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目录i韶关学院课程设计说明书(论文)设计题目:波形发生器设计课程名称:电子技术课程设计学生姓名:黄明高学号:12101071053院系:物理与机电工程学院专业班级:12电子2班指导教师姓名及职称:洪远泉实验师起止时间:2014年3月——2014年6月课程设计评分:(教务处制)目录ii目录1课题任务(一级标题,黑体,三号)..........................................................错误!未定义书签。2电路设计原理.................................................................................................错误!未定义书签。2.1脉冲波形设计原理................................................................................错误!未定义书签。2.2锯齿波形设计原理...............................................................................................................32.3正弦波形1设计原理...........................................................................................................32..4正弦波形2设计原理…………………………………………………………………..43PCB电路板制作...........................................................................................................................63.1DXP2004软件简介..............................................................................................................63.2原理图设计...........................................................................................................................63.3元件库设计...........................................................................................................................63.4四位加法器PCB板图设计..................................................................................................73.5腐蚀加工与PCB板直观检查..............................................................................................73.6焊接与通电前测试...............................................................................................................74常见故障分析................................................................................................................................74.1PCB板电源与地线短路.......................................................................................................84.2无法实现正弦波的输出.....................................................................................................84.3锯齿波幅度值偏大...............................................................................................................85总结.................................................................................................................错误!未定义书签。附录...........................................................................................................................错误!未定义书签。附录A:仿真电路图…………………………………………………………………………………8附录B:电路原理图..........................................................................................................................9附录C:PCB电路板图.....................................................................................................................9附录D:实物照片...........................................................................................................................10目录iii波形发生器设计专业班级:12电子2班学生姓名:黄明高指导老师:洪远泉(实验师)1课题任务使用555芯片和一个通用四运放LM324芯片,设计制作一个频率可变的同时输出脉冲波,锯齿波,正弦波1,正弦波2的波形产生电路。设计制作要求如下:1同时四通道输出,每通道输出脉冲波,锯齿波,正弦波1,正弦波2中的一种波形,每通道输出的负载电阻均为560欧姆。2四种波形的频率关系为1:1:1:3.脉冲波,锯齿波,正弦波1输出频率范围为8KHz~10KHz,输出电压幅度峰峰值为1V;正弦波2输出频率范围为24KHz~30KHz,输出电压幅度峰峰值为9V。脉冲波,锯齿波,正弦波输出波形无明显失真。频率误差不大于10%;通道内输出电压幅度值误差不大于5%。脉冲波占空比可调节。3电源只能选用+10V单电源,由稳压电源供给。4要求预留脉冲波,锯齿波,正弦波1,正弦波2的电源的测试端子。5每通道输出的负载电阻600欧姆应标示清楚,置于明显位置,便于检查。总体设计结构如下图所示:目录iv2电路设计原理2.1脉冲波形设计原理电路刚通电时,由于电容C上的电压不能突变,为0V,则555的2脚、6脚电压也为0,而比较器C1的正端(5脚)电压固定在2VCC/3的阀值上,比较器C2的负端电压固定在VCC/3的阀值上。因此,UC<VCC/3,R1=1,S=0,3脚输出高电平,三极管T截止。通电之后,电源VCC通过电阻R1、R2对电容C充电,2脚与6脚的电压Uc逐渐上升。当Uc>Vcc/3时,R=1,S=1,输出维持不变。Uc>2Vcc/3时,R=0,S=1,3脚输出低电平,三极管T导通,此时电容通过电阻R2、三极管ce极放电,Uc电压下降。电容放电一段时间后,电压下降到Uc<Vcc/3时R=1,S=0,3脚又输出高电平,三极管T截止,电源通过R1、R2对电容C充电。电路输出的脉冲Vo的高电平持续时间tpH跟电容C的充电速度有关。根据暂态电路的定律,电源Vcc通过电阻R1、R2对C充电的电压大小计算公式为:Uc(t)=Uc(∞)+[Uc(0+)-Uc(∞)]e-t/τ=Ucc(1-e-t/τ),τ=(R1+R2)CUcc/3=Ucc(1-e-t/τ),解得t1=τ(ln3-ln2)2Ucc/3=Ucc(1-e-t/τ),解得t2=τln3Tph=t2-t1=τln2=0.693(R1+R2)C同理,电路输出的脉冲v0的低电平持续时间tPL跟电容C对电阻R2的放电速度有关。放电电压的计算公式为:Uc(t)=2Ucc/3e-t/τ,τ=R2C电容上的电压从2Vcc/3放到Vcc/3的时间为tPL=τln2=0.693R2C因此,多谢振荡器的周期T=TPH+TPL=ln2(R1+2R2)C=0.693(R1+2R2)C目录v频率:F=1/0.693(R1+2R2)C=1.44/(R1+2R2)CHZ2.2锯齿波形设计原理如图所示是由NE555定时器、运算放大器、稳压二极管等构成的锯齿波发生器电路。采用NE555对定时电容进行恒流充电,就可产生锯齿波。锯齿波的周期与振幅是通过改变NE555片内复位检测用比较器的比较电平而改变的。若NE555复位检测比较器的比较电平为Uc,VDz的稳定电压为Uz,则从外部触发开始到复位检测的时间t为t=(Uc/Uz)R3C1。从外部触发开始,NE555的输出在t期间保持高电平,t可用做定时时间。由运算放大器A1构成的跟随器采用自举方式,C1的充电电流由稳压二极管VDz和电阻R3决定。电路中,通过稳压二极管不同的稳压值来改变锯齿波的周期,也可通过改变参数R3或C1的值改变锯齿波的周期,但同时要考虑运算放大器的动态范围,否则,波形会失真。2.3正弦波1设计原理低通滤波器的设计框图:目录vi有源滤波器的快速设计:(1)根据截止频率fc,选择电容C(单位为uF),满足下式:K=100/fcC注意K值不能太大,否则会使得电阻的取值较大,从而使引入的误差增大,通常取1<K≤10。同时,恰当选择K值,使得电容C的取值容易实现。例如,要设计一个9K的低通滤波器,K=1时,C=0.011111uF;K=2,C=0.005566uF;K=3,C=0.003704uF;K=4,C=0.002778uF;K=5,C=0.002222uF;K=6,C=0.001852uF;K=7,C=0.001587uF;K=8,C=0.001389uF;K=9,C=0.001111uF。可以选择K=5,用瓷片电容222(0.0022uF)代替。从设计表中查出与Av对应的电容值,及K=1时的电阻值。再将这些电阻值乘以参数K,得到电阻的设计值。实验调整修改电容、电阻值,测量滤波器的性能参数,绘制幅频特性曲线。ω∧2=1/R2R3CC1,Q=0.0707,AV=-R2/R12.4正弦波2的设计原理有源带通滤波器的设计框图:目录vii有源滤波器的快速设计:(1)根据截止频率fc,选择电容C(单位为uF),满足下式:K=100/fcC注意K值不能太大,否则会使得电阻的取值较大,从而使引入的误差增大,通常取1<K≤10。同时,恰当选择K值,使得电容C的取值容易实现。例如,要设计一个9K的低通滤波器,K=1时,C=0.011111uF;K=2,C=0.005566uF;K=3,C=0.003704uF;K=4,C=0.00
本文标题:波形发生器设计报告
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