大學(xué)課程設(shè)計-電子測量課程設(shè)計.doc

此文檔收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 Beijing Jiaotong University 電子測量課程設(shè)計報告 電氣0602 06291055 楊一濤 四脈沖發(fā)生器一、實驗?zāi)康?、設(shè)計內(nèi)容：設(shè)計一個四脈沖發(fā)生器，要求信號輸出用發(fā)光二極管顯示，輸出波形如下所示：2、設(shè)計要求： 周期要求如上圖所示。 脈沖峰值大于8V。元件清單序號名稱型號規(guī)格數(shù)量1集成電路與非門74LS002片2集成電路D觸發(fā)器74LS742片3三極管90133個4電阻100K2個20K3個51K3個10K2個5瓷介電容33nF2個0.47F2個6直流電源5V1個12V1個二、電路工作原理：由于本電路設(shè)計方案中運(yùn)用到兩個不同的方波發(fā)生電路，首先敘述一下這兩個電路的工作過程：1.與非門構(gòu)成的方波發(fā)生器上述電路有兩種過程。其一是正反饋過程。非門G1和非門G2均處于非高電平或低電平，而A點(diǎn)電壓uA上升時，G1輸出電壓uQ下降，通過C1的耦合使B點(diǎn)電壓uB下降，使G2輸出電壓uQ上升，又通過C2的耦合使uA再上升，最終使Q降到降到低電平，Q升到高電平。這個過程時間極短，是瞬間完成的；其二是暫穩(wěn)態(tài)過程。正反饋過程完成后，兩個電容開始按指數(shù)規(guī)律充放電，當(dāng)其中之一達(dá)到閾值電壓時，電路又進(jìn)入正反饋，結(jié)果是達(dá)到另一個暫穩(wěn)態(tài)，如次往復(fù)循環(huán)，形成振蕩。若電路對稱，即R1=R2=R,C1=C2=C,則輸出方波，其重復(fù)周期為 T=2t=1.4RC2. 集基耦合多諧振蕩器集基耦合多諧振蕩器如左圖所示，它是一種典型的分立元件脈沖產(chǎn)生電路。通常，電路兩邊是對稱的。接通電源后，兩管均應(yīng)導(dǎo)通。為便于分析，假定因某種因素影響，iC1有上升趨勢，那么就會發(fā)生如下的正反饋循環(huán)過程：iC1uRC1uA1ub2ib2iC2uRC2uA2 ib1ub1致使T1迅速飽和， uA1為低電平；T2迅速截止，uA2為高電平。此后，一方面C2將通過RC2、T1的be結(jié)構(gòu)成的回路充電（電壓極性左負(fù)右正）；另一方面，C1將通過T1、R1構(gòu)成的回路，將本身貯存的電荷（左正右負(fù)）逐漸釋放。這樣ub2逐漸上升，當(dāng)ub2高于晶體三極管導(dǎo)通電壓后，將發(fā)生如下的正反饋循環(huán)：ub2ib2iC2uRC2uA2ub1ib1ic1 uA1 uRC1致使T2迅速導(dǎo)通uA2為低電平；T1迅速截止，uA1為高電平。此后，一方面C1將通過RC1、T2的be結(jié)構(gòu)成的回路充電（電壓極性左正右負(fù)），另一方面，C2將通過T2、R2構(gòu)成的回路放電，ub1相應(yīng)提高。當(dāng)ub1高于三極管導(dǎo)通電壓后，又發(fā)生使T1導(dǎo)通，T2截止的正反饋過程，于是形成振蕩。從T1、T2集電極輸出的輸出電壓是矩形脈沖?？梢宰C明，集基耦合多諧振蕩電路的振蕩周期T0.7R1C10.7R2C21.4RC，輸出幅度接近電源電壓。3.整體電路的工作原理：下圖的左邊上下兩個是方波發(fā)生器，左上方的是用NPN三極管組成的集基多諧振蕩器，左下方是由與非門構(gòu)成的方波發(fā)生電路，它們產(chǎn)生方波的原理在前面已經(jīng)敘述過了。根據(jù)實驗的設(shè)計要求，用集基多諧振蕩器產(chǎn)生周期為5ms的方波A，用與非門構(gòu)成的振蕩器產(chǎn)生周期為40ms的方波B。然后用40ms的方波通過由兩個D觸發(fā)器構(gòu)成的二分頻器。經(jīng)過第一個分頻器時，輸出一個80ms的方波C，在經(jīng)過一個分頻器后產(chǎn)生一個周期為160ms的方波D。然后將這四個方波進(jìn)行邏輯與，就可得到一個周期大于100ms的含有四個周期為5ms小脈沖的四脈沖發(fā)生器，但按照實驗要求，在最后加上一個有三極管構(gòu)成的共射放大電路進(jìn)行放大，即可得到滿足課題要求的輸出大于10V的條件。由于實驗元件的限制，圖中用每兩個與非門當(dāng)做一個與門來用。由于共射電路是倒相放大，所以最后一個與非門之后直接連上三極管。五、仿真的波形六、PCB圖七、問題與收獲1存在的問題 此電路雖然已經(jīng)能夠正常地工作了，但還存在輸出波形不夠穩(wěn)定的問題，即不能夠保證兩個方波發(fā)生電路同步產(chǎn)生的問題。所以在示波器上顯示的波形可能有時只有三個脈沖或五個脈沖，2.經(jīng)驗總結(jié)：電子測量設(shè)計是從模電、數(shù)電、電測學(xué)習(xí)到實踐的一個非常有意義的升華，經(jīng)過這次課程設(shè)計實驗，從中不僅檢驗了許多從書本上學(xué)到的知識，同時也在自己動手的過程中接觸并了解到許多原本在書本上不太可能學(xué)到的東西。總之，我有很多成功喜悅，也有不少失敗的教訓(xùn)，也許沒有那些失敗，實驗只能變得很膚淺。通過此次課程設(shè)計，學(xué)會了如何運(yùn)用課堂上所學(xué)的知識獨(dú)立的設(shè)計電路原理圖，在調(diào)試的過程中，充分運(yùn)用了示波器，更加掌握了對示波器的使用方法 。此次課設(shè)，從設(shè)計到