數(shù)字積分器實(shí)驗(yàn)報(bào)告

北京工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告數(shù)電課設(shè)題目數(shù)字積分器班級(jí)：1302421學(xué)號(hào)：13024219姓名：呂迪組號(hào)：72015年4月一、設(shè)計(jì)題目數(shù)字積分器二、設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)及設(shè)計(jì)要求模擬輸入信號(hào)0~10V，積分時(shí)間1~10秒，步距1秒。積分值為0000~9999。誤差小于1%±1LSB。應(yīng)具有微調(diào)措施，以便校正精度。三、設(shè)計(jì)框架數(shù)字顯示V/F數(shù)字顯示V/FV1計(jì)數(shù)器門電路計(jì)數(shù)器門電路積分時(shí)間積分時(shí)間通過(guò)數(shù)字積分器，對(duì)輸入模擬量進(jìn)行積分，將積分值轉(zhuǎn)化為數(shù)字量并顯示。輸入與輸出的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：輸入1V，轉(zhuǎn)化為頻率100Hz，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)為100，積分時(shí)間為1S，積分10次，輸出為1000。輸入模擬量的范圍為0~10V，通過(guò)10次積分，輸出積分值為0000~9999。誤差要求小于1%±1LSB。數(shù)字積分器應(yīng)具有微調(diào)措施，對(duì)于由元件參數(shù)引起的誤差，可以通過(guò)微調(diào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其達(dá)到誤差精度。微調(diào)的設(shè)置應(yīng)盡可能使電路簡(jiǎn)單，并使測(cè)量時(shí)便于調(diào)節(jié)，能提供微小調(diào)節(jié)，盡快達(dá)到要求，完成微調(diào)的任務(wù)。四、設(shè)計(jì)方案按照設(shè)計(jì)框架的要求可以將整個(gè)電路分為五個(gè)部分，分別為：V/F壓頻轉(zhuǎn)換器、時(shí)間積分電路、門電路、計(jì)數(shù)器電路，數(shù)字顯示部分。1V/F壓頻轉(zhuǎn)換V/F壓頻轉(zhuǎn)換器由兩部分組成，一部分把電壓轉(zhuǎn)換成三角波，另一部分把三角波轉(zhuǎn)換成方波。本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)電路的目的是將輸入的1至10V電壓轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的100Hz至1000Hz的頻率。經(jīng)過(guò)查閱資料，有兩種方案可供選擇。方案一是由μA741+NE555組成，方案二是由兩片μA741組成。我們選擇了方案一。時(shí)間積分電路（單穩(wěn)電路）時(shí)間積分電路采用LM556CM，利用LM556CM以及適當(dāng)阻值的電阻、電位器接成典型的單穩(wěn)觸發(fā)器，之后將NE555的2號(hào)管腳接上按鍵脈沖開(kāi)關(guān)，以便控制積分時(shí)間，其積分時(shí)間公式為1.1RC=1(S)。發(fā)現(xiàn)有一片74LS161有問(wèn)題，在更換新的芯片之后問(wèn)題消失。時(shí)間積分電路的調(diào)試按照電路圖連接線路之后，我們發(fā)現(xiàn)由于實(shí)驗(yàn)元件的誤差，脈沖的時(shí)間并不是要求的1s，為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們需要對(duì)電路的電阻值進(jìn)行微調(diào)，于是我換下了91k的電阻，換成了100k的電位器，對(duì)電阻值進(jìn)行調(diào)節(jié)，在開(kāi)始的時(shí)候，示波器并不顯示波形，我們就在尋找問(wèn)題的出處，用萬(wàn)用表測(cè)各個(gè)節(jié)點(diǎn)間是否導(dǎo)通，找出了電路連接上的一個(gè)斷點(diǎn)，再接通電源，調(diào)節(jié)電位器的阻值，將時(shí)間調(diào)整在了1s。V/F壓頻轉(zhuǎn)換電路調(diào)試過(guò)程這個(gè)部分是最后一個(gè)需要調(diào)試的部分，也是我們調(diào)試最久的一個(gè)部分，按照電路連接連接之后，我們開(kāi)始第一次調(diào)試，不過(guò)由于接線錯(cuò)誤，燒掉了741芯片，在更換了新的芯片之后，接通電源，用示波器既測(cè)不到三角波，又測(cè)不到方波，我們又檢查了模擬電路，又進(jìn)行了模擬，發(fā)現(xiàn)模擬結(jié)果和以前一樣，證明了模擬沒(méi)問(wèn)題，問(wèn)題出在線路的連接上。用萬(wàn)用表測(cè)試未測(cè)到斷點(diǎn)，我們決定拆掉電路重新連接，第二次連接線路之后，接通電源，還是沒(méi)有結(jié)果，于是我們想是不是芯片除了問(wèn)題。我們先用741芯片做了一個(gè)電壓跟隨器，測(cè)試確認(rèn)741芯片沒(méi)問(wèn)題。我們又將555芯片與了時(shí)間積分電路中的55芯片交換位置，接通電源，用示波器檢測(cè)時(shí)間積分電路的波形，發(fā)現(xiàn)555芯片有問(wèn)題。于是，我們又更換了新的555芯片。在重新連接V/F壓頻轉(zhuǎn)換電路的時(shí)候，有一處連接錯(cuò)誤，導(dǎo)致我們燒掉了555芯片，只得更換新的555芯片。在確認(rèn)了芯片沒(méi)問(wèn)題后，接通電源，示波器還是沒(méi)有波形。我們決定級(jí)聯(lián)整個(gè)電路嘗試一下，級(jí)聯(lián)整個(gè)電路之后，正如預(yù)料的，計(jì)數(shù)器不計(jì)數(shù)，于是我們繼續(xù)尋找壓頻轉(zhuǎn)換電路的問(wèn)題。我們想有可能是面包板下存在接觸不良的問(wèn)題，于是再次拆掉電路，重新連接，連接好電路之后，再次接通電源，接通電源脈沖，計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)，這次的電路沒(méi)問(wèn)題了，不過(guò)接通1V電壓的時(shí)候，計(jì)數(shù)頻率是200Hz~300Hz之間，并不符合實(shí)驗(yàn)要求，在調(diào)節(jié)電位器達(dá)不到要求的情況下，我們想可能是電位器電阻不夠大，于是我又串聯(lián)了一個(gè)100k電位器，發(fā)現(xiàn)還是不行，于是我又直接把電位器當(dāng)做定值電阻接入了電路，再次接通電源，數(shù)值縮減到了160左右，這就說(shuō)明我的思路是正確的，于是我又接入了一個(gè)20k的定值電阻，發(fā)現(xiàn)數(shù)值減小到了140左右，我就又接入了兩個(gè)20k的定值電阻，數(shù)值縮小到了105左右，調(diào)整輸入的直流電壓，數(shù)據(jù)的誤差都在1%~2%之間，但還是不符合要求，我就又接入了3個(gè)3k的電阻，這次的1V的數(shù)據(jù)直接降到了99，調(diào)整直流電壓，直到10V，每次的誤差都小于1%，符合了實(shí)驗(yàn)要求。八、附錄總電路圖各部分測(cè)得數(shù)據(jù)如下：R1：221kR2：80.4kR3左：11.7kR3右：261.8kR4：60.1kR5：9.9kR6:2.03kR7:79.2kC1：3.53nFC2：12.66nFC3：11.60nFC4：10.85μFPS：由于R3處在調(diào)試過(guò)程中加了定值電阻，故表示為電路中R3的左右阻值。各芯片引腳圖：741引腳圖555引腳圖74LS161引腳圖74LS00引腳圖74LS08引腳圖參考資料：《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》第四版童詩(shī)白華成英高等教育出版社《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》江捷馬志成北京工業(yè)大學(xué)出版社百度搜索九、收獲與體會(huì)這次課程設(shè)計(jì)，我們收獲了很多，加強(qiáng)了我們思考和解決問(wèn)題的能力。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，讓我們更加熟悉了multisim這個(gè)軟件的使用。在這這個(gè)方案中，我們使用了4片74LS161、1片74LS08、1片74LS00、2片NE555、1片μA741，熟悉了這些芯片的使用。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到各種各樣的情況，就是心里總覺(jué)得這樣的接法可以行得通，但實(shí)際卻總是實(shí)現(xiàn)不了，因此耗費(fèi)在這上面的時(shí)間很多。同時(shí)我們?cè)诮泳€的同時(shí)遇到了很多問(wèn)題，雖然模擬能實(shí)現(xiàn)，但實(shí)際由于器件存在誤差，接觸不良等問(wèn)題會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

本次的課程設(shè)計(jì)同時(shí)也是對(duì)課本知識(shí)更進(jìn)一步的學(xué)習(xí)，由于課本上的知識(shí)太多，平時(shí)課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運(yùn)用各個(gè)元件的功能，在這次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們了解了很多元件的功能，并且對(duì)于其在電路中的使用有了更多的認(rèn)識(shí)。