模電數(shù)電課程設(shè)計--三角波函數(shù)信號發(fā)生器

1、<p><b>　　模數(shù)課程設(shè)計</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　模電部分</b></p><p>　　第一章 設(shè)計的目的及任務(wù)</p><p>　　1設(shè)計目的............................

2、.........................................................................................3</p><p>　　2設(shè)計任務(wù)…………………………………………………………………………….3</p><p>　　3課程設(shè)計的要求及技術(shù)指標………………………………………………………3</p>&

3、lt;p>　　第二章 函數(shù)發(fā)生器的總方案及原理框圖</p><p>　　2.1 原理框圖………………………………………………………………………….3</p><p>　　2.2 函數(shù)發(fā)生器的總方案…………………………………………………………….4</p><p>　　第三章 單元電路設(shè)計</p><p>　　3.1 方波發(fā)生電路的

4、工作原理………………………………………………………4</p><p>　　3.2方波---三角波轉(zhuǎn)換電路的工作原理……………………………………………..5</p><p>　　3.3方波-三角波仿真.................................................9</p><p>　　3.4 使用中的注意事項………………………………

5、…………………………….9</p><p>　　第四章 課程設(shè)計總結(jié)………………………………………………10</p><p>　　參考文獻………………………………………………………………11</p><p><b>　　數(shù)電部分</b></p><p>　　目的 ……………………………...11</p>

6、<p>　　設(shè)計的任務(wù)及要求……………...….11</p><p>　　真值表………………………….…...11</p><p>　　模擬電路圖…………………………12</p><p>　　交通燈的工作流程………………….13</p><p>　　參考使用元器件…………………….13</p><p>　　心

7、得體會…………………………….13</p><p>　　第一章 設(shè)計的目的及任務(wù)</p><p><b>　　1.1 設(shè)計目的</b></p><p>　　1.11掌握電子系統(tǒng)的一般設(shè)計方法</p><p>　　1.12掌握模擬IC器件的應(yīng)用</p><p>　　1.13培養(yǎng)綜合應(yīng)用所學知識來指導(dǎo)

8、實踐的能力</p><p>　　1.14掌握常用元器件的識別和測試</p><p>　　1.15 熟悉常用儀表，了解電路調(diào)試的基本方法</p><p><b>　　1.2設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　　設(shè)計方波——三角波函數(shù)信號發(fā)生器 </p><p>　　1.3課程設(shè)計的要求及

9、技術(shù)指標</p><p>　　1.31設(shè)計、組裝、調(diào)試函數(shù)發(fā)生器</p><p>　　1.32輸出波形：方波、三角波；</p><p>　　1.33頻率范圍 ：在100Hz－1KHz，1 KHz-10 KHz范圍內(nèi)可調(diào) ；</p><p>　　1.34輸出電壓：方波UＰ－Ｐ≤24V，三角波UＰ－Ｐ＝6V，方波tr小于1uS。</p>

10、;<p>　　第二章 函數(shù)發(fā)生器的總方案及原理框圖 </p><p><b>　　2.1 原理框圖</b></p><p><b>　　圖2-1</b></p><p>　　2.2 函數(shù)發(fā)生器的總方案</p><p>　　函數(shù)發(fā)生器一般是指能自動產(chǎn)生正弦波、三角波、方波及鋸齒

11、波、階梯波等電壓波形的電路或儀器。根據(jù)用途不同，有產(chǎn)生三種或多種波形的函數(shù)發(fā)生器，使用的器件可以是分立器件，也可以采用集成電路。為進一步掌握電路的基本理論及實驗調(diào)試技術(shù)，本課題采用由集成運算放大器與晶體管差分放大器共同組成的方波—三角波—正弦波函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計方法。</p><p>　　產(chǎn)生方波、三角波的方案有多種，</p><p>　　由積分電路將方波變成三角波；可以首先產(chǎn)生三角波—方波

12、，再將三角波變成正弦波或?qū)⒎讲ㄗ兂烧也ǖ鹊?。本課題采用先產(chǎn)生方波—三角波。</p><p>　　由比較器和積分器組成方波—三角波產(chǎn)生電路，比較器輸出的方波經(jīng)積分器得到三角波，三角波到正弦波的變換電路主要由差分放大器來完成。差分放大器具有工作點穩(wěn)定，輸入阻抗高，抗干擾能力較強等優(yōu)點。特別是作為直流放大器時，可以有效地抑制零點漂移，因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波。波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性曲線的非

13、線性。</p><p>　　第三章 單元電路設(shè)計</p><p>　　3.1 方波發(fā)生電路的工作原理</p><p>　　此電路由反相輸入的滯回比較器和RC電路組成。RC回路既作為延遲環(huán)節(jié)，又作為反饋網(wǎng)絡(luò)，通過RC充、放電實現(xiàn)輸出狀態(tài)的自動轉(zhuǎn)換。設(shè)某一時刻輸出電壓Uo=+Uz,則同相輸入端電位Up=+UT。Uo通過R3對電容C正向充電，如圖中實線箭頭所示。反相輸入端

14、電位n隨時間t的增長而逐漸增高，當t趨于無窮時，Un趨于+Uz；但是，一旦Un=+Ut,再稍增大，Uo從+Uz躍變?yōu)?Uz,與此同時Up從+Ut躍變?yōu)?Ut。隨后，Uo又通過R3對電容C反向充電，如圖中虛線箭頭所示。Un隨時間逐漸增長而減低，當t趨于無窮大時，Un趨于-Uz；但是，一旦Un=-Ut,再減小，Uo就從-Uz躍變?yōu)?Uz，Up從-Ut躍變?yōu)?Ut，電容又開始正相充電。上述過程周而復(fù)始，電路產(chǎn)生了自激振蕩。</p>

15、<p>　　3.2方波---三角波轉(zhuǎn)換電路的工作原理</p><p>　　圖3-2所示的電路能自動產(chǎn)生方波—三角波。電路工作原理若下：若開關(guān)A斷開，開關(guān)B閉合，運放A1與R1、R2及R3、RP3組織成比較器，R1成為平衡電阻，運放的反相端接基準電壓，及U_=0，同相端接輸入電壓Uia；比較器的輸出Uo1的高電平等于正電源電壓+Vcc，低電平等于負電源電壓—VEE（|+Vcc|=|—VEE |）,當比

16、較器的U+=U-=0時，比較器翻轉(zhuǎn)，輸出U01從高電平+Vcc跳到低電平—VEE，或從低電平—VEE跳到高電平+Vcc。設(shè)U01=+Vcc，則</p><p><b>　?。?-2-1）</b></p><p>　　式子中，RP1指的是電位器（以下同）。 </p><p>　　將上式整理，得比較器翻轉(zhuǎn)的下門限電位</p><

17、p><b>　　（3-2-2）</b></p><p>　　若Uo1=—VEE，則比較器翻轉(zhuǎn)的上門線電位</p><p>　?。?-2-3） </p><p>　　比較器的門限寬度 </p><p><b>　　(3-2-4)</b></p>&l

18、t;p>　　由式子（3-2-1）～(3-2-4)可以得到比較器的電壓傳輸特性，如圖所示。</p><p><b>　　圖3-3</b></p><p>　　快關(guān)A斷開后開關(guān)B閉合，運放A2與R4、RP3、C2、及R5組成反相積分器，其輸入信號為方波U01，則積分器的輸出</p><p><b>　　(3-2-5)</b&g

19、t;</p><p>　　當U01=+Vcc時， (3-2-6)</p><p>　　當U01=-Vcc時， (3-2-7)</p><p>　　可見積分器輸入方波時，輸出是一個上升速率與下降速率相等的三角波，其波形如圖所示。</p><p>　　圖3-4

20、 方波—三角波波形</p><p>　　當開關(guān)A閉合，即比較器與積分器首尾相連，形成閉環(huán)電路，則自動產(chǎn)生方波-三角波。三角波的幅度為</p><p><b>　?。?-2-8）</b></p><p><b>　　方波—三角波的頻率</b></p><p><b>　?。?-2-9）<

21、;/b></p><p>　　由式子（3-8）及（3-9）可以得出以下結(jié)論：</p><p>　　1.電位器RP2在調(diào)整方波—三角波的輸出頻率時，一般不會影響輸出波形的幅度。若要求輸出頻率的范圍比較寬，則可用C2改變頻率的范圍，RP2實現(xiàn)頻率微調(diào)。</p><p>　　2．方波的輸出幅度約等于電源電壓+Vcc 。三角波的輸出幅度不超過電源電壓+Vcc。電位器R

22、P1可以實現(xiàn)幅度微調(diào)，但會影響方波—三角波的頻率。</p><p>　　——差分放大器的恒定電流；</p><p>　　——溫度的電壓當量，當室溫為25oc時，UT≈26mV。</p><p>　　如果Uid為三角波，設(shè)表達式為</p><p><b>　?。?-3-3）</b></p><p>

23、　　式中　　Um——三角波的幅度；</p><p>　　T——三角波的周期。</p><p>　　3.2.1方波-三角波</p><p>　　運放A1與A2用741，因為方波的幅度接近電源電壓+VCC=+12V,-VEE=-12V.</p><p>　　比較器A1與積分器A2的元件參數(shù)計算如下。</p><p><

24、;b>　　由式 （3-8）得</b></p><p>　　取 ，則R3+RP1=40KΩ，取，RP1為47KΩ的電位器。平衡電阻R1=R2∥(R3+RP1)=8k，取R1=8.2KΩ</p><p>　　由式（3-2-9）得</p><p>　　即R4+RP2=(R3+RP1)/(4FC2R2)</p><p>　　當10

25、0Hz≤f≤1kHz時， 取C2=0.1uF, 則10KΩ<R4+RP2<100KΩ,取R4=1k, RP2=100 k。 當1kHz≤f≤10kH時，取C1=0.01uF以實現(xiàn)頻率波段的轉(zhuǎn)換，R4及RP2的取值不變。取平衡電阻R5=10KΩ。</p><p>　　3.3方波-三角波仿真</p><p>　　8.方波-三角波仿真</p><p>　　

26、3.4 使用中的注意事項</p><p>　　為了保證效果，必須減小測量誤差，提高測量精度。為此，需注意以下幾點： </p><p>　　(1)正確使用測量儀器的接地端</p><p>　?。?）測量電壓所用儀器的輸入端阻抗必須遠大于被測處的等效阻抗。因為，若測量儀器輸入阻抗小，則在測量時會引起分流給測量結(jié)果帶來很大的誤差。</p><p>

27、;　?。?）儀器的帶寬必須大于被測電路的帶寬。</p><p>　　(4）用同一臺測量儀進行測量進，測量點不同，儀器內(nèi)阻引起的誤差大小將不同。</p><p>　　（5）調(diào)試過程中，不但要認真觀察和測量，還要記錄。記錄的內(nèi)容包括實驗條件，觀察的現(xiàn)象，測量的數(shù)據(jù)，波形和相位關(guān)系等。只有有了大量的可靠實驗記錄并與理論結(jié)果加以比較，才能發(fā)現(xiàn)電路設(shè)計上的問題，完善設(shè)計方案。</p>

28、<p>　?。?）調(diào)試時出現(xiàn)故障，要認真查找故障原因，切不可一遇故障解決不了的問</p><p>　　題就拆掉線路重新安裝。因為重新安裝的線路仍可能存在各種問題。我們應(yīng)該認真檢查。調(diào)試結(jié)果是否正確，在很大程度上受測量正確與否和測量精度的影響。</p><p>　　第四章 課程設(shè)計總結(jié)</p><p>　　該設(shè)計電路通過先產(chǎn)生方波-三角波，，最終艱難而曲折的

29、把簡易信號發(fā)生器設(shè)計了出來</p><p>　　該設(shè)計電路的優(yōu)點是輸出波形的頻率和幅度都連續(xù)可調(diào)。缺點是在調(diào)節(jié)頻率的過程中正弦波的幅度會有所改變，而且波形的穩(wěn)定度和失真度都會有很大的變化，這也就增加了電路調(diào)節(jié)的難度，在制成PCB板后才突然醒悟在比較器部分應(yīng)該接入一個加速電容C,用來加速比較器的翻轉(zhuǎn)。因此而留下了很多遺憾?？傊捎谥R的有限，仿真結(jié)果不可避免的和設(shè)計要求產(chǎn)生了一定的偏差。</p>&

30、lt;p>　　通過對函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計，我學到了很多的知識，一方面，我掌握了常用元件的識別和測試方法；熟悉了常用的儀器儀表；以及如何提高電路的性能等等。另一方面，我深刻認識到了“理論聯(lián)系實際”這句話的重要性與真實性。而且通過對此課程的設(shè)計，我不但知道了以前不知道的理論知識，而且也鞏固了以前知道的知識。最重要的是在實踐中理解了書本上的知識，明白了學以致用的真諦。</p><p><b>　　參考文

31、獻</b></p><p>　　胡宴如主編. 模擬電子技術(shù). 北京. 高等教育出版社，2000</p><p><b>　　<完></b></p><p><b>　　數(shù)電部分</b></p><p><b>　　一.目的</b></p>

32、<p>　　掌握/訓(xùn)練數(shù)字電路的綜合設(shè)計方法；以及對電路和真值表之間的轉(zhuǎn)化。</p><p><b>　　學習掌握邏輯電路。</b></p><p><b>　　二.設(shè)計任務(wù)及要求</b></p><p>　　設(shè)計一個十字交叉路口交通燈自動控制電路，要求主干道和支干道兩條交叉道路上的車輛交替行駛通過，分為A，B兩

33、路口。當A路口出現(xiàn)綠燈和黃燈時，B路口出現(xiàn)紅燈，此時A路口綠燈三秒，黃燈一秒；B路口紅燈四秒。相反的當B路口綠燈三秒，黃燈一秒時；A路口紅燈四秒.</p><p><b>　　三.真值表.</b></p><p><b>　　有真值表可得：</b></p><p>　　X3=ABC+ABC+ABC</p>&

34、lt;p><b>　　=AC+AB</b></p><p><b>　　X2=ABC</b></p><p>　　X1=ABC+ABC+ABC+ABC</p><p><b>　　=A</b></p><p>　　X4=ABC+ABC+ABC</p><

35、;p><b>　　=AC+AB</b></p><p><b>　　X6=ABC</b></p><p>　　X5=ABC+ABC+ABC+ABC</p><p><b>　　=A</b></p><p><b>　　四.模擬電路</b></p

36、><p><b>　　得到的電路圖如下：</b></p><p>　　五、交通燈的工作流程</p><p>　　十字路口的交通燈控制器計數(shù)控制.，顯示器在0到2秒時,綠燈（A）X3亮，第3秒時黃燈(A)X2亮，從4到7秒時紅燈(A)X1亮；在0到3秒時，紅燈（B）X5亮，4，5，6秒綠燈（B）X4亮，第七秒黃燈亮，以此類推，往復(fù)循環(huán)下去。</

37、p><p><b>　　六．參考使用元器件</b></p><p>　　集成電路芯片:74LS74 1片 綠燈 2個 黃燈2個 紅燈 2個 數(shù)碼顯示器 1個 時鐘電壓源 1個 </p><p><b>　　心得體會</b></p><p>　　我在做課程設(shè)計同時也是對課本知識的鞏固和加強，由于課本

38、上的知識太多，平時課間的學習并不能很好的理解和運用各個元件的功能，而且考試內(nèi)容有限，所以在這次課程設(shè)計過程中，我們了解了很多元件的功能，并且對于其在電路中的使用有了更多的認識。平時看課本時，有時問題老是弄不懂，做完課程設(shè)計，那些問題就迎刃而解了。而且還可以記住很多東西。比如一些芯片的功能，平時看課本，這次看了，下次就忘了，通過動手實踐讓我們對各個元件映象深刻。認識來源于實踐，實踐是認識的動力和最終目的，實踐是檢驗真理的唯一標準。<

39、/p><p>　　開始拿到題目的時候,感覺很是困難，對很多芯片的功能都不是很清楚，仿真軟件也不是很會用。通過這次課程設(shè)計，加強了我動手、思考和解決問題的能力?，F(xiàn)在設(shè)計已經(jīng)做好了,自己感覺還是比較好的，花了很多的時間,但學到了很多東西。做課程設(shè)計的時候，由于是期末了，順便復(fù)習了數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)這門課程，增強了自己對知識的理解,很多以前不是很懂的問題現(xiàn)在都已經(jīng)一一解決了。在課程設(shè)計的過程中。對同一個問題(像計數(shù)器的接法)

40、都想了很多種不同的接法,最后還是采取了上面的方法進行連接。在設(shè)計中碰到一個接一個的難題，在經(jīng)過老師和同學的交流難題也就一一化解了，更重要的是使我深深的體會到理論結(jié)合實際的重要性體會到知識的海洋是無窮盡的，激發(fā)我去追求。</p><p>　　在這次實習過程中，讓我了解要多思考、多比較和多嘗試把所學的書本知識應(yīng)用于實際，培養(yǎng)自己的動手能力。所以說，坐而言不如立而行，對于這些電路還是應(yīng)該自己動手實際操作才會有深刻理解。