簡(jiǎn)易倍頻放大電路課程設(shè)計(jì)(共25頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上電路與電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易倍頻發(fā)大電路的設(shè)計(jì)與制作學(xué)生姓名學(xué) 號(hào)所在學(xué)院專業(yè)名稱班 級(jí)指導(dǎo)教師成 績(jī) 二一三年六月專心-專注-專業(yè)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)生姓名學(xué)生學(xué)號(hào)學(xué)生專業(yè)學(xué)生班級(jí)指導(dǎo)教師職 稱發(fā)題日期完成日期設(shè)計(jì)題目簡(jiǎn)易倍頻放大電路的設(shè)計(jì)與制作設(shè)計(jì)目的：1.掌握正弦波產(chǎn)生電路各部分的作用；2.掌握正弦波振蕩電路的三種類型； 3.門(mén)電路的基本概念及應(yīng)用。具體任務(wù)及要求：1掌握門(mén)電路的應(yīng)用；2設(shè)計(jì)由門(mén)電路所構(gòu)成的倍頻放大電路圖；3學(xué)習(xí)使用Altium Designer畫(huà)電路圖；5學(xué)習(xí)PCB電路板制作流程；6倍頻放大電路的組裝與調(diào)試，上交實(shí)物；7按照課程設(shè)計(jì)報(bào)告要求，完成設(shè)計(jì)

2、報(bào)告書(shū)，參加課程設(shè)計(jì)答辯。課程設(shè)計(jì)進(jìn)度安排：序號(hào)內(nèi)容安排時(shí)間1收集資料3月25至4月8日2確定方案，學(xué)習(xí)使用畫(huà)圖軟件/仿真軟件4月9日至12日3申請(qǐng)/購(gòu)買(mǎi)器材，學(xué)習(xí)PCB電路板制作流程4月15至26日4完成實(shí)物制作/仿真，上交實(shí)物/仿真作品4月29至5月105完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告撰寫(xiě)5月13至31日6上交設(shè)計(jì)報(bào)告并參加課程設(shè)計(jì)答辯6月4日課程設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn)：1楊欣、王玉鳳：電路設(shè)計(jì)與仿真，清華大學(xué)出版社2何西才：新型集成電路及應(yīng)用實(shí)例，科學(xué)出版社3閻石：數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第5版），高等教育出版社 4 林庭雙、柯志常：電子電路設(shè)計(jì)精彩范例，2005.06，機(jī)械工業(yè)出版社5葛如明：電子技術(shù)試驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)

3、，山東大學(xué)出版社6王朱芳：模擬電子技術(shù)及應(yīng)用，西安電子科技大學(xué)出版社指導(dǎo)教師簽字院長(zhǎng)審核簽字簡(jiǎn)易倍頻放大電路的設(shè)計(jì)與制作內(nèi)容摘要：倍頻放大電路實(shí)際上就是將輸入信號(hào)頻率成整數(shù)倍（2倍、3倍 n倍）增加的電路。它主要用于甚高頻無(wú)線電發(fā)射機(jī)或其它電子設(shè)增加的電路。隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的日益發(fā)展，倍頻技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域也越來(lái)越廣。實(shí)現(xiàn)倍頻主要有三種方法：傅里葉法，鎖相環(huán)法，參量法.傳統(tǒng)倍頻電路利用RC微分電路和施密特觸發(fā)與非門(mén)分別檢出脈沖的上升沿和下降沿，然后經(jīng)過(guò)一個(gè)輸入端或門(mén)疊加輸出。電路能夠完成信號(hào)的倍頻工作，但實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較繁瑣，電路工作穩(wěn)定性差。為克服上述電路設(shè)計(jì)方法的缺陷，便于電路調(diào)試，我設(shè)計(jì)了一種全

4、數(shù)字型倍頻電路。在此電路中，輸入脈沖由A點(diǎn)輸入，由時(shí)鐘CLK上升沿打入D觸發(fā)器1，D 觸發(fā)器1輸出信號(hào)B，B信號(hào)在下一個(gè)時(shí)鐘的上升沿被打入下一級(jí)D觸發(fā)器2，D觸發(fā)器2輸出信號(hào)C，再將B、C信號(hào)異或，即可得到脈沖寬度為一個(gè)時(shí)鐘周期的倍頻信號(hào)。采用這種方法實(shí)現(xiàn)的電路輸出信號(hào)的脈沖寬度可由輸入時(shí)鐘周期的大小隨意調(diào)節(jié) ，唯一的要求是時(shí)鐘的頻率要大于兩倍的輸入信號(hào)的頻率。關(guān)鍵詞：倍頻電路 數(shù)字型 時(shí)鐘CLK D觸發(fā)器Design and manufacture of a kind of simple Multiple frequency amplifierAbstract：Frequency ampli

5、fier circuit is actually the frequency of the input signal into integer (2 times, 3 times， N times) increased circuit. It is mainly used for VHF radio transmitter or other electronic equipment to increase the circuit. With the development of modern communication technology, the application of freque

6、ncy doubling technology becomes more and more wide. Realization of frequency has mainly three kinds of methods: Fourier method, PLL, parametric method. The traditional frequency multiplier circuit using RC differential circuit and Schmidt trigger NANDgate were rising and falling edge of pulse, and t

7、hen through an input or output. The circuit can complete the work of the signal of frequency multiplication, it is more tedious, circuit stability. In order to overcome the defect in the circuit design method, and let it be convenient for circuit debugging, I design a digital frequency multiplier ci

8、rcuit. In this circuit, Inputting the input pulse by the A point, along into the D flip-flop 1 by the leading-edge clock CLK, D flip-flop 2 output signal B, signal B rise on the next clock edge into the next level of D 2 triggers, D flip-flop 2 output signal C, then signal B and signal C would be ob

9、tained by XOR, pulse width of frequency doubling signal clock cycle a. The pulse width circuit output signal of realization of this method can be freely adjusted the size of input clock cycle, the only requirement is the input clock frequency must be greater than two times the frequency.Keywords：clo

10、ck multiplier amplifier circuit clock CLK D flip-flop digital目 錄簡(jiǎn)易倍頻放大電路前言倍頻器的工作原理：倍頻器是一種將輸入信號(hào)頻率成整數(shù)倍（2倍、3倍¼¼n倍）增加的電路。它主要用于甚高頻無(wú)線電發(fā)射機(jī)或其它電子設(shè)備。采用倍頻器的主要原因有：(1) 降低設(shè)備的主振頻率。由于振蕩器頻率愈高穩(wěn)定性愈差，一般采用頻率較低而穩(wěn)定度較高的晶體振蕩器，以后加若干級(jí)倍頻器達(dá)到所需頻率。一般基音體頻率不高于20MHz，具有高穩(wěn)定性的晶體頻率通常不超過(guò)5 MHz。所以工作頻率高，要求穩(wěn)定性又嚴(yán)格的通信設(shè)備和電子儀

11、器就需要倍頻。(2) 對(duì)于調(diào)相或調(diào)頻發(fā)射機(jī)，利用倍頻器可以加大相移或頻移，即可增加調(diào)制度。(3) 可以提高發(fā)射機(jī)的工作頻率穩(wěn)定性。因?yàn)椴捎昧吮额l器，輸入頻率與輸出頻率不同，從而減弱了寄生耦合1倍頻的3種方法1.1傅里葉法這是一種最簡(jiǎn)單的模擬信頻方式及它采用 了傅里葉級(jí)數(shù)。每一個(gè)周期性的信號(hào)能定 義為一個(gè)基頻及它的諧波部分的和。 如果你變換振蕩器的正弦波輸出為方波， 那么你能用下面的關(guān)系式：下一步你必須選擇這正確的次諧波。你用 一個(gè)帶通濾波器去衰減其它部分來(lái)選擇要 的部分但是此法僅適用于低頻。圖1-1 傅里葉倍頻 1

12、.2鎖相環(huán)法這是一種最簡(jiǎn)單的倍頻方法。在這個(gè)方法中，輸出頻率不是直接是基準(zhǔn)頻率的倍頻， 但出于一個(gè)電壓控制的獨(dú)立的振蕩器，它 是通過(guò)一個(gè)相位比較器與基準(zhǔn)頻率同步。 要被比較的頻率是除以倍頻因子n。由于 頻率分割，壓控振蕩器（VCO）必須產(chǎn)生 乘以n的倍頻。分割后進(jìn)入反饋回路，使 在比較器輸入端有相同的頻率。這種方法在大的頻率范圍內(nèi)容易實(shí)現(xiàn)。由于反饋回路及比較器的延遲引起抖動(dòng)差一些。圖1-2 鎖相環(huán)倍頻1.3參量法Fordahl 開(kāi)發(fā)了一個(gè)新的倍頻模擬方法，該方法采用了基于在半導(dǎo)體之間給出的參數(shù) 轉(zhuǎn)移實(shí)現(xiàn)乘法功能的硬

13、件，在其輸出端具 有一個(gè)次諧波衰減可選擇的倍頻系數(shù)。 一個(gè)輸出帶通濾波器加以改善次諧波的 衰減，由于模擬倍頻類型，其頻率n×Fref的頻 譜純度改善了，并且相位噪聲及抖動(dòng)降低 了。這種方法在低頻及高頻時(shí)都能很好工作。圖1-3 參量倍頻1.4各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)比較（如圖1-4）圖1-4 各種方法的優(yōu)缺點(diǎn) 2 鐘控D觸發(fā)器又叫數(shù)據(jù)鎖存器，一位鐘控D觸發(fā)器只能傳送或存儲(chǔ)一位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，而在實(shí)際工作中往往是一次傳送或存儲(chǔ)多位數(shù)據(jù)。為此，可以把若干個(gè)鐘控D觸發(fā)器的控制端CP連接起來(lái)，用一個(gè)公共的控制信號(hào)來(lái)控制，而各個(gè)數(shù)據(jù)端仍然是各自獨(dú)立地接收數(shù)據(jù)

14、。用這種形式構(gòu)成的一次能傳送或存儲(chǔ)多位數(shù)據(jù)的電路稱為鎖存器。輸出端的狀態(tài)不會(huì)隨輸入端的狀態(tài)變化而變化，只有在有鎖存信號(hào)時(shí)輸入的狀態(tài)被保存到輸出，直到下一個(gè)鎖存信號(hào)。通常只有0和1兩個(gè)值。典型的邏輯電路是D觸發(fā)器，其字長(zhǎng)(位數(shù))有4位、8位等。2.1電路組成和工作原理鐘控D觸發(fā)器的電路如圖2-1所示。其中A門(mén)和B門(mén)構(gòu)成基本觸發(fā)器，C門(mén)和D門(mén)構(gòu)成導(dǎo)引觸發(fā)電路。當(dāng)CP=1時(shí)，電路接收D信號(hào)的情況如下：(見(jiàn)圖2-2)(1) CP1=1時(shí)，輸入信號(hào)D=1，這時(shí)D門(mén)輸出為0，C門(mén)輸出為1，相當(dāng)于基本觸發(fā)器，=1，=0，觸發(fā)器輸出Q=1，=0。(2) CP2=1時(shí)，輸入信號(hào)D=0，所以C門(mén)輸出為0，D門(mén)輸出

15、為1，相當(dāng)于基本觸發(fā)器=0，=1。觸發(fā)器輸出Q=0，=1 圖2-1 鐘控D觸發(fā)器電路圖 圖2-2 鐘控D觸發(fā)器工作波形圖2.2功能描述表2-1為鐘控D觸發(fā)器的狀態(tài)表。表2.2為鐘控D觸發(fā)器的激勵(lì)表。它們根據(jù)前面對(duì)鐘控D觸發(fā)器工作原理分析而得。表2-1 鐘控D觸發(fā)器的狀態(tài)表DQn+10101表2-2鐘控D觸發(fā)器的激勵(lì)表QnQn+1D000110110101它的特征方程:Qn+1=D 同理可得出鐘控D觸發(fā)器的波形圖。圖2-3 鐘控D觸發(fā)器的波形圖3主要芯片介紹3.1 74LS375簡(jiǎn)介雙2位D觸發(fā)器54/74LS375為4位D鎖存器，其主要電特性的典型值如下圖 3-1鎖存允許端E0,1、E2,3為

16、高電平時(shí)，輸出端（Q）與數(shù)據(jù)端（D）相一致。當(dāng)E為低電平時(shí)，Q保持已建立的電平。3.1.1引出端符號(hào)  E0,1、E2,3   鎖存允許輸入端  D0D3   數(shù)據(jù)輸入端  Q0Q3   鎖存器輸出端  /Q0/Q3   鎖存器互補(bǔ)輸出端3.1.2外接管腿：圖 3-23.1.3邏輯圖如下圖 3-33.1.4功能表：圖 3-43.1.5推薦工作條件：圖 3-53.1.6靜態(tài)特性（TA為工作環(huán)境溫度范圍）圖 3-64電路原理4.1

17、傳統(tǒng)倍頻電路的缺陷傳統(tǒng)倍頻電路利用RC微分電路和施密特觸發(fā)與非門(mén)分別檢出脈沖的上升沿和下降沿，然后經(jīng)過(guò)一個(gè)輸入端或門(mén)疊加輸出，其工作電路原理如圖4-1所示。圖 4-1在圖4-1所示電路中，當(dāng)輸入脈沖上升沿到達(dá)時(shí)。微分電阻R-1上出現(xiàn)正尖脈沖，從而使與非門(mén)輸出一個(gè)負(fù)的窄脈沖信號(hào)A；而當(dāng)輸入脈沖下降沿到達(dá)時(shí)，微分電阻R2上出現(xiàn)負(fù)尖脈沖，從而使與非門(mén)輸出一個(gè)正的窄脈沖信號(hào)B。將脈沖信號(hào) A反相后與信號(hào)B相加即可輸出倍頻信號(hào)。圖4-1所示電路能夠完成信號(hào)的倍頻工作，但實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較繁瑣，電路工作穩(wěn)定性差。其主要原因有兩個(gè)： 1RC的取值比較講究，不能太大，既要保證相鄰兩個(gè)輸入脈沖都能產(chǎn)生相應(yīng)的

18、正負(fù)脈沖(不重疊)，又要防止當(dāng)電容C取值較大(C500PF)，與非門(mén)的輸入電流過(guò)大，損壞電路。  2 由于常用電阻、電容的誤差一般較大，如不經(jīng)篩選直接應(yīng)用于電路中，則會(huì)造成電路輸 出的脈沖寬度與設(shè)計(jì)要求不同，甚至出現(xiàn)兩路脈沖寬度不同的情況。因此不適用于對(duì)脈沖寬度要求比較嚴(yán)格的工作場(chǎng)合，如：根據(jù)脈沖的占空比確定平均電壓或電流的精密控制電路。4.2全新數(shù)字型倍頻電路為克服上述電路的缺陷，便于電路調(diào)試，我設(shè)計(jì)了一種全數(shù)字型倍頻電路，電路的原理圖如圖4-2。   在此電路中，輸入脈沖由A點(diǎn)輸入，由時(shí)鐘CLK上升沿打入D觸發(fā)器1，D 

19、觸發(fā)器1輸出信號(hào)B，B信號(hào)在下一個(gè)時(shí)鐘的上升沿被打入下一級(jí)D觸發(fā)器2，D觸發(fā)器2輸出信號(hào)C，再將B、C信號(hào)異或，即可得到脈沖寬度為一個(gè)時(shí)鐘周期的倍頻信號(hào)(各點(diǎn)信號(hào)波形如圖4-3)。采用這種方法實(shí)現(xiàn)的電路輸出信號(hào)的脈沖寬度可由輸入時(shí)鐘周期的大小隨意調(diào)節(jié) ，唯一的要求是時(shí)鐘的頻率要大于兩倍的輸入信號(hào)的頻率。圖4-2 數(shù)字型倍頻電路的原理圖圖4-3 各點(diǎn)信號(hào)波形圖經(jīng)仿真后結(jié)果如下圖圖4-4 電路仿真結(jié)果圖5電路的組裝和調(diào)試5.1電路的組裝根據(jù)圖4-4的電路仿真圖的電路原理方框圖，把單元電路進(jìn)行組裝，完成電路。5.2整機(jī)的布線存在1、按照電路的順序一級(jí)一級(jí)地布局。2、了解元件管腳功能。3、布

20、線盡可能少，合理進(jìn)行步線。4、布線規(guī)律有制,盡量減少交叉。5、美觀大方。6 、防止焊電路虛焊，焊點(diǎn)連接，接線短路。元件接反等易現(xiàn)的情況。 5.3電路的調(diào)試組裝完成電路后，在示波器上觀察現(xiàn)象并調(diào)試，最后看到輸出波形為止。6結(jié)束語(yǔ)經(jīng)過(guò)數(shù)月的課程設(shè)計(jì)，終于完成了任務(wù)，成功地做出了倍頻放大電路。雖說(shuō)過(guò)程辛苦，但是最后得到了理想的結(jié)果，心里還是很高興的。課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實(shí)際問(wèn)題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過(guò)程。通過(guò)這次的課設(shè)，加深了對(duì)電子電路理論知識(shí)的理解，熟練了仿真軟件的使用。并鍛煉了實(shí)踐動(dòng)手能力，能夠正確的使用實(shí)驗(yàn)儀器。這次課程設(shè)計(jì)也鍛煉了我獨(dú)立思考的能力，雖然實(shí)物的焊接還不算太復(fù)雜，但都需要自己獨(dú)立動(dòng)手。這就要我在設(shè)計(jì)過(guò)程中必須認(rèn)真思考，還不能馬虎，否則，做出來(lái)的可能就是錯(cuò)誤的。這就要求我們必須具有扎實(shí)的電子電路知識(shí)，這樣遇到問(wèn)題才能一步步解決。所以非常感謝學(xué)院給予我們此次課設(shè)機(jī)會(huì)，讓我們更好的鍛煉了自己，增強(qiáng)了理論與實(shí)踐結(jié)合的能力。此外，還要感謝指導(dǎo)老師與同組成員給予我的耐心幫助。此次課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲取。使得這次課程設(shè)計(jì)順利完成。在此次課程設(shè)計(jì)最終方案的選擇中，通過(guò)比較