數(shù)顯函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計報告

1、數(shù)顯函數(shù)信號發(fā)生器 1 實驗?zāi)康呐c意義通過這次實習(xí)內(nèi)容，加深我們對數(shù)電知識和模電知識的理解及運用，在課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)加以實際的應(yīng)用。同時加強(qiáng)我們的設(shè)計思路和動手能力，給出一個課題，我們應(yīng)當(dāng)學(xué)會運用所學(xué)的理論知識設(shè)計出既能實現(xiàn)任務(wù)又最簡便的方案。畢竟理論與實際往往是有差距的，當(dāng)實際與理論產(chǎn)生偏差時，應(yīng)當(dāng)學(xué)會理性的分析及調(diào)試。不能過于相信理論，也不能過于依賴實際。這樣，才能更好的將理論與實際結(jié)合起來，完成好的作品。這不僅能加深我們對知識的理解，還能加強(qiáng)我們的動手能力、分析能力及應(yīng)對措施。2 實驗內(nèi)容和步驟 2.1 實驗內(nèi)容設(shè)計一個給定電路，利用eda軟件multisim加以虛擬實現(xiàn)并仿真，掌握利用m

2、ultisim設(shè)計電子電路的方法和設(shè)計步驟，熟悉利用protel畫電路圖及生成電路板圖的方法和步驟。 2.2 實驗任務(wù)1、 至少3路波形產(chǎn)生電路，具有自動等時間間隔選通輸出給同一個測試端；2、 能測出矩形波頻率值，并4位顯示。 2.3 實驗指標(biāo)1、 頻率測量范圍：09999hz； 2、至少產(chǎn)生三種波形，例如矩形波，三角波，鋸齒波等；3、輸出電壓：方波 up-p5v,三角波up-p=2v,正弦波up-p0.1v4、具有自動選通功能；5、顯示讀數(shù)穩(wěn)定，抗高頻干擾；6、測量誤差5%以內(nèi)；7、電路布局整體美觀，合理。2.4 實驗框圖波形發(fā)生電路選通開關(guān)脈沖計數(shù)鎖存bcd碼轉(zhuǎn)換閘門電路時序控制選通信號顯

3、示電路圖12.5 實驗原理2.5.1 正弦波發(fā)生器圖2 由文氏電橋產(chǎn)生正弦振蕩，通過把比較器和積分器首首尾相接形成正反饋閉環(huán)系統(tǒng)得到方波和三角波。圖中為rc橋式正弦波振蕩器，rc串、并聯(lián)電路構(gòu)成正反饋之路，同時兼作選頻網(wǎng)絡(luò)，r1，r2，rw及二極管等原件構(gòu)成負(fù)反饋和穩(wěn)幅環(huán)節(jié)。調(diào)節(jié)電位器rw，可改變負(fù)反饋深度，以滿足震蕩的振幅條件和改善波形。利用兩個反向并聯(lián)二極管d1、d2正向電阻的非線性特性來實現(xiàn)穩(wěn)幅。d1、d2采用硅管，才能保證輸出波形正、負(fù)半周對稱。r3的接入是為了削弱二極管非線性的影響，以改善波形失真。rc橋式正弦波振蕩電路，也稱文氏橋振蕩電路。它可由以下四個部分組成：（1） 放大電路：

4、保證電路能夠有從起振到動態(tài)平衡的過程，使電路獲得一定幅值的輸出量，實現(xiàn)能量的控制。（2） 選頻網(wǎng)絡(luò)：確定電路的振蕩頻率，使電路產(chǎn)生單一頻率的振蕩，即保證電路產(chǎn)生正弦波振蕩。（3） 正反饋網(wǎng)絡(luò)：引入正反饋，使放大電路的輸入信號等于反饋信號。（4） 穩(wěn)幅環(huán)節(jié)：也就是非線性環(huán)節(jié)，作用是使輸出信號幅值穩(wěn)定。電路震蕩頻率為：f0=12rc起振的幅值條件為rfri2圖3：調(diào)試前失真的正弦波 圖4：經(jīng)過調(diào)試后的正弦波2.5.2 三角波和方波發(fā)生器圖5把滯回比較器和積分器首尾相接形成正反饋閉環(huán)系統(tǒng)，如圖所示，則比較器1a輸出的方波經(jīng)積分器2a積分可得到三角波，三角波又觸發(fā)比較器自動翻轉(zhuǎn)形成方波，這樣即可構(gòu)成三

5、角波、方波發(fā)生器。圖為方波、三角波發(fā)生器輸出波形圖。由于采用運放組成的積分電路，因此可實現(xiàn)恒流充電，使三角波線性度大大改善。電路振蕩頻率：f0=r24r1（rf+rw）cf方波幅值：uom=uz三角波幅值：uom= uz r1r2調(diào)節(jié)rw可以改變振蕩頻率，改變比值 r1r2 可調(diào)節(jié)三角波的幅值。圖62.5.3 555定時器發(fā)生電路首先將555定時器產(chǎn)生1024的頻率，然后通過三次十分頻和一次二分頻，產(chǎn)生0.5的頻率，即方波的頻率為一秒。圖7：分頻電路2.6 元件選擇表1元器件名稱元器件數(shù)量tl074174ls160474ls90574ls484ne555174ls273274ls0414011

6、1共陰顯示管440521電阻、電容、穩(wěn)壓管、二極管、滑動變阻器若干個。圖8：整體電路3 調(diào)試過程3.1 調(diào)試步驟1、將電路板上電源連接線與實驗箱上的+5、-5電源以及電線相連接，將示波器現(xiàn)實與電路板上的輸出端相連接。打開電源進(jìn)行調(diào)試2、觀察示波器顯示屏中波形顯示是否能實現(xiàn)自動選通，并且測試其選通時間是否為兩秒，即電路的555發(fā)生頻率以及分頻部分是否能出來正確的選頻頻率。3、觀察數(shù)字顯示器，對比其顯示的頻率與測量的方波頻率誤差是否在5%以內(nèi)，否則調(diào)節(jié)555定時器。3.2 調(diào)節(jié)過程以及出現(xiàn)問題1、波形發(fā)生器波分調(diào)節(jié)：在設(shè)計電路時，我們在正弦波發(fā)生器部分實用了滑動變阻器rw，調(diào)節(jié)電位器rw可以改變負(fù)

7、反饋深度，以達(dá)到振蕩的振幅條件按和改善波形的目的。一開始電路出現(xiàn)不起振現(xiàn)象，通過增大rw，使電路起振。由于理論計算電阻阻值與實際電阻阻值有一定出入，波形有所失真，我們通過改變rw以及重新連接部分電阻電容，減小了反饋電阻rf，解決了正弦波失真的問題。而在方波和三角波發(fā)生器部分，我們采用了實值電阻，因此方波三角波的頻率不可調(diào)，通過理論計算以及仿真實驗，正確選擇了電阻阻值，方波與三角波波形穩(wěn)定，幅值能達(dá)到要求。2、選通電路部分：在仿真設(shè)計的時候我們采用的選通開關(guān)為4066，并采用74ls161為555產(chǎn)生的時序選通信號進(jìn)行分頻，由于實驗芯片使用限制，我們用74ls90替換了74ls161。通過實際連

8、接電路進(jìn)行調(diào)試發(fā)現(xiàn)4066芯片無法在次電路中進(jìn)行選通，后通過查閱資料更改選通開關(guān)為4052，調(diào)整了線路連接后經(jīng)測試能正常使用。后因為與門電路芯片74ls09對波形輸出有一定影響，我們對方案中實用的74ls09用與非門電路4011和非門電路74ls04進(jìn)行替換。3、計頻電路部分：在計頻電路中，曾一直出現(xiàn)不能計頻或計頻錯誤現(xiàn)象，通過用萬用表測試檢測出計頻部分74ls90輸出處沒有高電平出現(xiàn)，后經(jīng)過調(diào)試和檢查線路，以及更改芯片的選用，得到了正確的計頻顯示。4 實驗結(jié)果及分析 4.1 實驗結(jié)果電路板經(jīng)過幾番調(diào)試之后，大致能按照理論結(jié)果運行。但后來發(fā)現(xiàn)電路出現(xiàn)一些問題，首先是分頻不正確。經(jīng)過檢查才發(fā)現(xiàn)原

9、來是沒有接5v電源。其次是計頻電路無法計頻，原因是計頻的74ls90沒有脈沖導(dǎo)致不能運行。經(jīng)過幾番檢查和分析，才發(fā)現(xiàn)是之前的與門芯片無法進(jìn)行與運算，因此輸出沒有高電平，導(dǎo)致74ls90沒有脈沖。我們就將與門電路用與非門電路替換，將輸出再經(jīng)過一次非門給計頻脈沖。在波形發(fā)生器部分，總體來說是可以的，在示波器上都能顯示出來。不足之處在于方波的占空比不是正好的一比一，這主要是電阻和滑動變阻器沒有控制好。三角波和正弦波都挺好，均沒有出現(xiàn)失真現(xiàn)象。三種輸出波形的幅值和頻率均符合要求和設(shè)計。分頻部分也十分完好，經(jīng)過選通之后，每兩秒鐘輸出一種波形。計頻部分有些缺憾，我們的方波頻率大致為668，數(shù)顯出來的卻是2

10、669，千位輸出應(yīng)為0，輸出卻是2，經(jīng)幾番檢測和分析，仍沒找出問題的所在，這是此次實習(xí)中最突出的問題。 圖9： 實踐實驗結(jié)果方波 圖10：實踐實驗結(jié)果三角波 圖11：實踐實驗結(jié)果正弦波 4.2 實驗分析電路中出現(xiàn)問題主要有以下三方面的問題：1、電路中接線是否正確，接線的正確與否是電路是否正確的第一保障。最主要的是各個芯片管腳間的接線、正負(fù)電源及地的接線。2、接線中是否有短路或者亂接通的現(xiàn)象。有時因為焊接的問題，容易導(dǎo)致本不接連的導(dǎo)線連在一起，這樣的問題不容易發(fā)現(xiàn)卻很重要。3、芯片是否能正常使用。有的芯片容易導(dǎo)致波形失真或改變波形的幅值頻率，這樣的芯片不適合使用，應(yīng)當(dāng)換另一種型號的芯片。有的芯片

11、則燒壞或不能使用。有時在檢測通路時，焊點的兩端是痛的，可管腳的兩端卻是不通的，這就是由于焊錫和導(dǎo)線沒有焊好。這種錯誤非常常見也不易檢查出來。5 實習(xí)心得體會在為期一個月的實習(xí)中，嘗盡了酸甜苦樂，受益匪淺，也感受到了苦盡甘來帶來的喜悅。從拿到電路板的興奮，到波形失真的失望，再到錯誤分頻時的惶恐，最后到實現(xiàn)電路的開心。這其中的一點一滴無不緊扣我們的心弦。首先是在前期的設(shè)計電路中，開始對電路的設(shè)計十分茫然，想的一些思路運用到電路中十分繁瑣且難以實現(xiàn)。要進(jìn)行電路設(shè)計，首先要通過仿真實驗，成功后才進(jìn)行實際接線。實習(xí)的初始階段，復(fù)習(xí)了學(xué)習(xí)過的multisim軟件的仿真應(yīng)用，并在設(shè)計電路以及仿真檢測設(shè)計結(jié)果

12、中充分應(yīng)用了multisim軟件。通過仿真軟件可以方便的進(jìn)行實驗的結(jié)果預(yù)測以及錯誤檢測。在multisim軟件上進(jìn)行了各部分設(shè)計仿真測試之后，我們最終確定了實驗方案。在實際焊接電路板的過程中，出現(xiàn)了一些理論與實際的差異性錯誤，在實際接線中有著各種各樣的條件限制，這就是出現(xiàn)在仿真成功后進(jìn)行接線時出現(xiàn)問題的主要原因，但通過不斷的調(diào)試與修改，我們解決了出現(xiàn)的問題。而有一些在仿真中無法成功的電路接法，在實際中因為元器件本身的特性而能夠成功。所以，在設(shè)計時應(yīng)考慮兩者的差異，從中選出最合適的方案。在這次實習(xí)過程中，我們最深刻的體會就是對出現(xiàn)問題的解決，并充分利用書本知識，把所學(xué)的應(yīng)用于實際，培養(yǎng)自己的動手能力，在解決問題的過程中吸取教訓(xùn)。誤差分析：在multisim仿真實驗與實際中有差別，根據(jù)方案的要求，調(diào)試過