電子線路課程教學(xué)設(shè)計實驗報告

1、電子技術(shù)應(yīng)用課程設(shè)計實驗報告改通用示波器為簡易邏輯分析儀班級：1403011學(xué) 號名：于夢鴿地點：E樓n區(qū)308批次：第四批時間：11.16 11.201. 任務(wù)要求通過擴展示波器的功能實現(xiàn)對邏輯信號的分析，將分析結(jié)果以0， 1邏輯字符的形式在示波器上進(jìn)行顯示。2. 方案論證2.1系統(tǒng)總體方案2.1.1示波器工作原理被測信號經(jīng)垂直放大器后加到示波器的垂直丫軸的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)使電子射線的垂直偏轉(zhuǎn)距離正比于輸入信號的瞬時值。在示波管的水 平X軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)上加以隨時間線性變化的信號使電子射線在水平偏 轉(zhuǎn)正比于時間，那么在示波管的屏幕上就得到輸入信號的時間波形。熒光屏由于水平偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)

2、所加線性變化的信號不可能無限增長, 的尺寸也有限，故實際線性變化的信號掃描信號是一鋸齒波，這樣 就能使輸入信號的時間波形在熒光屏上反復(fù)出現(xiàn)。當(dāng)鋸齒波的重復(fù)周期等于輸入信號周期或輸入信號周期的整數(shù)倍時每次重復(fù)出 現(xiàn)的波形正好完全重合同步，就可看到穩(wěn)定的波形。對于雙蹤示波器則是由一個電子開關(guān)來控制 Y軸偏移電壓使其在第一個掃描周用內(nèi)接通第一路信號，在第二個掃描周期接通第二路信 號在兩個掃描周期可以加入不同的偏移電壓交替進(jìn)行。這樣在屏幕 上就可同時看到兩個波形。2.1.2示波器功能擴展若要示波器能夠同時觀察多個波形。只需在每個波形加入丫軸放大器垂直放大器的同時加一偏移電壓，然后調(diào)節(jié)掃描周明便能得 到

3、穩(wěn)定的多個波形。邏輯電路中只有“0”、“I”兩個狀態(tài)。在示波器上要顯示出“0”、“I”邏輯字符，可根據(jù)顯示李沙育圖形的原理將兩個頻率相同并有一定相位差60，90的正弦波，分別加到丫軸和X軸輸入端 示波器就可顯示字符“ 0”若只有丫軸加信號 X軸不加信號就可顯示字符“ 1”。若在丫軸和X軸加或不加信號的同時加上一定的偏移電壓 就可把“ 0”、“ 1”字符顯示在熒光屏的不同位置上。邏輯信號和正弦波可分別由方波和正弦波振蕩電路產(chǎn)生。示波器顯示邏輯字符功能擴展框圖電 茨一J V |彳空方心長寸g輸f 11妙送H-加I X A匸亠1I2.2單元電路與器件選擇221脈沖波形的產(chǎn)生與整形555集成定時器是一

4、種模擬電路和數(shù)字電路結(jié)合的中規(guī)模集成電路。而多諧振蕩器也稱無穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，它沒有穩(wěn)定狀態(tài)，同時不需要外加脈沖信號就能輸出一定頻率的矩形脈沖。通過使用555定時器組成多諧振蕩器可以十分容易的獲得符合要求的方波信號。222正弦波振蕩電路可以選用單運放741實現(xiàn)此類電路。R*啊 TUM-cm21 .ShfitWRRW5l*4MnC4 T可以選用單運放741實現(xiàn)此棗電路=2.2.3分頻電路為了在示波器上實現(xiàn)四行十六列字符的顯示選用74LS93 模 2模 8計數(shù)器配合適當(dāng)阻值電阻在方波的基礎(chǔ)上實現(xiàn)四階梯、十六階梯波的輸出。嚴(yán):T-:*0(1DC1 Ilira M.11Vi亠旳I碼屮iv*m mT 二19*

5、1U4O陽亠* . +1jlAHUT.匸*1丄M ! *rit Id sm* RF_3*nttHD224移相器根據(jù)顯示李沙育圖形的原理將兩個頻率相同并有一定相 位差 60, 90的正弦波分別加到丫軸和X軸輸入端，示波器就可顯示字符“ 0”，若只有丫軸加信號X軸不加信號 就可顯示字 符“ 1”。若在丫軸和X軸加或不加信號的同時加上一定的偏移電壓就可把“ 0”、“ 1”字符顯示在熒光屏的不同位置上。因此正弦波產(chǎn)生后 需要選取一路進(jìn)行恰當(dāng)?shù)囊葡?。通過調(diào)整此部分電路的電容;大小便能實現(xiàn)。具體電路見總圖。2.2.5數(shù)據(jù)選擇與電子開關(guān)74LS153是雙四選一數(shù)據(jù)選擇器用于由四路輸入中選擇一路進(jìn)行輸出。根據(jù)

6、三極管3DG6的工作原理配合已選輸入可以控制X軸信號的有無從而實現(xiàn)李薩育圖的顯示。移相器和電子開關(guān)如下:ClIIniiQ1Iui vAiuwC4 護(hù) fillAttn14 MrPle*AWI him tut k比 vWTi3. 理路分析與計算3.1內(nèi)時鐘頻率計算由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器 R1, R2和C是外接定時元件電路中將高電平觸發(fā)端6腳和低電平觸發(fā)端2腳并接后接到R2和C 的連接處，將放電端7腳接到R1, R2的連接處。由于接通電源瞬間，電容 C來不及充電，電容器兩端電壓 uc為低電平小于1/3VCC,故高電平觸發(fā)端與低電平觸發(fā)端均為低電平輸出uo為高電平，放電管VT截止。這時電源經(jīng)

7、R1，R2對電容C充電使電壓uc按指數(shù)規(guī)律上升；當(dāng)uc上升到2/3VCC時輸出uo為低電平，放電管 VT導(dǎo)通，把uc從1/3VCC上升到2/3VCC這段時間內(nèi)電路的狀態(tài)稱為第一暫穩(wěn)態(tài)， 其維持時間TPH的長短與電容的 充電時間有關(guān)。充電時間常數(shù)T充二（R1+R2 C。由于放電管VT導(dǎo)通，電容C通過電阻R2和放電管放電，電路 進(jìn)人第二暫穩(wěn)態(tài).其維持時間TPL的長短與電 容的放電時間有關(guān)放電時間常數(shù)T放R2C0隨著C的放電，uc下降，當(dāng)uc下降到1/3VCC時，輸出uo。為高電平，放電管VT截止，VCC再次對電容C充電,電路又翻轉(zhuǎn)到第一暫穩(wěn)態(tài)。不難理解，接通電源后電路就在兩個暫穩(wěn)態(tài)之間來回翻轉(zhuǎn)，則

8、輸出可得矩形波。電路一旦起振后uc電壓總是在1/32/3Vcc之間變化。T1 =R1+R2 C- ln2 0.7R1+R2 CT2=R2C- ln2 0.7 R2CT = T1 + T鳥 0.7 ( R1+2R2 C可以通過調(diào)整R1,R2,C使頻率小于100KHZ3.2正弦波頻率計算正弦波振蕩電路組成部件，放大電路，放大作用，正反饋網(wǎng)絡(luò) 足相位條件，選頻網(wǎng)絡(luò)確定f0,保證電路產(chǎn)生正弦波振蕩；非線性 環(huán)節(jié)（穩(wěn)幅環(huán)節(jié)）：穩(wěn)幅。艸二葉（1 =RC5 =弓翫=04. 詳細(xì)電路設(shè)計U1 iti .-打 0 *-LkC|h眸I二I 帥* MiH.MlZ mPW* tu 珥 _w 僦3*1f *11 即&益

9、*r7U 葉E*t譏.hl? mlEKitaal ClH;:權(quán)塹.1 _Gn嚴(yán)CrtIM-I HM *站1|一d dll* nlUI hi * 5-花1pMTlhMAL5. 調(diào)試步驟和測試結(jié)果通過計算確定滿足頻率范圍的內(nèi)時鐘脈沖振蕩電路和正弦波振蕩電路的電阻電容值；連接電路輸出方波和正弦波。逐級連接逐級調(diào)試，以確保每級電路的正確性。當(dāng)后級輸出有誤時，便能夠迅速確定錯誤所在。電路連接時，模電地和數(shù)電地應(yīng)該分開，并在+5V與地、-5V與地之間并聯(lián)大電容以減少毛刺和干擾。示波器的丫軸輸出為四階方波與正弦波的疊加。在 X軸輸出的六十四階波則顯示出方波和正弦波與方波疊加兩種狀態(tài)。當(dāng)為方波,表明在X軸無正

10、弦波，即示波器顯示為“ 1”當(dāng)為方波與正弦波的疊加則在示波器上顯示為“ 0”。而三極管C極的輸出則為74LS153依次選擇的數(shù)據(jù)的邏輯表示。當(dāng)數(shù)據(jù)為1,對應(yīng)C極輸出幅度較低，此極與X軸輸入的正弦波疊加后表示此時X軸無正弦波輸入，示波器顯示為“ 1”。當(dāng)數(shù)據(jù)為0,對應(yīng)C極輸出幅度較高，X軸有正弦波輸入，示波器顯示為“ 0”。調(diào)試后在示波器上顯示出如下編碼:10101010101010101100110011001100111100001111000011111111000000006.所用器件1.六反相器74LS042. 2-8進(jìn)制計數(shù)器74LS933.雙4選I數(shù)據(jù)選擇器74LS1534.晶體三極管3DG6 3DK25.555定時器 5.電阻器、電容器、電位器所用設(shè)備1.雙蹤示波器 2.三用表 3.直流穩(wěn)壓電源 4.接插板需要記錄的實驗數(shù)據(jù)，見附錄7.總結(jié)這一周的電子技術(shù)應(yīng)用課程設(shè)計我收獲很大， 學(xué)到了很多實用的 知識，更重要的是做實驗的過程，思考問題的方法，這與做任何事都是 通用的。第一次在面包板上進(jìn)行實驗，既新奇又充滿了挑戰(zhàn)。首先要 了解各個芯片的功能，認(rèn)真