電子技術(shù)綜合課設(shè)任務(wù)書簡易發(fā)生器與頻率計數(shù)器設(shè)計

1、* 學(xué) 院課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書姓名學(xué)號班級學(xué)院課程 電子技術(shù)綜合題目簡易信號發(fā)生器和簡易頻率計設(shè)計任務(wù)1.設(shè)計一個的正弦波、方波和三角波發(fā)生器： (1) 頻率可調(diào)范圍：2hz20khz，分為4檔： 220hz；20200hz；200hz2khz；220khz； (2) 幅度可調(diào)范圍：05v； (3) 可調(diào)偏置。2.設(shè)計一個簡易數(shù)字頻率計： (1) 可測量信號頻率范圍：1100khz，顯示單位為hz； (2) 輸入電壓幅度vpp：100mv10v； (3) 輸入信號波形：任意周期信號； (4)顯示方式: 6位十進(jìn)制數(shù)顯示。時間進(jìn)度第17、18周 2010.12.27-2011.1.7星期一

2、、二 預(yù)設(shè)計及驗(yàn)收星期三、四、五 計算機(jī)仿真及仿真結(jié)果驗(yàn)收 星期一上午 發(fā)放元器件、領(lǐng)取工具 星期一下午 焊接星期二、三、四 安裝、調(diào)試、教師驗(yàn)收星期周五 打印圖紙、寫設(shè)計報告主要參考資料【1】康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ).高等教育出版社【2】任為民.電子技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)書.北京大學(xué)出版社摘要：函數(shù)信號發(fā)生器是一種能夠產(chǎn)生多種波形，如三角波、鋸齒波、矩形波（含方波）、正弦波的電路。函數(shù)信號發(fā)生器在電路實(shí)驗(yàn)和設(shè)備檢測中具有十分廣泛的用途。通過對函數(shù)波形發(fā)生器的原理以及構(gòu)成分析，可設(shè)計一個能變換出三角波、正弦波、方波的函數(shù)波形發(fā)生器。本課題采用由集成運(yùn)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

3、數(shù)發(fā)生器的設(shè)計方法，先通過比較器產(chǎn)生方波，再通過積分器產(chǎn)生三角波，最后通過差分放大器形成正弦波。波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性曲線的非線性。數(shù)字頻率計屬于時序電路，它主要由具有記憶功能的觸發(fā)器構(gòu)成。在計算機(jī)及各種數(shù)字儀表中，都得到了廣泛的應(yīng)用。在電子技術(shù)中，頻率是最基本的參數(shù)之一，并且與許多電參量的測量方案、測量結(jié)果都有十分密切的關(guān)系，因此頻率的測量就顯得更為重要。測量頻率的方法有多種,其中電子計數(shù)器測量頻率具有精度高、使用方便、測量迅速，以及便于實(shí)現(xiàn)測量過程自動化等優(yōu)點(diǎn)，是頻率測量的重要手段之一。關(guān)鍵詞：函數(shù)信號發(fā)生器 方波 三角波 正弦波數(shù)字頻率計 測量頻率 過程自動化 觸發(fā)器ab

4、stractfunction signal generator is able to generate a variety of waveforms, such as the triangle wave, sawtooth wave, rectangular wave (including square wave), sine wave circuit. function signal generator has a very wide range of uses in the detection circuit experiments and equipment. function wave

5、form generator principle and composition analysis, design can transform a triangle wave, sine wave, square wave function waveform generator. this topic used jointly by the integrated operational amplifier with transistor differential amplifier consisting of square wave - triangular wave - sine funct

6、ion generator design method, the first comparator generates a square wave, triangular wave generated through the integrator, formed by the differential amplifier sine . waveform conversion principle is to use nonlinear differential amplifier transfer characteristic curve.digital frequency meter is a

7、 timing circuit, it is mainly constituted by the flip-flop has a memory function. , have been widely used in computer and digital instrument. in electronic technology, the frequency is one of the most basic parameters, and many electrical parameter measurement solutions, the measurement results are

8、very close relationship between the frequency measurement becomes more important. measurement frequency variety, electronic counter measures the frequency with high precision, easy to use, rapid measurement, as well as facilitate the realization of the measurement process automation is one of the im

9、portant means of frequency measurementkey words: function signal generator, square wave, triangle wave, sine wavedigital frequency meter, measurement frequency, process automation, triggers1、 前言本次課程設(shè)計是數(shù)電和模電知識結(jié)合的來實(shí)際運(yùn)用，這次課設(shè)計，將設(shè)計電路、計算機(jī)仿真、安裝調(diào)試等過程，全部結(jié)合在一起，并由此讓我們掌握一些測試電路的基本方法，和一些集成器件的功能以及怎樣運(yùn)用的技能，通過這次課程設(shè)計讓

10、我們的理論和實(shí)踐更好地結(jié)合起來。2、 總體方案設(shè)計 通過不同的電阻電容根據(jù)rc振蕩電路的原理設(shè)計一個信號發(fā)生器正弦波、方波、三角波，經(jīng)過整波放大之后傳送到由一些集成器件構(gòu)成的一個簡易的頻率計數(shù)器輸入端進(jìn)行計數(shù)。三、設(shè)計原理1. 信號發(fā)生器信號發(fā)生器的整體結(jié)構(gòu)如下（1） 正弦波 由正弦波振蕩電路產(chǎn)生正弦波，通過電容和電位器調(diào)節(jié)頻率，由4個電容進(jìn)行換檔，分別控制4個量程，量程確定后通過電位器進(jìn)行頻率的微調(diào)。 （2）偏置電路 電路中產(chǎn)生的正弦波以及后面要產(chǎn)生的方波和三角波容易產(chǎn)生上 下偏移，所以需要在電路中設(shè)置偏置電路，來調(diào)節(jié)偏移。 偏置電路可由運(yùn)算放大器組成的加法電路來實(shí)現(xiàn)。(3)方波由運(yùn)算放大器

11、組成的過零比較器可實(shí)現(xiàn)將正弦波轉(zhuǎn)換為方波的功能。 （4）三角波 由運(yùn)算放大器組成的積分電路可實(shí)現(xiàn)將方波轉(zhuǎn)換為三角波的功能。方波 和三角波的頻率與正弦波的頻率相同，通過正弦波振蕩電路來調(diào)節(jié)。在積 分電路中，信號的周期和積分時間常數(shù)兩者在數(shù)值上有一定的要求。當(dāng)信 號頻率改變時，也應(yīng)相應(yīng)地改變積分電路中的電容值。 注意：在測試三角波的時候，當(dāng)積分常數(shù)過小，三角波幅值過大，會出現(xiàn) 頂部和底部都失真的情況；當(dāng)積分常數(shù)過大時，三角波的幅值過小，所以 調(diào)節(jié)的時候要合適的調(diào)節(jié)三角波的積分常數(shù)。 （5）調(diào)幅電路：可由運(yùn)放組成的比例電路來實(shí)現(xiàn)，反 饋電阻由電位器構(gòu)成，即可達(dá)到調(diào)幅的目的。2頻率計 放大整形電路脈沖

12、計數(shù)器數(shù)據(jù)鎖存電路譯碼驅(qū)動電路led顯示電路時鐘電路單穩(wěn)態(tài)清零脈沖輸入（1） 放大整形電路 由雙運(yùn)算放大器ne5532組成，采用5v電源。其中一個運(yùn)算放大器對輸入信號進(jìn)行放大，放大倍數(shù)選用50；另一個運(yùn)算放大器接成過零電壓比較器，對放大后的信號進(jìn)行整形，產(chǎn)生5v的脈沖信號。要想得到ttl脈沖信號，需要設(shè)計成帶限幅的過零比較器。 放大整形電路的波形變換： 為了能夠?qū)χ绷髦芷谛盘柕念l率進(jìn)行測量，需要在放大前加入濾波電路。待測信號 u濾波后信號 u放大后信號 uu帶限幅過零比較器輸出： (2)時鐘電路、清零和鎖存脈沖 晶振采用平常較為多見的時鐘晶振，諧振頻率為 32.786khz，用 cd4060

13、對其進(jìn)行 214 分頻，得到2hz的信號，再由j-k觸發(fā)器cd4027進(jìn)行2分頻得到需要的1秒的時鐘信號。 時鐘信號同時又作為鎖存器的鎖存信號，直接送到鎖存器74hc374，在時鐘信號的上升沿進(jìn)行鎖存。 在時鐘信號的上升沿時刻，用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器cd4528產(chǎn)生一個寬度25微秒的清零脈沖送至計數(shù)器cd4518的clr端，使脈沖計數(shù)器清零后重新開始計數(shù)。由于單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的時間延時，可以保證鎖存器進(jìn)行鎖存之后，計數(shù)器才開始清零操作。（3）計數(shù)，鎖存，譯碼，顯示電路 同步六進(jìn)制加法計數(shù)器構(gòu)成，可以選擇同步六進(jìn)制加法計數(shù)器74ls160、同步十進(jìn)制加法計數(shù)器 74ls190或74ls192、雙bcd碼計數(shù)

14、器cd4518等電路來實(shí)現(xiàn)。本次實(shí)驗(yàn)采用了74ls160作為同步十進(jìn)制加法計數(shù)器。計數(shù)部分電路（只畫其中兩個）如圖所示 鎖存器可采用8d鎖存器74373或74ls273.本實(shí)驗(yàn)采用的是74ls273。鎖存器的作用是將計數(shù)器在1s結(jié)束時的計數(shù)值進(jìn)行鎖存，使顯示器上或得穩(wěn)定的測量值。當(dāng)時鐘脈沖cp的正跳變來到時，鎖存器的輸出等于輸入，從而將計數(shù)器的輸出值送到鎖存器的輸出端。正脈沖結(jié)束后，輸出不再改變。 譯碼器及數(shù)碼管譯碼器可采用共陰極顯示譯碼器74ls48或共陽極顯示譯碼器74ls47，由于本實(shí)驗(yàn)中采用的是74ls48 來實(shí)現(xiàn)的譯碼功能，并與六個數(shù)碼管相連。4、 電路調(diào)試與仿真 1、電路的調(diào)試1方

15、波三角波發(fā)生器的調(diào)試比較器a1與積分器a2組成正反饋閉環(huán)電路，同時輸出方波和正弦波，a1輸出為方波，a2輸出為三角波，微調(diào)rp1，使三角波的輸出幅度滿足設(shè)計指標(biāo)要求，調(diào)節(jié)rp2，則輸出頻率連續(xù)可變。 2 三角波正弦波變換的調(diào)試1）差分放大器傳輸傳輸特性曲線調(diào)試。將c4與rp3的連線斷開，經(jīng)電容c4輸入差模信號電壓uid=50mv，fi=10khz的正弦波。調(diào)節(jié)rp4及電阻r，使傳輸特性曲線對稱。再逐漸增大uid，直到傳輸特曲線形狀如圖2-3-2所示，記下此時對應(yīng)的uid，即uidm值。移去信號源，再將c4左端接地，測量差分放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)io、uc1q、uc2q、uc3q、uc4q。 2）三

16、角波-正弦波變換電路的調(diào)試。將rp3與c4連接，調(diào)節(jié)rp3使三角波的輸出幅度經(jīng)由rp3 后輸出等于uidm值，這時u03的輸出波形應(yīng)接近正弦波，調(diào)整c6大小可以改善輸出波形。如果u03的波形出現(xiàn)如圖3-1-1所示的幾種正弦波失真，則應(yīng)調(diào)整和修改電路參數(shù)，產(chǎn)生失真的原因及采取的相應(yīng)措施有：鐘形失真：如圖（a）所示，傳輸特性曲線的線性區(qū)太寬，應(yīng)減小re2。半波圓頂或平頂失真： 如圖b）如示，傳輸特性曲線對稱性差，工作點(diǎn)q偏上或偏下，應(yīng)調(diào)整電阻r。非線性失真：如圖（c）所示，三角波的線性度較差引起的失真，主要受運(yùn)放性能的影響?？稍谳敵龆思訛V波網(wǎng)絡(luò)（如c6=100pf）改善輸出波形。2 、電路的仿真方

17、波-三角波發(fā)生電路的仿真三角波-正弦波轉(zhuǎn)換電路的仿真五、焊接與調(diào)試 1、焊接部分 這次課設(shè)有兩個板子需要焊接，器件也不少，雖然不用自己排版設(shè)計電 路，但是將各個元器件正確的焊在板子上，也是需要很認(rèn)真。在焊接的時 候，正確的理解原理圖和各個器件的功能是很重要的。因?yàn)閷Ω鱾€器件比 較熟悉，所以兩三個小時就把板子焊好了，經(jīng)過測試之后確定板子能夠通 路的話，就開始調(diào)試。 2、調(diào)試部分 經(jīng)過測試之后確定電路板沒問題，就開始通電調(diào)試。首先是調(diào)試波形發(fā) 生器的那塊板子。先通過調(diào)節(jié)rw1讓a點(diǎn)產(chǎn)生正弦波，然后分別測出b、c、d 三點(diǎn)的波形。然后換成不同頻率段的不同波形，若是不同長生波形或則失 真的話。就再次調(diào)

18、節(jié)rw1、rw3等。按照課設(shè)要求分別記錄數(shù)據(jù)。六、心得體會此次課程設(shè)計是我們小組分工完成的，周一到周二我們按老師給的原理圖開始認(rèn)真了解此次課設(shè)的原理，整理思路，然后通過其他軟件重新設(shè)計原理圖然后進(jìn)行仿真。在老師發(fā)完器件之后，我們便開始進(jìn)行焊接。焊接可以說還是比較簡單的，只要認(rèn)真就行。讓我感觸最深的調(diào)試階段。剛開始時，因?yàn)閷κ静ㄆ鲬?yīng)用和原理圖不是很了解。所以一直調(diào)不出來波形。后來在慢慢分析之后。開始慢慢調(diào)rw1，通過a點(diǎn)測出正弦波之后，慢慢的調(diào)節(jié)其他的滑動變阻器，進(jìn)而得到各個階段的不同波形。在調(diào)試三角波是最難的，因?yàn)樗钊菀资д妫矣捎趓c的不合適，得到的波形也是各種各樣。不過，我在其他班上倒

19、是看到有同學(xué)做出來的，而且波形也很不錯。請教過別人之后，我就又重新調(diào)試，還是先調(diào)rw1。然后調(diào)rw2，接著調(diào)節(jié)控制幅值的rw3和rw4。最后終于調(diào)出來了。因?yàn)榘遄由系钠骷孟穹磻?yīng)不是太靈敏，你需要慢慢地調(diào)。特別是在測量最大最小頻率時，調(diào)節(jié)rw對波形的影響反應(yīng)比較慢，需要慢慢來，不然的話波形會一直出不來。頻率計數(shù)器相對于波形發(fā)生器就簡單一點(diǎn)，因?yàn)楹附記]什么問題，所以通電之后就能正常工作。不過對于正弦波當(dāng)?shù)陀?0hz時，不能夠正確計數(shù)。不過方波和三角波能夠準(zhǔn)確的測到7hz。經(jīng)過這次課程設(shè)計，我覺得以為對于實(shí)驗(yàn)要求的器件一定要有深入的了解，不能馬馬虎虎，對于器件的空腳問題，一定要搞清楚。另外對于在電

20、腦仿真能出來的電路圖，在連好板子之后并不一定能成功，這時候就要慢慢的調(diào)試，一定不能著急。而且，這時第一次模電和數(shù)電的綜合設(shè)計，學(xué)到了不少東西。特別是在示波器的應(yīng)用和波形調(diào)試上。只要原理沒問題，一定能成功。七、附錄參考文獻(xiàn)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 康華光 高等教育出版社 2005數(shù)字電路邏輯設(shè)計（第三版） 王毓銀 高等教育出版社 2005數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ) 崔葛瑾 同濟(jì)大學(xué)出版社 2005數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計 呂思忠、施齊云 哈爾濱工程大學(xué)出版社 2001電子線路 設(shè)計 實(shí)驗(yàn) 測試（第三版） 謝自美 華中科技大學(xué)出版社 2006multsim9在電工電子技術(shù)中的應(yīng)用 董玉冰 清華大學(xué)出版社 2008數(shù)字電路及制作實(shí)例 陳振官 國防工業(yè)出版社 2006常用邏輯器件引腳排列示意圖 序號名稱型號及參數(shù)數(shù)量1c11、c211uf22c12、c22、c320.1uf33c13、c23、c33 0.01uf34c14、c24、c341000pf35c312uf16d1、d21n414827dz1、dz21n473128rw100k（雙聯(lián)、含旋鈕）19rw3100k（3296）110rw1、rw2、rw41