　　從雙D觸發(fā)器Q2輸出的四分頻后的方波，周期為25Hz</p><p>　　第三部分：利用脈沖上升沿產(chǎn)生1KHz的方波</p><p>　　22kΩ的電阻提供基極電流，三極管和2kΩ電阻構成輸出，通過電容輸出。他們的輸入與輸出相互連接。上一級電路產(chǎn)生的雙脈沖信號從9號線輸入，輸出

11、地1KHz的方波信號從第二個三極管的集電極Q2輸出。</p><p>　　各級交替導通和截止，每次只有一級是導通的。多諧振蕩器會進入截止狀態(tài)。這是借助于Rc耦合網(wǎng)絡較長的時間常數(shù)來控制的。盡管在時間上是交替的，可是這兩級產(chǎn)生的都是矩形波輸出。所以多諧振蕩器的輸出可取自任何一級。</p><p>　　當前一級產(chǎn)生的雙脈沖的電壓接入電路時，Vcc加到電路，由于兩只三極管都是正向偏置的故他們處于

12、導通狀態(tài)，此外，還為藕合電容器Cl和C2充電。充電的路徑2kΩ電阻、電容、三極管基極，還有些充電電流是經(jīng)過22kΩ電阻的，從而導致正電壓加在基極上，使晶體管導電量更大，因而使兩級的集電極電壓下降。兩只晶體管不會是完全相同的，因此，一個晶體管也會比另一個起始導電量稍微大些。假定Ql的導電量稍大些，所以電流大些，它的集電集電壓下降就要比Q2的快些。結果，被通過電容C1，是Q2的基極電流更小些。使得C2耦合到Q1基極的電流增加，這就使得這個過

13、程循環(huán)放大，就振蕩起來了。 </p><p>　　由于電容的作用，出現(xiàn)了負電壓，22k電阻對電容充電從負壓沖到0.6V左右，波形就開始反轉，這就是半個周期。改變?nèi)葜稻透淖兞酥芷?，也可以配以不同的占空比?lt;/p><p>　　在實際電路中必須考慮電容及電阻的參數(shù)配合，否則振蕩不起來的。要讓22k電阻的電流不大，電容上的差異電流才會影響到三極管的基極電流，并將影響放大，

14、就會自激振蕩了。</p><p>　　經(jīng)過振蕩之后的信號與100HZ方波經(jīng)過與非門，形成倒向的雙脈沖，進入到下一部分——電壓放大電路。</p><p>　　第四部分：電壓放大電路</p><p>　　電路圖如下所示，為最基本的共射極放大電路，待放大電壓從基極輸入，放大電壓從集電極輸出。根據(jù)理論計算和實際電壓信號大小，調(diào)節(jié)基極和集電極電阻，是輸出峰峰值達到10V以上。

15、</p><p>　　六、實驗中所遇問題及解決方案</p><p>　　1.方波發(fā)生器。設計時自己振蕩選用14.7KΩ電阻和47nF電容，實際操作時無輸出波形，推測是因為電阻阻值太大導致電流過小不能產(chǎn)生振蕩，更換為1.5KΩ電阻470nF電容后正常輸出100HZ方波。</p><p>　　2.與非門位置。設計時將第三個與非門放在1KHZ方波產(chǎn)生電路之前，經(jīng)示波器觀察

16、最后輸出的方波干擾較強、很不理想，調(diào)整與非門位置，將其放到放大電路之前，輸出波形諧波明顯減少。</p><p>　　3.反向放大器。在設計電路時由于疏忽和模電基礎知識不牢固導致沒有考慮到共射極放大器的反向效果，導致輸出波形反向，經(jīng)電路調(diào)整，去掉一個與非門后，波形正常。</p><p>　　4.放大器電阻選擇。第一次輸出波形峰峰值只有幾十mV，但波形正常。推測電阻阻值選擇有誤，經(jīng)理論計算，基

17、極電阻選擇100KΩ，集電極電阻選擇2KΩ，最終輸出波形峰峰值為10.5V左右。</p><p><b>　　七、PCB圖</b></p><p><b>　　八、收獲與感想</b></p><p>　　本次課程設計從最初方案設計到最終驗收通過，歷時15天，且恰逢期中考試，課余時間非常緊張，但是在和同組同學的分工合作下、在