課程設(shè)計(jì)--邏輯信號(hào)電平測(cè)試器的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p>　　題 目：邏輯信號(hào)電平測(cè)試器的設(shè)計(jì)</p><p>　　專 業(yè)： 通信工程 指導(dǎo)教師： </p><p>　　學(xué)生姓名： 班級(jí)學(xué)號(hào)： </p><p><b>　　緒 論</b></p

2、><p>　　隨著電子技術(shù)和其他高技術(shù)的飛速發(fā)展，致使工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科技國(guó)防等領(lǐng)域以及人們社會(huì)生活發(fā)生了令人矚目的變革。電子元器件和集成電路的發(fā)展，使各種電器，電子儀表設(shè)備微型化，多功能化和更加靈活。隨之而來(lái)的電路測(cè)試和檢測(cè)問(wèn)題也應(yīng)運(yùn)而生，電平測(cè)試器就是在檢修數(shù)字集成電路時(shí)經(jīng)常用到的工具，人們也時(shí)常用萬(wàn)用表和示波器對(duì)電平中的故障部位的高低電平進(jìn)行測(cè)量，都不如專用的邏輯電平測(cè)試器使用起來(lái)方便，快捷，電平測(cè)試器可以做成電平

3、測(cè)試筆，便于攜帶和使用，采用聲音或光色對(duì)電平高低加以提示，使得人們不用盯著顯示器讀數(shù)，直接得到結(jié)果。</p><p>　　1.1設(shè)計(jì)的主要目的</p><p>　　1.1.1 學(xué)習(xí)邏輯信號(hào)電平測(cè)試器的設(shè)計(jì)方法；</p><p>　　1.1.2 掌握其各單元電路的設(shè)計(jì)與測(cè)試方法；</p><p>　　1.1.3 進(jìn)一步熟悉電子線路系統(tǒng)的裝調(diào)技術(shù)

4、。</p><p>　　1.2 課題研究及其意義</p><p>　　在平常的實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)常要遇到測(cè)試一些數(shù)字電路的電平信號(hào)；在測(cè)試這些數(shù)字電路或是檢測(cè)其功能的時(shí)候要測(cè)試其是高電平還是低電平，以方便后續(xù)的維修和檢驗(yàn)。一般來(lái)說(shuō)檢測(cè)信號(hào)的時(shí)候都是要利用萬(wàn)用表和示波器來(lái)進(jìn)行檢測(cè)和判斷，但是這只是一個(gè)簡(jiǎn)單的判斷，而其操作起來(lái)比較繁瑣，一邊要看設(shè)備的屏幕，另外還要注意設(shè)備的工作狀況，稍有疏忽就會(huì)導(dǎo)致檢

5、測(cè)不準(zhǔn)確，從而影響到器件的制作。所以想到了是否可以制作一個(gè)簡(jiǎn)單的電子電路用來(lái)方便判斷數(shù)字電路的信號(hào)的輸出狀況，不僅可以準(zhǔn)確的測(cè)試出高、低電平，而且也不用那么繁瑣的操作，再進(jìn)過(guò)仔細(xì)的研究和反復(fù)的實(shí)驗(yàn)中，制作成了一個(gè)邏輯電平測(cè)試器，其目的就是一種可以簡(jiǎn)單判斷是高電平還是低電平的邏輯電路。</p><p>　　1.3電平測(cè)試儀器及測(cè)試技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　目前市場(chǎng)中所使用的電平測(cè)試

6、儀的性能以向智能化、數(shù)字化、操作簡(jiǎn)單化方向發(fā)展。如GK5110數(shù)字電平綜合測(cè)試儀(高頻通道測(cè)試儀)是集振蕩器、寬頻電平表、選頻電平表、雜音儀、阻抗表、載波通道自動(dòng)測(cè)試儀、頻率計(jì)等為一體的多功能儀表。儀表采用國(guó)際先進(jìn)的雙DDS技術(shù)、帶flashROM的單片機(jī)、溫補(bǔ)晶振TCXO，以及大規(guī)模集成的特殊電路開(kāi)發(fā)成功的智能型、全數(shù)字化儀表。 </p><p>　　儀表測(cè)量精度高，電平穩(wěn)定，具有自動(dòng)量程、自動(dòng)電平校正、自動(dòng)快

7、速搜索、近端單機(jī)和遠(yuǎn)端雙機(jī)同步自動(dòng)測(cè)試，測(cè)量結(jié)果具有數(shù)字和模擬兩種指示，數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)，并通過(guò)RS232接口上傳PC機(jī)，打印輸出。 </p><p>　　儀表頻率范圍200Hz～1700kHz，分辨率1Hz，頻率誤差±3×10-6，適用于平衡和同軸電纜FDM系統(tǒng)以及無(wú)線鏈路和衛(wèi)星系統(tǒng)的基帶電平測(cè)量，可廣泛用于電力、郵電、鐵路、等通信部門。由于發(fā)信的高電平(+18dB)和收信的高電平(+50dB)輸

8、入測(cè)量，以及輸出口的自動(dòng)保護(hù)功能，使儀表特別適用于電力載波、保護(hù)設(shè)備以及電力線載波通道的測(cè)試。例如高壓輸電線路、變電站等場(chǎng)所的電力線載波通道進(jìn)行電平、衰減、串雜音、阻抗等高頻參數(shù)測(cè)試，以及電力通信結(jié)合設(shè)備高頻阻波器、結(jié)合濾波器、高頻電纜的開(kāi)通維護(hù)測(cè)試。 </p><p>　　性能及特點(diǎn)：全數(shù)字化，大屏幕高清晰LCD漢字圖形顯示，菜單式操作。發(fā)信電平-77.9dB～+18dB，具有良好的頻響和電平穩(wěn)定度，輸出純度極

9、高，是理想的高質(zhì)量信號(hào)源。輸出口設(shè)有自動(dòng)保護(hù)電路，不會(huì)因強(qiáng)信號(hào)灌入而損壞輸出電路，特別適用于繼電保護(hù)高頻收、發(fā)信機(jī)測(cè)試。</p><p>　　收信電平測(cè)量范圍+50dB～-100dB，分辨率0.01dB，具有自動(dòng)量程、自動(dòng)校正，電平測(cè)量穩(wěn)定，精確度高。測(cè)量結(jié)果有數(shù)字和模擬棒兩種指示。</p><p>　　備有各種輸出、輸入阻抗，適于與通信設(shè)備作終端或跨接測(cè)量。具有dB和dBm兩種測(cè)量單位，

10、可根據(jù)需要切換，直接顯示而不用換算。</p><p>　　具有25Hz和1.74kHz兩種選頻帶寬，良好的選擇性和極低的固有失真，使電平表不僅作電平和串雜音測(cè)量，還可作波形分析。采用1.74kHz帶寬可長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)線路衡重雜音電平。 </p><p>　　“AFC”功能可全頻段跟蹤被測(cè)信號(hào)，自動(dòng)搜索功能快速準(zhǔn)確地搜尋測(cè)量未知信號(hào)的電平和頻率。近端單機(jī)自動(dòng)環(huán)測(cè)，遠(yuǎn)端雙機(jī)自動(dòng)同步對(duì)測(cè)，自動(dòng)測(cè)量載波

11、通道，高頻保護(hù)通道的電平、衰減、幅頻特性、衡重雜音、線路阻抗等高頻參數(shù)。且具有RS232串行接口，數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)并上傳PC機(jī)打印輸出。 </p><p>　　下面介紹一種用頻譜分析測(cè)量數(shù)字信號(hào)電平的技術(shù)。</p><p>　　在數(shù)字電視、數(shù)字傳輸、數(shù)據(jù)通信中，其信號(hào)是采用多種調(diào)制方式的數(shù)字信號(hào)，這時(shí)的數(shù)字信號(hào)電平已不能用一般傳統(tǒng)的方法來(lái)定度和測(cè)量，本文將引入每赫茲帶寬功率(dBmV/Hz)法解

12、決數(shù)字電平測(cè)量。</p><p>　　電壓是電子學(xué)的基本參數(shù)，也稱電平。電平和電壓是同一個(gè)參數(shù)，一般來(lái)說(shuō)，它們的區(qū)別在于單位不同。電壓是以伏(V)作單位，如V、mV、μV、kV等；電平是以dB作單位，如dBv、dBmV、dBμV等。 </p><p>　　電信號(hào)的電平，一般都是用正弦波的有效值為基準(zhǔn)，以熱電偶測(cè)量功率來(lái)定度它的電壓值(電平值)，我們也叫做電平(電壓)的有效值。這就是說(shuō)信號(hào)電

13、平和功率之間是以熱電偶所產(chǎn)生的熱量來(lái)聯(lián)系的。我們知道，電功率是與信號(hào)波形無(wú)關(guān)的，而對(duì)于電平來(lái)說(shuō)，我們所定度的正弦波那一定是無(wú)失真正弦波，否則要引入誤差。 </p><p>　　為了準(zhǔn)確地測(cè)量信號(hào)的電平，一般正弦波信號(hào)不言而喻地用常規(guī)電平表示測(cè)量有效值，如果是脈沖信號(hào)則一般測(cè)量它的峰值。在電視信號(hào)測(cè)試中，因?yàn)橐曨l信號(hào)相當(dāng)復(fù)雜，其信號(hào)大小是以行同步脈沖的峰值來(lái)定度，因此測(cè)定行同步脈沖峰值。</p>&l

14、t;p>　　隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)路，數(shù)字電視的發(fā)展，各種調(diào)制的數(shù)字信號(hào)出現(xiàn)，它們?cè)鯓訙y(cè)量，這是一個(gè)非常重要的問(wèn)題。目前常見(jiàn)的數(shù)字信號(hào)有FSK、PSK、ASK、CDMA、TDMA、FDMA、QPSK、QAM等。從測(cè)量的角度來(lái)看，無(wú)論那種調(diào)制數(shù)字信號(hào)，都可以把它當(dāng)作在一定帶寬內(nèi)的噪聲來(lái)對(duì)待。因此，我們用每赫茲功率電平(dBmV/Hz)的概念，將一定帶寬的功率來(lái)表征信道的功率(dBmV)，筆者稱為平均功率電平。 像頻譜

15、儀通常是測(cè)量正弦波的電平有效值，來(lái)表征電平。</p><p>　　第二章 方案設(shè)計(jì)與比較</p><p><b>　　2.1 方案一</b></p><p>　　電路如圖所示，該電路的輸入信號(hào)Vi通過(guò)輸入電路后，進(jìn)入邏輯信號(hào)識(shí)別電路，經(jīng)過(guò)該電路的識(shí)別比較，將信號(hào)分為高低電平兩種信號(hào)，在通過(guò)二極管的限流，在示波器上將該波形顯示出來(lái)。具體電路下圖所

16、示。</p><p><b>　　2.2 方案二</b></p><p>　　如圖所示：該電路由四部分組成，即輸入電路，邏輯信號(hào)識(shí)別電路，音響信號(hào)產(chǎn)生電路和揚(yáng)聲器，在該電路中，電路的輸入信號(hào)Vi由輸入電路輸出后，經(jīng)過(guò)邏輯信號(hào)識(shí)別電路，在該電路中，通過(guò)比較器的比較測(cè)試，將該信號(hào)區(qū)分為高電平和低電平兩個(gè)信號(hào)分別輸入音響信號(hào)產(chǎn)生電路，在音響信號(hào)產(chǎn)生電路中，通過(guò)兩個(gè)電容的充，

17、放電過(guò)程，產(chǎn)生不同頻率的脈沖信號(hào)，不同頻率的脈沖信號(hào)使得揚(yáng)聲器發(fā)出不同的響聲，通過(guò)響聲的不同來(lái)區(qū)分高低電平的不同。具體電路下圖所示。</p><p><b>　　2.3 方案三</b></p><p>　　原理圖如方案二，輸入電路域邏輯判斷電路域方案二相同，不同的地方在于音響產(chǎn)生電路。具體電路如下圖所示。</p><p>　　其中555定時(shí)器構(gòu)

18、成多諧振蕩器，震蕩頻率為</p><p>　　其輸出信號(hào)經(jīng)三極管推動(dòng)揚(yáng)聲器。PR為控制信號(hào)，由邏輯信號(hào)識(shí)別電路輸出得到。當(dāng)輸入為高電平時(shí)，多謝振蕩器工作；反之，電路停振。</p><p><b>　　2.4 方案比較</b></p><p>　　方案三用到了555定時(shí)器，相對(duì)于方案一和方案二簡(jiǎn)單，在通過(guò)頻率相對(duì)應(yīng)的阻值上簡(jiǎn)單，但考慮到了其成本較

19、高，其中涉及的數(shù)電知識(shí)還未學(xué)習(xí)，并不算了解。所以采用方案一和方案二。但由于方案一只是簡(jiǎn)單的對(duì)于高低電平的判斷，并且在讀取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的過(guò)程中，一邊要看設(shè)備的屏幕，另外還要注意設(shè)備的工作情況，使用起來(lái)十分的不方便，并且，方案一的成本也很高。方案二主要用到了運(yùn)放電路，模電有學(xué)到。故本次課程設(shè)計(jì)中選取方案二作為本次課程設(shè)計(jì)的主要方案。</p><p>　　第三章 邏輯電平測(cè)試器的介紹</p><p>

20、;　　3.1 邏輯電平測(cè)試器的工作原理框圖</p><p>　　下圖3-1為測(cè)試器的工作原理框圖。本測(cè)試器采用運(yùn)算放大器做電壓比較，對(duì)電平進(jìn)行測(cè)量。由下圖可以看出電路由五部分組成。即：輸入電路、邏輯狀態(tài)判斷電路、音響電路、發(fā)音電路和電源。</p><p>　　圖3-1測(cè)試器的工作原理框圖</p><p>　　以上工作原理框圖可使用與不同標(biāo)準(zhǔn)的電平的測(cè)試，高電平為大于

21、3.5V，低電平為小于0.8V。</p><p><b>　　電平測(cè)試器技術(shù)指標(biāo)</b></p><p>　　(1)測(cè)量范圍：低電平<0.8V，高電平>3.5V</p><p>　　(2)用1kHz的音響表示被測(cè)信號(hào)為高電平</p><p>　　(3)用800Hz的音響表示被測(cè)信號(hào)為低電平</p>

22、<p>　　(4)當(dāng)被測(cè)信號(hào)在0.8V~3.5V之間時(shí)，不發(fā)出音響</p><p>　　(5)輸入電阻大于20kΩ</p><p><b>　　(6)工作電源5V</b></p><p>　　由于在仿真過(guò)程中沒(méi)有找到合適的揚(yáng)聲器，所選擇的揚(yáng)聲器頻率不能改變，不能根據(jù)頻率的不同發(fā)出不同的音響，所以在本設(shè)計(jì)中，用輸出信號(hào)的波形來(lái)觀察周

23、期，計(jì)算出頻率，從而推算出輸入信號(hào)是高電平還是低電平。</p><p>　　3.2 輸入電路及邏輯判斷電路</p><p>　　圖3-2中U1是被測(cè)信號(hào)。U1A和U1B為兩個(gè)運(yùn)算放大器?？梢钥闯鯱1A和U1B分別與它們外圍電路組成兩個(gè)電壓比較器。U1B的同相端電壓為0.8V左右，U1A的反相端電壓Uh由R3和R4的分壓決定。當(dāng)被測(cè)電壓U1小于0.8V時(shí)，U1A反相端電壓大于同相端電壓，使U

24、1A輸出端UA為低電平(0V)。U1B反相端電壓小于同相端電壓，使它輸出端UB為高電平(5V)。當(dāng)U1在0.8V-Uh之間時(shí)，U1A同相端電壓小于UH，U1B同相端電壓也小于反相端電壓，所以U1A和U1B的輸出電壓均為低電平。當(dāng)U1大于UH時(shí)，U1A輸出端UA為高電平，U1B輸出端UB為低電平。通過(guò)改變R3和R4的比例可以控制高電平的范圍，而通過(guò)改變運(yùn)算放大器U1B同相端電壓，可以控制低電平，經(jīng)過(guò)分壓電阻的調(diào)整，該邏輯電平測(cè)試器可以測(cè)量

25、不同的標(biāo)準(zhǔn)電平。</p><p>　　圖3-2輸入和邏輯判斷電路</p><p>　　3.3 音調(diào)產(chǎn)生電路原理</p><p>　　圖3-3為音調(diào)產(chǎn)生電路原理圖。電路主要由兩個(gè)運(yùn)算放大器U1C和U1D組成。</p><p>　　下面分三種情況說(shuō)明電路的工作原理。</p><p>　　(1)當(dāng)UA=UB=0V(低電平)時(shí)

26、。</p><p>　　此時(shí)由于A和B兩點(diǎn)全為低電平，所以二極管D1和D2截止。因U1D的反相輸入端電壓為3.5V，同相端輸入電壓為電容C2兩端的電壓UC2，由于時(shí)一個(gè)隨時(shí)間按指數(shù)規(guī)律變化的電壓，所以U1D輸出電壓不確定，但這個(gè)電壓肯定的是大于或等于0V，因此二極管D3也是截止的。由于D1，D2和D3均處于截止?fàn)顟B(tài)，電容C1沒(méi)有充電回路，UC1將保持0V的電壓不變，使U1C輸出為高電平。</p>&

27、lt;p>　　(2)當(dāng)UA=5V，UB=0V時(shí)</p><p>　　此時(shí)二極管D1導(dǎo)通，電容C1通過(guò)R9充電，UC1按指數(shù)規(guī)律逐漸升高，由于U1C同相輸入端電壓為3V，所以在UC1達(dá)到3V之前，U1C輸出端電壓為5V，C2通過(guò)R10充電。從圖3-3可以看出C1的充電時(shí)間常數(shù)τ1=C1*R7，C2的充電時(shí)間常數(shù)τ2=C2(R10+rO3)，其中rO3為U1C的輸出電阻。假設(shè)τ1>τ2，則在C1和C2充電

28、時(shí)，當(dāng)UC1達(dá)到3V時(shí)，UC2已接近穩(wěn)態(tài)時(shí)5V。因此在UC1升高到3V后，U1C同相端電壓小于反相端電壓，U1C輸出電壓由5V跳變?yōu)?V,使C2通過(guò)R10和rO3放電，UC2由5V逐漸降低。當(dāng)UC2降到小于U1D反相端電壓(3V)時(shí)，U1D輸出端電壓跳變?yōu)?V，二極管D3導(dǎo)通，C1通過(guò)D3和U1D的輸出電阻放電。因?yàn)閁1D輸出電阻很小，所以UC1將迅速降到0V左右，這導(dǎo)致U1C反相端電壓小于同相端電壓，U1C的輸出電壓又跳變?yōu)?V，C1

29、再一次充電，如此周而復(fù)始，就會(huì)在U1C輸出端形成矩形脈沖信號(hào)。UC1、UC2和UO的波形如下圖所示。</p><p>　　圖3-3 UC1、UC2和UO的波形</p><p>　　由圖3-3可以看出U1C的輸出電壓U0的周期</p><p>　　T= (2-1)</p><p>　　根據(jù)一

30、階電路的響應(yīng)特點(diǎn)可知，在期間電容C1充電，UC1(t)=5(1-e)，在期間電容C2放電，UC2(t)=5e。根據(jù)UC1(t)和UC2(t)的表達(dá)式可以分別求出： </p><p>　　=﹣τ1 ln0.3≈1.2τ1 (2-2)</p><p>　　=﹣τ2 ln0.7≈0.36τ2

31、 (2-3)</p><p>　　這就是說(shuō)只要改變時(shí)間常數(shù)，即可改變U0的周期。</p><p>　?。?）當(dāng)UA=0，UB=5V時(shí)</p><p>　　此時(shí)電路的工作過(guò)程與UA=5V，UB=0V時(shí)相同，唯一的區(qū)別是由于D2導(dǎo)通D1截止，UB高電平通過(guò)R7,D2向C1，所以C1充電時(shí)間常數(shù)改變了，使U0的周期會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。</p>&

32、lt;p>　　第四章 各單元電路和整機(jī)電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 輸入和邏輯判斷電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　圖4-1輸入和邏輯判斷電路</p><p>　　輸入和邏輯判斷電路如圖所示。輸入電路由R1和R2組成。電路作用時(shí)保證測(cè)示器輸入端懸空時(shí)，U1即不是高電平，也不是低電平。一般情況下，在輸入端懸空時(shí)，UI=1.4V。根據(jù)技術(shù)指標(biāo)要求輸入電阻大

33、于20kΩ，因此可得：</p><p><b>　　(3-1)</b></p><p><b>　　(3-2)</b></p><p>　　可求出 R1=71kΩ R2=27.6kΩ</p><p>　　取標(biāo)稱值 R1=75k

34、Ω R2=30kΩ</p><p>　　R3和R4的作用是給U1A的反相端提供一個(gè)3.5V的電壓(高電平的基準(zhǔn))。因此只要保證</p><p>　　*VCC3.5V (3-3)</p><p>　　即可。R3、R4取值過(guò)大時(shí)容易引入干擾，取值過(guò)小時(shí)則會(huì)增大耗電量。工程上一般在幾十千歐到數(shù)百千歐間選取。因此選取R3=70kΩ

35、，根據(jù)公式可求得：R429kΩ,取R4=30kΩ。</p><p>　　同理，R5 和R6 作用是給U1B的同相輸入端提供低電平信號(hào)基準(zhǔn)，計(jì)算后取R5 =21 kΩ、R6 = 4kΩ。</p><p>　　4.2 音響產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　圖4-2為音響產(chǎn)生電路的電路圖</p><p>　　圖4-2中R11和R12的作用與圖中的

36、R3和R4的作用相同。取R12=70kΩ R11=30kΩ。D1，D2和D3均為鍺二極管1N6095.</p><p>　　我們選取 </p><p><b>　　=0.4ms</b></p><p>　　因?yàn)?</p><p><b>　　=R10*C2&

37、lt;/b></p><p><b>　　選取 </b></p><p><b>　　C2=0.01uF</b></p><p><b>　　所以 </b></p><p>　　R10===40kΩ</p><p><b>　　

38、又因 </b></p><p>　　T=t1+t2=1.2+0.36=1.2+0.144*10</p><p><b>　　根據(jù)給定要求</b></p><p>　　=R7*C1 (被測(cè)信號(hào)為高電平)</p><p><b>　　或 </b></p&g

39、t;<p>　　=R8*C1 (被測(cè)信號(hào)為低電平)</p><p>　　我們選取C1=0.1uF，由于技術(shù)指標(biāo)中給定當(dāng)被測(cè)信號(hào)為高電平時(shí)，音響頻率為1kHz；被測(cè)信號(hào)為低電平時(shí)，音響頻率為800Hz。所以被測(cè)信號(hào)為高電平時(shí)</p><p>　　因?yàn)?</p><p><b>　　T==1m

40、s</b></p><p>　　所以 </p><p>　　1.2+0.36=1*10</p><p>　　1.2+0.14*10=1*10</p><p><b>　　≈0.72ms</b></p><p><b>　　R7==kΩ</b&g

41、t;</p><p>　　所以 </p><p><b>　　R7=7.2kΩ</b></p><p>　　當(dāng)被測(cè)信號(hào)為低電平時(shí)，音響頻率為800Hz，此時(shí)</p><p>　　因?yàn)?</p><p>　　T==ms=1.25ms&l

42、t;/p><p>　　所以 </p><p>　　1.2+0.14*10=1.25*10</p><p><b>　　≈0.92ms</b></p><p>　　R8===9.2kΩ</p><p>　　4.3 示波器顯示波形的設(shè)計(jì)</p>

43、<p>　　由于Multisim13中提供的揚(yáng)聲器頻率不可變，故不能根據(jù)音響來(lái)判斷電平的高低，此處我們選用示波器，將示波器接在運(yùn)放的輸出端，可以根據(jù)示波器中波形的周期來(lái)計(jì)算頻率從而得出電平的高低，示波器電路圖如圖所示。</p><p><b>　　4.4元器件的選擇</b></p><p>　　選取標(biāo)稱值，即元件庫(kù)里所有的實(shí)際元件，按最接近的值選取。即：

44、 </p><p>　　R1=75K ， R2=30K </p><p>　　R3=70K ， R4=30K </p><p>　　R5=21K ， R6=4K </p><p>　　R7=7.6K ， R8=8.8K </p><p>　　R9=10K ， R10=40K

45、</p><p>　　R11=30K ， R12=70K </p><p>　　C 1=0.1uf ， C 2=0.01uf </p><p>　　運(yùn)算放大器：LM324 AD 二極管：1N6095</p><p>　　三極管：2N5551 萬(wàn)能板一塊、導(dǎo)線若干</p><p>

46、　　4.5整機(jī)電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　圖4-5聲調(diào)提示的邏輯電平測(cè)試器的整機(jī)電路</p><p>　　圖4-5為聲調(diào)提示的邏輯電平測(cè)試器的整機(jī)電路整機(jī)電路由三部分組成：輸入與邏輯判斷電路、音響產(chǎn)生電路、揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)電路組成。</p><p>　　UI測(cè)試點(diǎn)的接入口，接入被測(cè)量，被測(cè)電壓與圖中U1、U2的基準(zhǔn)電壓比較，其中U1為高電平標(biāo)準(zhǔn)，U2為低電平標(biāo)準(zhǔn)。以上

47、設(shè)計(jì)均為將U1設(shè)定為3.5V，U2設(shè)定為0.8V。此兩點(diǎn)的電壓采用的是分壓發(fā)控制，可采用可變式電阻分壓，即可控制不同標(biāo)準(zhǔn)電平。若以TTL (VCC：5V：VIH>=2V；VIL<=1V)電平為例，則設(shè)置U1=2V，U2=1V。通過(guò)控制此處即可控制該測(cè)試器的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　其中的音調(diào)產(chǎn)生電路主要產(chǎn)生對(duì)應(yīng)高低電平的兩種不同頻率的方波，方波的頻率與電平的高低無(wú)關(guān)，只于電路中充電、放電電路中的

48、電阻、電容的大小有關(guān)，控制充放電電路中R、C的大小可以控制揚(yáng)聲器產(chǎn)生不同的音調(diào)。</p><p>　　該整機(jī)電路用到了四個(gè)LM324運(yùn)算放大器，剛好一片LM324集成運(yùn)放芯片。</p><p>　　第五章對(duì)邏輯電平測(cè)試器的檢測(cè)和調(diào)試</p><p>　　5.1 檢驗(yàn)電路各部分是否導(dǎo)通</p><p>　　按照電路圖連接仿真電路，電路可以正常

49、工作，有波形輸出，但是發(fā)現(xiàn)輸出頻率不滿足要求，所以又把R7和R8的電阻值減小，滿足了頻率在高電平是為1KHz，在低電平是為800Hz。</p><p>　　5.2 調(diào)試及測(cè)定主要參數(shù)</p><p>　　改變輸入邏輯信號(hào)的大?。?lt;/p><p>　　5.2.1當(dāng)輸入的被測(cè)邏輯電平信號(hào)為6V，大于3.5V時(shí)的波形：</p><p>　　輸出信

50、號(hào)U0的波形如圖5-2所示。</p><p><b>　　圖5-2</b></p><p>　　音響電路的信號(hào)波形如圖5-3所示，其信號(hào)周期是1.009ms，其頻率為1Khz，符合設(shè)計(jì)要求。</p><p><b>　　圖5-3</b></p><p>　　C1的充放電波形圖如圖5-4所示。符合設(shè)計(jì)

51、要求，其充電按時(shí)間常數(shù)充電，放電由于放電電路電阻很小瞬間放電，所得波形為圖5-4所示。</p><p><b>　　圖5-4</b></p><p>　　5.2.2輸入的被測(cè)邏輯電平信號(hào)為2.5V，大于0.8V且小于3.5V時(shí)的波形：</p><p>　?。?）輸出信號(hào)U0的波形如圖5-5所示，是沒(méi)有波動(dòng)的信號(hào)</p><p

52、><b>　　圖5-5</b></p><p>　?。?）音響電路的信號(hào)波形和C1充電放電波形如圖5-6所示，C1沒(méi)有沒(méi)有充放電，音響信號(hào)也是沒(méi)有波動(dòng)，所以符合設(shè)計(jì)要求。</p><p><b>　　圖5-6</b></p><p>　　5.2.3當(dāng)輸入的被測(cè)邏輯電平信號(hào)為0.3V，小于0.8V時(shí)的波形：</p

53、><p>　?。?）輸出信號(hào)U0的波形如圖5-7所示，是有波動(dòng)的信號(hào)。</p><p><b>　　圖5-7</b></p><p>　?。?）音響電路的信號(hào)波形和C1充電放電波形如圖5-8所示，C1沒(méi)有沒(méi)有充放電，音響信號(hào)也是沒(méi)有波動(dòng)，所以符合設(shè)計(jì)要求。其周期為1.25ms左右,所以頻率在800Hz左右,符合設(shè)計(jì)要求。</p>&l

54、t;p><b>　　圖 5-8</b></p><p>　　5.3記錄參數(shù)并總結(jié)分析 </p><p><b>　　由測(cè)試結(jié)果可知：</b></p><p>　?。?）當(dāng)輸入的被測(cè)邏輯電平信號(hào)為6V，大于3.5V時(shí)的波形：</p><p>　　輸出信號(hào)U0的波形是有波動(dòng)的信號(hào)。音響電路信號(hào)波

55、形的周期是1.009ms，其頻率為1KHz。此時(shí)C1的充電按時(shí)間常數(shù)充電，放電由于放電電路電阻很小瞬間放電，符合設(shè)計(jì)要求。</p><p>　?。?）當(dāng)輸入的被測(cè)邏輯電平信號(hào)為2.5V，大于0.8V且小于3.5V時(shí)的波形：</p><p>　　輸出信號(hào)U0的波形是沒(méi)有波動(dòng)的信號(hào)。此時(shí)音響電路的信號(hào)波形和C1充電放電波形都沒(méi)有波動(dòng)，符合設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　

56、（3）當(dāng)輸入的被測(cè)邏輯電平信號(hào)為0.3V小于0.8V時(shí)的波形：</p><p>　　輸出信號(hào)U0的波形是有波動(dòng)的信號(hào)。音響電路的信號(hào)波形的周期為1.248ms,其頻率為800HZ左右。此時(shí)C1有充放電，符合設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　滿足下面的輸入輸出關(guān)系，所以設(shè)計(jì)是成功的。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)總結(jié)及心得體會(huì)</b></

57、p><p>　　這學(xué)期初接觸到了模擬電路，剛開(kāi)始學(xué)的時(shí)候一頭霧水，很多元器件的作用和原理搞不清楚。但是經(jīng)過(guò)一個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)，對(duì)模電相關(guān)的知識(shí)有了大體的了解。尤其是在這次課設(shè)的過(guò)程中，把以前學(xué)過(guò)的東西溫習(xí)了一遍，同時(shí)又學(xué)到了很多新東西，加深了對(duì)課本理論知識(shí)的理解。</p><p>　　經(jīng)過(guò)接近兩周的努力，邏輯電平測(cè)試器終于完成。我們的設(shè)計(jì)主要采用了電壓比較電路、運(yùn)算放大器、電路設(shè)計(jì)的方面的知識(shí)。在

58、這個(gè)過(guò)程中我完成了對(duì)邏輯電平測(cè)試器的原理的熟悉，對(duì)各單元及整機(jī)電路的設(shè)計(jì)，以及電路中使用的元器的選型，同時(shí)在圖書館和電子數(shù)據(jù)庫(kù)中收集到大量的資料，給電路設(shè)計(jì)，元器件選型，以及后面寫論文提供足夠的參考材料。</p><p>　　這次課程設(shè)計(jì)提供了一次實(shí)踐的機(jī)會(huì)，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，提高了我的自主創(chuàng)新和自我設(shè)計(jì)能力，動(dòng)手能力也大大增強(qiáng)。這次課設(shè)我們查閱了大量資料，了解了邏輯電平測(cè)試器的工作原理，通過(guò)對(duì)各個(gè)單元電路的設(shè)計(jì)

59、最終畫出了電路圖。其中我們加深了對(duì)邏輯判斷電路和揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)電路、以及設(shè)計(jì)中元器件的選型的理解。最后通過(guò)不斷的調(diào)試、改良，和對(duì)參數(shù)的修改，達(dá)到了預(yù)期的效果，完成了本次課設(shè)。</p><p>　　雖然本次課設(shè)中遇到了很多棘手的問(wèn)題，大多是學(xué)習(xí)過(guò)程中的不認(rèn)真，基礎(chǔ)知識(shí)掌握不牢固，對(duì)問(wèn)題考慮不夠全面造成的。以后要加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)，同時(shí)做事情也要認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)，一絲不茍。</p><p>　　在接近兩個(gè)

60、禮拜的課設(shè)期間，我和我的隊(duì)友相互討論、共同研究，同時(shí)在老師和學(xué)長(zhǎng)的幫助下，課設(shè)論文最終得以完成。在論文即將完成之際，感謝蘭老師的悉心答疑，為我們的課設(shè)排異解惑，感謝集成所學(xué)長(zhǎng)和同學(xué)的關(guān)心和幫助，感謝隊(duì)友的陪伴與支持。雖然測(cè)試過(guò)程不是很順利，但我們團(tuán)隊(duì)相互討論找出了問(wèn)題所在，體現(xiàn)了我們的團(tuán)隊(duì)精神。在以后的人生中，我們?nèi)詫⒉粩鄬W(xué)習(xí)，排除萬(wàn)難，繼續(xù)前進(jìn)。這次設(shè)計(jì)會(huì)成為我們?nèi)松幸还P寶貴的財(cái)富，我們也更有信心，在以后的學(xué)習(xí)生活中穩(wěn)步前進(jìn)，迎接未

61、來(lái)！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]康華光．電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）．北京：高等教育出版社，2006．</p><p>　　[2]金鳳蓮．模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)．北京: 清華大學(xué)出版社，2009．</p><p>　　[3]王紹純．自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)．北京：冶金工業(yè)出

62、版社，2000．</p><p>　　[4]董友祥．智能儀器的設(shè)計(jì)及發(fā)展．山西電子技術(shù)出版社，2006．</p><p>　　[5]基于Multisim的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)仿真與綜合應(yīng)用.北京:人民郵電出版社，2012.</p><p>　　[6]路勇．電子電路實(shí)驗(yàn)及仿真．北京:清華大學(xué)出版社，2004．</p><p>　　[7]趙淑范．電子技術(shù)