數(shù)控正弦函數(shù)信號發(fā)生器-顧201508(1)

1、電子電路課程設(shè)計電子電路課程設(shè)計數(shù)控正弦函數(shù)信號發(fā)生器數(shù)控正弦函數(shù)信號發(fā)生器2目目 錄錄一、課程概況簡介一、課程概況簡介二、課題技術(shù)指標二、課題技術(shù)指標三、設(shè)計提示三、設(shè)計提示四、預(yù)習(xí)要求四、預(yù)習(xí)要求五、報告要求五、報告要求3一、課程概況簡介一、課程概況簡介 課程名稱課程名稱: 電子電路課程設(shè)計電子電路課程設(shè)計 （32學(xué)時，兩周）學(xué)時，兩周） 課程性質(zhì)課程性質(zhì): 必修必修 （2學(xué)分）學(xué)分） 教教 材材: 電子電路課程設(shè)計電子電路課程設(shè)計 教學(xué)目的教學(xué)目的:1.提高模擬電路、數(shù)字電路理論和實驗的綜合能力。提高模擬電路、數(shù)字電路理論和實驗的綜合能力。2.掌握綜合型電子電路的設(shè)計、裝配和調(diào)測方法。掌

2、握綜合型電子電路的設(shè)計、裝配和調(diào)測方法。3.掌握電子元器件資料和電路資料的檢索方法。掌握電子元器件資料和電路資料的檢索方法。4.提高設(shè)計報告的撰寫能力。提高設(shè)計報告的撰寫能力。5.全面培養(yǎng)學(xué)生科技工作素質(zhì)。全面培養(yǎng)學(xué)生科技工作素質(zhì)。4 教學(xué)進程：教學(xué)進程：1. 設(shè)計要求和提示（在實驗室教師授課，半設(shè)計要求和提示（在實驗室教師授課，半天）查閱資料、設(shè)計電路（同學(xué)獨立完成，天）查閱資料、設(shè)計電路（同學(xué)獨立完成，1天半）。天半）。2. 講述裝配方法和調(diào)測要求（講述裝配方法和調(diào)測要求（2學(xué)時）。學(xué)時）。3. 調(diào)測。調(diào)測。 4. 驗收。驗收。5. 撰寫報告（第二周星期五）、講評、收尾。撰寫報告（第二周星

3、期五）、講評、收尾。 實驗室考勤時間：實驗室考勤時間：上午：上午：8:00-118:00-11：3030，下午，下午13:45-16:4513:45-16:45，晚上晚上17:30-20:30 17:30-20:30 5 教學(xué)方法：教學(xué)方法：1. 教法：教法： 在實驗室集中，分在實驗室集中，分3次講解。次講解。 * 電路設(shè)計提示。電路設(shè)計提示。 * 裝配要求、調(diào)測方法。裝配要求、調(diào)測方法。 * 實驗報告撰寫要求。實驗報告撰寫要求。 輔導(dǎo)實驗、最后逐一驗收。輔導(dǎo)實驗、最后逐一驗收。2. 學(xué)習(xí)方法：學(xué)習(xí)方法： *認真自學(xué)認真自學(xué)電子電路課程設(shè)計電子電路課程設(shè)計相關(guān)章節(jié)。相關(guān)章節(jié)。 * 獨立完成設(shè)計

4、。獨立完成設(shè)計。 *獨立裝配、調(diào)測、撰寫設(shè)計報告獨立裝配、調(diào)測、撰寫設(shè)計報告 。6 課程紀律：課程紀律：1. 曠課達三分之一以上無成績，必須重修。曠課達三分之一以上無成績，必須重修。2. 設(shè)計報告必須手寫，不得打印。設(shè)計報告必須手寫，不得打印。3. 預(yù)習(xí)報告和設(shè)計報告抄襲他人者，報告成績按預(yù)習(xí)報告和設(shè)計報告抄襲他人者，報告成績按0分分論處。論處。4. 遲到、早退遲到、早退3次成績降檔。次成績降檔。 成績評定：成績評定：1. 評分項目：預(yù)習(xí)報告、裝配水平、調(diào)測水平、完成評分項目：預(yù)習(xí)報告、裝配水平、調(diào)測水平、完成指標、報告。指標、報告。 2. 成績分檔：優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格、不成績分檔

5、：優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格、不及格必須重修，沒有補考。及格必須重修，沒有補考。7評分標準評分標準 備注：備注：前六項相加為前六項相加為100100分，后兩項在此基礎(chǔ)上加分，后兩項在此基礎(chǔ)上加減。新穎性加分不得超過減。新穎性加分不得超過1010分?？记诳鄯郑悍??？记诳鄯郑簳缯n、遲到、早退酌情扣分。曠課、遲到、早退酌情扣分。操作是學(xué)生動手能力的反映，由指導(dǎo)教師根操作是學(xué)生動手能力的反映，由指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生能力打分。據(jù)學(xué)生能力打分?？傇u的百分制成績換算為優(yōu)、良、中、及格、總評的百分制成績換算為優(yōu)、良、中、及格、不及格五級形式上報教務(wù)處。合格者獲學(xué)分不及格五級形式上報教務(wù)處。合格者獲學(xué)分2 2分

6、。分。 預(yù)習(xí)預(yù)習(xí)裝配裝配操作操作基本基本指標指標附加附加指標指標報告報告新穎性新穎性考勤考勤1010分分1010分分3030分分2020分分1010分分2020分分加分加分扣分扣分8二、課題技術(shù)指標二、課題技術(shù)指標 課題名稱：課題名稱：數(shù)控正弦函數(shù)信號發(fā)生器數(shù)控正弦函數(shù)信號發(fā)生器 1 1、整體功能要求、整體功能要求 數(shù)控正弦函數(shù)信號發(fā)生器的功能是數(shù)控正弦函數(shù)信號發(fā)生器的功能是： 用數(shù)字電路產(chǎn)生正弦波信號，輸出信號的用數(shù)字電路產(chǎn)生正弦波信號，輸出信號的頻率和電壓的幅度均由數(shù)字式開關(guān)控制。頻率和電壓的幅度均由數(shù)字式開關(guān)控制。92 2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要求、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要求 數(shù)控信號發(fā)生器的結(jié)構(gòu)如圖數(shù)控信號發(fā)生

7、器的結(jié)構(gòu)如圖1 1所示，其中所示，其中波形發(fā)生器采用數(shù)字電路產(chǎn)生正弦波信號，波形發(fā)生器采用數(shù)字電路產(chǎn)生正弦波信號，頻率選擇開關(guān)用于選擇輸出信號的頻率，幅頻率選擇開關(guān)用于選擇輸出信號的頻率，幅度選擇開關(guān)用于選擇輸出信號電壓幅度，頻度選擇開關(guān)用于選擇輸出信號電壓幅度，頻率選擇開關(guān)和幅度選擇開關(guān)均應(yīng)采用數(shù)字電率選擇開關(guān)和幅度選擇開關(guān)均應(yīng)采用數(shù)字電路。路。 通過頻率控制開關(guān)改變頻率控制電路的通過頻率控制開關(guān)改變頻率控制電路的輸出頻率，由此改變計數(shù)器（地址發(fā)生器）輸出頻率，由此改變計數(shù)器（地址發(fā)生器）的循環(huán)計數(shù)速度，進而改變從存儲器取出的的循環(huán)計數(shù)速度，進而改變從存儲器取出的速度，經(jīng)速度，經(jīng)D/AD/A

8、變換后輸出正弦波信號，再由幅變換后輸出正弦波信號，再由幅度控制開關(guān)控制輸出信號的電壓幅度。度控制開關(guān)控制輸出信號的電壓幅度。10113 3、電氣指標、電氣指標 輸出信號波形：正弦波輸出信號波形：正弦波 。 輸出信號頻率范圍：輸出信號頻率范圍：10Hz10Hz1.25KHz1.25KHz 輸出信號最大電壓：輸出信號最大電壓：5V5V（峰峰值）。（峰峰值）。 輸出頻率最小步長：輸出頻率最小步長：5 5HzHz。 幅度選擇檔位：幅度選擇檔位：6464檔檔。124 4、擴展指標、擴展指標（1 1）正弦波頻率步長改為）正弦波頻率步長改為1Hz1Hz。（2 2）正弦波幅度可步進調(diào)整，調(diào)整范圍為）正弦波幅度

9、可步進調(diào)整，調(diào)整范圍為100mV100mV3V3V，步長為，步長為100mV100mV。（3 3）正弦波頻率可自動步進，步長為）正弦波頻率可自動步進，步長為1Hz1Hz。5 5、設(shè)計條件、設(shè)計條件（1 1）電源條件：直流穩(wěn)壓電源提供）電源條件：直流穩(wěn)壓電源提供5V5V電壓。電壓。13元器件清單元器件清單1DAC083228位位D/A2MC40461鎖相電路328C46B1EEPROM存儲器4CD4040112位二進制計數(shù)器5CD4060114位二進制分頻/振蕩器6TL0841運算放大器7CD402924 位二進制8CD45181雙BCD同步加計數(shù)器98路開關(guān)2雙制直插式微型開關(guān)10RT電阻71

10、0K電阻11CL電容210pF滌綸電容123.2768M晶振113CL電容2100pF滌綸電容14三、設(shè)計提示三、設(shè)計提示1 1、工作原理、工作原理 基準頻率：基準頻率：時基電路以時基電路以.2768MHz.2768MHz的晶振的晶振分頻產(chǎn)生分頻產(chǎn)生1212. .8KHz8KHz頻率，由頻率，由1212. .8 8K KHzHz十分頻產(chǎn)生十分頻產(chǎn)生1.28KHz1.28KHz頻率，再經(jīng)過頻率，再經(jīng)過256256個地址計數(shù)器的分頻個地址計數(shù)器的分頻得到得到5Hz5Hz頻率。頻率。是否有其他方法，請同學(xué)們自己是否有其他方法，請同學(xué)們自己在設(shè)計時可以考慮下。在設(shè)計時可以考慮下。 地址計數(shù)器產(chǎn)生地址計

11、數(shù)器產(chǎn)生256256個地址依次從存儲器中個地址依次從存儲器中取出正弦信號的樣值。該樣值經(jīng)取出正弦信號的樣值。該樣值經(jīng)D/AD/A（）變換，）變換，輸出一正弦波。幅度開關(guān)控制衰減電路使幅度輸出一正弦波。幅度開關(guān)控制衰減電路使幅度變化。放大電路可滿足輸出信號的幅度及輸出變化。放大電路可滿足輸出信號的幅度及輸出阻抗的要求。阻抗的要求。15基準電路基準電路D/AII256分頻分頻鎖相環(huán)電路鎖相環(huán)電路正弦函數(shù)表正弦函數(shù)表D/A I輸出輸出幅度開關(guān)幅度開關(guān)可變可變256分頻分頻162 2、頻率控制電路、頻率控制電路 頻率控制電路含時基電路，頻率開關(guān)和頻率控制電路含時基電路，頻率開關(guān)和PLLPLL壓控振蕩器

12、。若輸出正弦信號頻率要求為壓控振蕩器。若輸出正弦信號頻率要求為10Hz10Hz1.25KHz1.25KHz，則模，則模256256計數(shù)器輸入時鐘信號計數(shù)器輸入時鐘信號的頻率范圍為的頻率范圍為2.56KHz 2.56KHz 320KHz320KHz，即：第一部，即：第一部分電路產(chǎn)生的方波頻率范圍的下限應(yīng)小于分電路產(chǎn)生的方波頻率范圍的下限應(yīng)小于2.56KHz2.56KHz，上限應(yīng)為，上限應(yīng)為320KHz320KHz。就是。就是PLLPLL鎖相環(huán)要鎖相環(huán)要輸出上述頻率。輸出上述頻率。172.12.1時基電路的設(shè)計時基電路的設(shè)計 首先選擇首先選擇40604060振蕩及分頻芯片加上振蕩及分頻芯片加上3.

13、2768MHz3.2768MHz晶體經(jīng)過晶體經(jīng)過8 8位分頻產(chǎn)生位分頻產(chǎn)生12.8KHz12.8KHz方方波信號，再波信號，再1010分頻產(chǎn)生分頻產(chǎn)生1.28KHz1.28KHz給給PLL(PLL(鎖相鎖相環(huán)環(huán)) )作為基準時鐘。利用作為基準時鐘。利用PLLPLL倍頻功能倍頻功能產(chǎn)生產(chǎn)生2.56KHz2.56KHz至至320KHz320KHz頻率方波。（頻率方波。（N=2-255)N=2-255)18時基電路192.2 2.2 鎖相環(huán)鎖相環(huán)CD4046CD40462021222.3 PLL（鎖相環(huán)（鎖相環(huán)CD4046）倍頻電路）倍頻電路233 3、地址計數(shù)器的設(shè)計、地址計數(shù)器的設(shè)計M=256M

14、=256計數(shù)器，可由計數(shù)器，可由CD4040CD4040實現(xiàn)實現(xiàn)(12(12位二進制計位二進制計數(shù)器數(shù)器) )。244 4、存儲器及正弦函數(shù)表、存儲器及正弦函數(shù)表 25（1）28C64芯片的管腳圖芯片的管腳圖26（2 2）正弦函數(shù)表的算法設(shè)計：）正弦函數(shù)表的算法設(shè)計： 用用C C語言進行如下編程：語言進行如下編程： #include#include #include #include #define pi 3.1415926 #define pi 3.1415926 void main() void main() int n,I; int n,I; float m; float m; for(

15、n=0;n256;n+) for(n=0;n=0.5) if (m-1=0.5) print( print(“5x5x”,i+1);,i+1); else else print ( print (“5x5x”,i);,i); 28（3 3）輸出數(shù)據(jù)作為）輸出數(shù)據(jù)作為EEPROMEEPROM里面輸入的正弦函數(shù)表：里面輸入的正弦函數(shù)表：295 5、DAC0832DAC0832芯片芯片 DACDAC轉(zhuǎn)換方式有很多種，其中在單片集成轉(zhuǎn)換方式有很多種，其中在單片集成D/AD/A轉(zhuǎn)換器中，一般采用的多是轉(zhuǎn)換器中，一般采用的多是R-2RR-2R的倒的倒T T型電阻解型電阻解碼網(wǎng)絡(luò)。碼網(wǎng)絡(luò)。 DAC0832D

16、AC0832芯片是芯片是CMOSCMOS雙列直插式單片雙列直插式單片8 8位位D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換組件，它專用于直接與微處理器組件，它專用于直接與微處理器Intel8080Intel8080，Z80Z80，80488048等接口，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。其芯片內(nèi)部有等接口，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。其芯片內(nèi)部有R-2RR-2R的倒的倒T T型網(wǎng)絡(luò)，用來對標準參考電流進行分流，型網(wǎng)絡(luò)，用來對標準參考電流進行分流，完成完成D/AD/A轉(zhuǎn)換，它的輸出電流轉(zhuǎn)換，它的輸出電流I I0 0正比于輸出的數(shù)字正比于輸出的數(shù)字量。量。 30DAC0832DAC0832芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖31326 6、D/A

17、(I)D/A(I)電路電路3334 7、數(shù)字幅度控制電路由、數(shù)字幅度控制電路由D/A電路組成電路組成 信號從信號從Vref輸入，利用輸入，利用DAC0832內(nèi)部的內(nèi)部的R-2R電阻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成衰減器，實現(xiàn)一個程控電阻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成衰減器，實現(xiàn)一個程控放大器。放大器。3536四、預(yù)習(xí)要求四、預(yù)習(xí)要求1 1、認真閱讀教材、認真閱讀教材 要求認真閱讀電子電路課程設(shè)計相關(guān)章節(jié)要求認真閱讀電子電路課程設(shè)計相關(guān)章節(jié)。2 2、 查閱資料查閱資料 查找設(shè)計提示中要求的各種參考資料并認真學(xué)查找設(shè)計提示中要求的各種參考資料并認真學(xué)習(xí)。習(xí)。37（1 1）按照實驗要求，繪制電路草圖。）按照實驗要求，繪制電路草圖。（2 2）必須

18、繪制在規(guī)定的坐標紙上，必須用鉛筆繪）必須繪制在規(guī)定的坐標紙上，必須用鉛筆繪制。制。（3 3）集成電路必須采用）集成電路必須采用CADCAD功能符號形式，不可用功能符號形式，不可用管腳圖。管腳圖。（4 4）所有元件必須有標號。）所有元件必須有標號。（5 5）獨立設(shè)計。）獨立設(shè)計。3 3、設(shè)計電路并繪制電路圖、設(shè)計電路并繪制電路圖38五、課程設(shè)計報告格式五、課程設(shè)計報告格式：1 1、封面填寫要求：、封面填寫要求：設(shè)計題目設(shè)計題目 數(shù)控正弦函數(shù)信號發(fā)生器數(shù)控正弦函數(shù)信號發(fā)生器課程名稱課程名稱 電子電路課程設(shè)計電子電路課程設(shè)計班班 級級 學(xué)生姓名學(xué)生姓名 學(xué)號學(xué)號指導(dǎo)老師指導(dǎo)老師 開課日期開課日期 2015 2015年年8 8月月3131日至日至20152015年年9 9月月1111日日392 2、目錄、目錄 目錄目錄第一章第一章 課題概述課題概述 - - 1.1 1.1 整體功能要求整體功能要求- 1.2 1.2 結(jié)構(gòu)要求結(jié)構(gòu)要求- - 1.3 1.3 電氣指標電氣指標- - 第二章第二章 系統(tǒng)方案設(shè)計系統(tǒng)方案設(shè)計 - - 2.1 2.1 系統(tǒng)框圖系統(tǒng)框圖- - 2.2 2.2 工作原理工作原理- - 2.3 MC4046 2.3 MC4046和和DAC0832DAC0832介紹介紹