北郵-示波器功能擴(kuò)展電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)(共12頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上電子電路綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱：示波器功能擴(kuò)展電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 學(xué)院：電子工程學(xué)院 班級：班姓名：學(xué)號：班內(nèi)序號：課題名稱示波器功能擴(kuò)展電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘要設(shè)計(jì)一個將普通雙蹤示波器改裝成為多蹤示波器的電路，包括多蹤示波器的時鐘電路、位移電路、衰減和放大電路，實(shí)現(xiàn)用示波器一路探頭輸入穩(wěn)定顯示四路被測信號波形。向連接好的電路輸入四路不同的信號，可同時將其互不重疊地顯示出來，并可以通過改變波段開關(guān)的閉合狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)對輸出信號波形幅值的改變。關(guān)鍵詞示波器、多蹤顯示、時鐘電路、多路模擬開關(guān)、加法器設(shè)計(jì)任務(wù)要求設(shè)計(jì)一個將普通雙蹤示波器改裝成為多蹤示波器的電路，包括多蹤示波器的時鐘

2、電路、位移電路、衰減和放大電路。輸入信號幅度為0-10V，頻率不低于500Hz，系統(tǒng)電源DC為±5V。設(shè)計(jì)思路1、利用LMC555時基振蕩器作為時鐘電路，產(chǎn)生35kHz的方波作為十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS169的時鐘信號。2、74LS169可以通過四位二進(jìn)制輸出來計(jì)時鐘沿的個數(shù)，利用其兩位輸出Qa、Qb作為多路模擬開關(guān)CD4052的地址。3、CD4052為雙回路模擬開關(guān)芯片，一路為直流通道，另一路為信號通道。其中直流通道是由2K、1K、1K、1K組成的電阻分壓網(wǎng)絡(luò)，分別取出3V、2V、1V、0V的直流電壓作為信號所要顯示波形的直流分量，使其在示波器的不同位置上顯示出來。另一路信號通道的輸

3、入則接被顯示的信號，通過地址信號Qa、Qb對兩回路信號同步地進(jìn)行選通。 4、被測信號經(jīng)CD4052的信號選通后由LF353雙運(yùn)放之一進(jìn)行放大或衰減處理，信號通過改變反饋電阻10K、10K、40K、60K、60K對其進(jìn)行放大或衰減。可以用四路波段開關(guān)分別選擇不同的反饋電阻，實(shí)現(xiàn)不同增益的控制。另一個運(yùn)放則組成一個加法器電路，將放大或衰減后的被測信號與不同的直流量疊加，以顯示在示波器熒光屏不同的位置。這樣，便實(shí)現(xiàn)了用一個通道看四路波形的功能。總體結(jié)構(gòu)框圖分塊電路和總體電路的設(shè)計(jì)1、時鐘信號產(chǎn)生電路2、地址信號產(chǎn)生電路3、模擬開關(guān)電路4、放大電路5、總電路圖6、PCB板圖所實(shí)現(xiàn)功能（一）分塊電路功能

4、說明1、LMC555構(gòu)成多諧振蕩器。用示波器觀察LMC555的3號管腳輸出，可觀察到方波。通過調(diào)節(jié)電位器，可改變波形的占空比和頻率（占空比D=(R1+R2)/(R1+2R2)，振蕩頻率f=1.443/(R1+2R2)C）。調(diào)節(jié)方波占空比為50%，頻率約為35KHz。2、74F169為計(jì)數(shù)器。用示波器觀察74F169的13、14號管腳輸出，可觀察到方波，其頻率分別為LMC555時基信號的四分頻、二分頻。3、CD4052作為多路模擬開關(guān)，能夠?qū)⒅绷餍盘柵c交流信號疊加。當(dāng)沒有交流信號輸入時，用示波器觀察CD4052的13號管腳輸出，可觀察到階數(shù)為4的階梯波信號，其值分別為0V、-1V、-2V、-3V

5、。4、LF353為雙運(yùn)算放大器。在沒有交流信號輸入時，用示波器觀察LF353的7號管腳輸出，也可觀察到階數(shù)為4的階梯波信號，其值分別為0V、1V、2V、3V，頻率為LMC555時基信號的四分頻。（二）總體電路功能說明當(dāng)Vi1、Vi2、Vi3、Vi4四個端口分別接入四路不同的信號（幅度0-10V，頻率不低于500Hz，也不要太高），并閉合其中的一個開關(guān)時，可在輸出端口觀察到四路彼此分開的波形。輸入正弦波則輸出正弦波，輸入方波則輸出方波。若四個端口輸入相同的信號，則可觀察到四路幅值完全相當(dāng)?shù)妮敵鲂盘?。閉合不同的開關(guān)，則四路輸出波形幅值大小同時變化。故障及問題分析1、一開始連接時采用的電容C1值為1

6、000pF。通過調(diào)節(jié)電位器來改變LMC555的輸出方波頻率，最低只能將其調(diào)至67KHz左右。由f=1.443/(R1+2R2)C可知，改變電容C1值，使其為2000pF，則頻率變?yōu)?5KHz左右。2、連接好元件，開始對其進(jìn)行測試時，時而能觀察到正確的輸出波形，時而觀察不到。經(jīng)分析，是面包板接觸不良的緣故。將芯片、電阻等元件插得更緊些，或是選擇面包板上其它的位置進(jìn)行安插，可解決這個問題。3、無輸入信號前提下，觀察雙運(yùn)放7號管腳輸出的階梯波存在一定的干擾。重新檢查電路，發(fā)現(xiàn)地線并沒有都接在一起。將所有地線接在一起，情況得以好轉(zhuǎn)。4、無輸入信號前提下，觀察雙運(yùn)放7號管腳輸出的階梯波，發(fā)現(xiàn)兩階梯之間的

7、差小于1V。將電阻R6的阻值由最初的3K改為2K，則可滿足要求。實(shí)驗(yàn)總結(jié)及結(jié)論本實(shí)驗(yàn)與上學(xué)期進(jìn)行的電子電路實(shí)驗(yàn)有了很大的不同，需要自己進(jìn)行電路的分析、設(shè)計(jì)，并且電路連接的規(guī)模和難度也大大增加了。開始時由于理論知識不夠扎實(shí)，對各部分電路的功能了解不深，因此只是按照課本上給的電路圖進(jìn)行連接。在連接電路的過程中發(fā)現(xiàn)了許多問題，并在解決這些問題的過程中對本實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識逐漸加深，慢慢發(fā)現(xiàn)了書中電路圖的不合理處，并重新進(jìn)行設(shè)計(jì)。在排除一些客觀因素造成的故障的過程中，我對電路的搭建和調(diào)試的能力也有了較大提高。由于本次實(shí)驗(yàn)是分組進(jìn)行，組員在實(shí)驗(yàn)過程中互相討論、交流經(jīng)驗(yàn)，也十分有助于提高能力。對于最終的作品，我還

8、是較為滿意的，當(dāng)然更重要的是鍛煉了分析和解決問題的能力。此外，在實(shí)驗(yàn)中還學(xué)習(xí)了ProtelDXP軟件的使用方法，并學(xué)會了制作PCB板圖，這對于以后進(jìn)行的許多大小規(guī)模的電路實(shí)驗(yàn)來說都是特別有幫助的。 通過本實(shí)驗(yàn)，最終實(shí)現(xiàn)了示波器的功能擴(kuò)展，將一個普通的雙蹤示波器改裝成多蹤示波器，能夠用示波器的一路探頭輸入穩(wěn)定顯示四路被測信號波形。經(jīng)過測試，在輸入信號幅度為0-10V，頻率在500-2000Hz時，都可以穩(wěn)定地顯示出波形。元器件及測試儀表清單元器件及儀表值數(shù)量元器件LMC555CH174F169SC1CD4052BC1LF353M1電位器1電阻1K4電阻2K1電阻10K4電阻20K1電阻30K1電阻39K4電阻62K3電容2000p1電容0.01u1電