數(shù)顯函數(shù)信號(hào)發(fā)生器

1、精選文檔數(shù)顯函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c意義通過(guò)這次實(shí)習(xí)內(nèi)容，加深我們對(duì)數(shù)電知識(shí)和模電知識(shí)的理解及運(yùn)用，在課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)加以實(shí)際的應(yīng)用。同時(shí)加強(qiáng)我們的設(shè)計(jì)思路和動(dòng)手能力，給出一個(gè)課題，我們應(yīng)當(dāng)學(xué)會(huì)運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)設(shè)計(jì)出既能實(shí)現(xiàn)任務(wù)又最簡(jiǎn)便的方案。畢竟理論與實(shí)際往往是有差距的，當(dāng)實(shí)際與理論產(chǎn)生偏差時(shí)，應(yīng)當(dāng)學(xué)會(huì)理性的分析及調(diào)試。不能過(guò)于相信理論，也不能過(guò)于依賴實(shí)際。這樣，才能更好的將理論與實(shí)際結(jié)合起來(lái)，完成好的作品。這不僅能加深我們對(duì)知識(shí)的理解，還能加強(qiáng)我們的動(dòng)手能力、分析能力及應(yīng)對(duì)措施。2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 2.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)一個(gè)給定電路，利用EDA軟件Multisim加以虛擬實(shí)現(xiàn)并仿真，掌

2、握利用Multisim設(shè)計(jì)電子電路的方法和設(shè)計(jì)步驟，熟悉利用Protel畫電路圖及生成電路板圖的方法和步驟。 2.2 實(shí)驗(yàn)任務(wù)1、 至少3路波形產(chǎn)生電路，具有自動(dòng)等時(shí)間間隔選通輸出給同一個(gè)測(cè)試端；2、 能測(cè)出矩形波頻率值，并4位顯示。 2.3 實(shí)驗(yàn)指標(biāo)1、 頻率測(cè)量范圍：09999HZ； 2、至少產(chǎn)生三種波形，例如矩形波，三角波，鋸齒波等；3、輸出電壓：方波 UP-P5V,三角波UP-P=2V,正弦波UP-P>0.1V4、具有自動(dòng)選通功能；5、顯示讀數(shù)穩(wěn)定，抗高頻干擾；6、測(cè)量誤差5%以內(nèi)；7、電路布局整體美觀，合理。2.4 實(shí)驗(yàn)框圖波形發(fā)生電路選通開(kāi)關(guān)脈沖計(jì)數(shù)鎖存BCD碼轉(zhuǎn)換閘門電路時(shí)

3、序控制選通信號(hào)顯示電路圖12.5 實(shí)驗(yàn)原理2.5.1 正弦波發(fā)生器圖2 由文氏電橋產(chǎn)生正弦振蕩，通過(guò)把比較器和積分器首首尾相接形成正反饋閉環(huán)系統(tǒng)得到方波和三角波。圖中為RC橋式正弦波振蕩器，RC串、并聯(lián)電路構(gòu)成正反饋之路，同時(shí)兼作選頻網(wǎng)絡(luò)，R1，R2，RW及二極管等原件構(gòu)成負(fù)反饋和穩(wěn)幅環(huán)節(jié)。調(diào)節(jié)電位器RW，可改變負(fù)反饋深度，以滿足震蕩的振幅條件和改善波形。利用兩個(gè)反向并聯(lián)二極管D1、D2正向電阻的非線性特性來(lái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)幅。D1、D2采用硅管，才能保證輸出波形正、負(fù)半周對(duì)稱。R3的接入是為了削弱二極管非線性的影響，以改善波形失真。RC橋式正弦波振蕩電路，也稱文氏橋振蕩電路。它可由以下四個(gè)部分組成：（

4、1） 放大電路：保證電路能夠有從起振到動(dòng)態(tài)平衡的過(guò)程，使電路獲得一定幅值的輸出量，實(shí)現(xiàn)能量的控制。（2） 選頻網(wǎng)絡(luò)：確定電路的振蕩頻率，使電路產(chǎn)生單一頻率的振蕩，即保證電路產(chǎn)生正弦波振蕩。（3） 正反饋網(wǎng)絡(luò)：引入正反饋，使放大電路的輸入信號(hào)等于反饋信號(hào)。（4） 穩(wěn)幅環(huán)節(jié)：也就是非線性環(huán)節(jié)，作用是使輸出信號(hào)幅值穩(wěn)定。電路震蕩頻率為：f0=12RC起振的幅值條件為RfRi2圖3：調(diào)試前失真的正弦波 圖4：經(jīng)過(guò)調(diào)試后的正弦波2.5.2 三角波和方波發(fā)生器圖5把滯回比較器和積分器首尾相接形成正反饋閉環(huán)系統(tǒng)，如圖所示，則比較器1A輸出的方波經(jīng)積分器2A積分可得到三角波，三角波又觸發(fā)比較器自動(dòng)翻轉(zhuǎn)形成方波

5、，這樣即可構(gòu)成三角波、方波發(fā)生器。圖為方波、三角波發(fā)生器輸出波形圖。由于采用運(yùn)放組成的積分電路，因此可實(shí)現(xiàn)恒流充電，使三角波線性度大大改善。電路振蕩頻率：f0=R24R1（Rf+Rw）Cf方波幅值：Uom=±UZ三角波幅值：Uom= UZ R1R2調(diào)節(jié)RW可以改變振蕩頻率，改變比值 R1R2 可調(diào)節(jié)三角波的幅值。圖62.5.3 555定時(shí)器發(fā)生電路首先將555定時(shí)器產(chǎn)生1024的頻率，然后通過(guò)三次十分頻和一次二分頻，產(chǎn)生0.5的頻率，即方波的頻率為一秒。圖7：分頻電路2.6 元件選擇表1元器件名稱元器件數(shù)量TL074174LS160474LS90574LS484NE555174LS2

6、73274LS04140111共陰顯示管440521電阻、電容、穩(wěn)壓管、二極管、滑動(dòng)變阻器若干個(gè)。圖8：整體電路3 調(diào)試過(guò)程3.1 調(diào)試步驟1、將電路板上電源連接線與實(shí)驗(yàn)箱上的+5、-5電源以及電線相連接，將示波器現(xiàn)實(shí)與電路板上的輸出端相連接。打開(kāi)電源進(jìn)行調(diào)試2、觀察示波器顯示屏中波形顯示是否能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)選通，并且測(cè)試其選通時(shí)間是否為兩秒，即電路的555發(fā)生頻率以及分頻部分是否能出來(lái)正確的選頻頻率。3、觀察數(shù)字顯示器，對(duì)比其顯示的頻率與測(cè)量的方波頻率誤差是否在5%以內(nèi)，否則調(diào)節(jié)555定時(shí)器。3.2 調(diào)節(jié)過(guò)程以及出現(xiàn)問(wèn)題1、波形發(fā)生器波分調(diào)節(jié)：在設(shè)計(jì)電路時(shí)，我們?cè)谡也òl(fā)生器部分實(shí)用了滑動(dòng)變阻器R

7、W，調(diào)節(jié)電位器RW可以改變負(fù)反饋深度，以達(dá)到振蕩的振幅條件按和改善波形的目的。一開(kāi)始電路出現(xiàn)不起振現(xiàn)象，通過(guò)增大RW，使電路起振。由于理論計(jì)算電阻阻值與實(shí)際電阻阻值有一定出入，波形有所失真，我們通過(guò)改變RW以及重新連接部分電阻電容，減小了反饋電阻RF，解決了正弦波失真的問(wèn)題。而在方波和三角波發(fā)生器部分，我們采用了實(shí)值電阻，因此方波三角波的頻率不可調(diào)，通過(guò)理論計(jì)算以及仿真實(shí)驗(yàn)，正確選擇了電阻阻值，方波與三角波波形穩(wěn)定，幅值能達(dá)到要求。2、選通電路部分：在仿真設(shè)計(jì)的時(shí)候我們采用的選通開(kāi)關(guān)為4066，并采用74LS161為555產(chǎn)生的時(shí)序選通信號(hào)進(jìn)行分頻，由于實(shí)驗(yàn)芯片使用限制，我們用74LS90替換

8、了74LS161。通過(guò)實(shí)際連接電路進(jìn)行調(diào)試發(fā)現(xiàn)4066芯片無(wú)法在次電路中進(jìn)行選通，后通過(guò)查閱資料更改選通開(kāi)關(guān)為4052，調(diào)整了線路連接后經(jīng)測(cè)試能正常使用。后因?yàn)榕c門電路芯片74LS09對(duì)波形輸出有一定影響，我們對(duì)方案中實(shí)用的74LS09用與非門電路4011和非門電路74LS04進(jìn)行替換。3、計(jì)頻電路部分：在計(jì)頻電路中，曾一直出現(xiàn)不能計(jì)頻或計(jì)頻錯(cuò)誤現(xiàn)象，通過(guò)用萬(wàn)用表測(cè)試檢測(cè)出計(jì)頻部分74LS90輸出處沒(méi)有高電平出現(xiàn)，后經(jīng)過(guò)調(diào)試和檢查線路，以及更改芯片的選用，得到了正確的計(jì)頻顯示。4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析 4.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果電路板經(jīng)過(guò)幾番調(diào)試之后，大致能按照理論結(jié)果運(yùn)行。但后來(lái)發(fā)現(xiàn)電路出現(xiàn)一些問(wèn)題，首先是

9、分頻不正確。經(jīng)過(guò)檢查才發(fā)現(xiàn)原來(lái)是沒(méi)有接5V電源。其次是計(jì)頻電路無(wú)法計(jì)頻，原因是計(jì)頻的74LS90沒(méi)有脈沖導(dǎo)致不能運(yùn)行。經(jīng)過(guò)幾番檢查和分析，才發(fā)現(xiàn)是之前的與門芯片無(wú)法進(jìn)行與運(yùn)算，因此輸出沒(méi)有高電平，導(dǎo)致74LS90沒(méi)有脈沖。我們就將與門電路用與非門電路替換，將輸出再經(jīng)過(guò)一次非門給計(jì)頻脈沖。在波形發(fā)生器部分，總體來(lái)說(shuō)是可以的，在示波器上都能顯示出來(lái)。不足之處在于方波的占空比不是正好的一比一，這主要是電阻和滑動(dòng)變阻器沒(méi)有控制好。三角波和正弦波都挺好，均沒(méi)有出現(xiàn)失真現(xiàn)象。三種輸出波形的幅值和頻率均符合要求和設(shè)計(jì)。分頻部分也十分完好，經(jīng)過(guò)選通之后，每?jī)擅腌娸敵鲆环N波形。計(jì)頻部分有些缺憾，我們的方波頻率大

10、致為668，數(shù)顯出來(lái)的卻是2669，千位輸出應(yīng)為0，輸出卻是2，經(jīng)幾番檢測(cè)和分析，仍沒(méi)找出問(wèn)題的所在，這是此次實(shí)習(xí)中最突出的問(wèn)題。 圖9： 實(shí)踐實(shí)驗(yàn)結(jié)果方波 圖10：實(shí)踐實(shí)驗(yàn)結(jié)果三角波 圖11：實(shí)踐實(shí)驗(yàn)結(jié)果正弦波 4.2 實(shí)驗(yàn)分析電路中出現(xiàn)問(wèn)題主要有以下三方面的問(wèn)題：1、電路中接線是否正確，接線的正確與否是電路是否正確的第一保障。最主要的是各個(gè)芯片管腳間的接線、正負(fù)電源及地的接線。2、接線中是否有短路或者亂接通的現(xiàn)象。有時(shí)因?yàn)楹附拥膯?wèn)題，容易導(dǎo)致本不接連的導(dǎo)線連在一起，這樣的問(wèn)題不容易發(fā)現(xiàn)卻很重要。3、芯片是否能正常使用。有的芯片容易導(dǎo)致波形失真或改變波形的幅值頻率，這樣的芯片不適合使用，應(yīng)當(dāng)

11、換另一種型號(hào)的芯片。有的芯片則燒壞或不能使用。有時(shí)在檢測(cè)通路時(shí)，焊點(diǎn)的兩端是痛的，可管腳的兩端卻是不通的，這就是由于焊錫和導(dǎo)線沒(méi)有焊好。這種錯(cuò)誤非常常見(jiàn)也不易檢查出來(lái)。5 實(shí)習(xí)心得體會(huì)在為期一個(gè)月的實(shí)習(xí)中，嘗盡了酸甜苦樂(lè)，受益匪淺，也感受到了苦盡甘來(lái)帶來(lái)的喜悅。從拿到電路板的興奮，到波形失真的失望，再到錯(cuò)誤分頻時(shí)的惶恐，最后到實(shí)現(xiàn)電路的開(kāi)心。這其中的一點(diǎn)一滴無(wú)不緊扣我們的心弦。首先是在前期的設(shè)計(jì)電路中，開(kāi)始對(duì)電路的設(shè)計(jì)十分茫然，想的一些思路運(yùn)用到電路中十分繁瑣且難以實(shí)現(xiàn)。要進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，首先要通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，成功后才進(jìn)行實(shí)際接線。實(shí)習(xí)的初始階段，復(fù)習(xí)了學(xué)習(xí)過(guò)的multisim軟件的仿真應(yīng)用，并在

12、設(shè)計(jì)電路以及仿真檢測(cè)設(shè)計(jì)結(jié)果中充分應(yīng)用了multisim軟件。通過(guò)仿真軟件可以方便的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的結(jié)果預(yù)測(cè)以及錯(cuò)誤檢測(cè)。在multisim軟件上進(jìn)行了各部分設(shè)計(jì)仿真測(cè)試之后，我們最終確定了實(shí)驗(yàn)方案。在實(shí)際焊接電路板的過(guò)程中，出現(xiàn)了一些理論與實(shí)際的差異性錯(cuò)誤，在實(shí)際接線中有著各種各樣的條件限制，這就是出現(xiàn)在仿真成功后進(jìn)行接線時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題的主要原因，但通過(guò)不斷的調(diào)試與修改，我們解決了出現(xiàn)的問(wèn)題。而有一些在仿真中無(wú)法成功的電路接法，在實(shí)際中因?yàn)樵骷旧淼奶匦远軌虺晒?。所以，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮兩者的差異，從中選出最合適的方案。在這次實(shí)習(xí)過(guò)程中，我們最深刻的體會(huì)就是對(duì)出現(xiàn)問(wèn)題的解決，并充分利用書本知識(shí)，把所學(xué)的應(yīng)用于實(shí)際，培養(yǎng)自己的動(dòng)手能力，在解決問(wèn)題的過(guò)程中吸取教訓(xùn)。誤差分析：在multisim仿真實(shí)驗(yàn)與實(shí)際中有差別，根據(jù)方案的要求，調(diào)試過(guò)程