中国地质大学电路综合实习报告

电路综合实习报告姓名：学号：班级：组别：指导老师：王巍，郝国成，王瑾，闻兆海，张晓峰，王国洪，吴让仲,李杏梅中国地质大学（武汉）机械与电子信息学院通信工程专业1目录技能要求.......................................................................1一、函数发生器设计………………………………………21、实习内容及要求……………………………………...22、设计方案………………………………………...........23、调试过程与结果………………………………...........104、测试数据记录…………………………………...........11二、多功能数字钟设计……………………………………...121、实习内容及要求……………………………………...122、设计方案………………………………………...........133、调试过程与结果………………………………...........21三、自动量程转换电压表1、实习内容及要求……………………………………...222、设计方案………………………………………...........223、调试过程与结果………………………………...........324、测试数据记录…………………………………...........33四、实习总结………………………………………………...34五、参考文献………………………………………………...362技能要求：1、能使用EDA（电子设计自动化）软件进行电路绘制，如应用Protel软件绘制详细电路原理图。2、会查阅相关参考文献3、能够阅读英文器件数据手册，进行单元电路设计。4、在万用板上完成电路的焊接工作。学习和熟悉在万用板上进行电路焊接的方法和技术。5、掌握某些常用芯片的功能及引脚图6、具备元器件检测能力。7、具有装配、调试和指标测量的能力。能使用电子仪器（如直流电源，万用表，信号发生器，示波器等）对电路进行测试，能根据要求调试出较好的性能。8、掌握模拟电路、数字电路、单片机原理等课程的基本知识。9、会进行C语言和汇编语言编程。10、具备一定的分析、总结能力，写出一份较为完备的实习报告3一、函数发生器设计1、实习内容及要求：任务：一个电路同时产生正弦波、三角波、方波。①要求：1）正弦波幅度不小于1V；三角波不小于5V；方波不小于14V；2）频率可调，范围分为三段：10HZ—100HZ；100HZ—1KHZ；1KHZ—10KHZ。②主要性要求能：1）输出信号的幅度准确稳定2）输出信号的频率准确较稳定2、设计方案产生正弦波、方波、三角波的方案有多种，如先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可以先产生三角波—方波，再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波。方案1：正弦波方波Vo3RC桥式振荡电路Vo1迟滞比较器Vo2积分器4框图中第一部分单元电路为RC文氏电桥正弦波振荡电路。其输出的正弦波Vo1通过第二部分单元电路迟滞比较器变换为方波输出Vo2。第三部分单元电路为积分器，它将方波Vo2积分变换为三角波Vo3输出。方案2：将迟滞比较器与积分器首尾相连，构成方波-三角波产生器，然后将三角波用差动发达器变换为正弦波。三角波→正弦波的变换主要有差分放大器来完成。其设计框图如图：方案3：采用IC芯片8038设计的方案：ICL8038是性能优良的集成函数信号发生器芯片。8038在使用中可用单电源（+10V~+30V）供电，也可以用双电源（+5V~+15V）供电。频率的可调范围为0.001Hz-300kHz。输出矩形波的占空比q的调节范围为2%-98%，上升时间为180ns，下降时间为40ns。输出三角波的非线形小于0.05%，输出正弦波的失真度小于1%，8038为压控振荡器（VCO）或频率调制器（FM）。比较器积分器差分放大器5方案选择：差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高、抗干扰能力强等优点。特别是做直流放大器时，可以有效的抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。由于本实验要求最低频率为10Hz，并且变化的范围较大，因此方案一对于此试验无法满足此要求；对于方案三，由于芯片的造价太高，不实际，因此选用方案二比较合适。集成运放是一种高增益放大器，只要加入适当的反馈网络，利用正反馈原理，满足振荡条件，就可以构成方波-正弦波-三角波等各种振荡电路。但由于受集成运放带宽的限制，其产生的信号频率一般都在低频范围。故选用第二种方案。61)功能模块①方波—三角波产生电路上图所示为产生方波-三角波电路。工作原理如下：若a点短开，运算放大器A1与R1、R2及R3、RP1组成电压比较器，C1为加速电容，可加速比较器的翻转。由图分析可知比较器有两个门限电压运放A2与R4、RP2、C2及R5组成反相积分器，其输入信号为方波Uo1时，则输出积分器的电压为当Uo1=+VCC时当Uo1=-VEE时方波-三角波电路CCthVRPRRU1321CCthVRPRRU1322tCRPRUo214CC2)(VtCRPRUo214EE2)(VtUCRPRUood)(1121427可见积分器输入方波时，输出是一个上升速率与下降速率相等的三角波，其波形如图所示。A点闭合，即比较器与积分器首尾相连，形成闭环电路，则自动产生方波-三角波。方波-三角波的频率为：由上分析可知：（1）电位器RP2在调整方波-三角波的输出频率时，不会影响输出波形的幅度。（2）方波的输出幅度应等于电源电压。三角波的输出幅度应不超过电源电压。电位器RP1可实现幅度上午微调，但会影响波形的频率。②正弦波产生电路三角波→正弦波的变换主要有差分放大器来完成。差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高、抗干扰能力强等优点。特别是做直流放大器时，可以有效的抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。波形变换的原理是利用差分放大器传输特性的非线性。CC1322VRPRRUmo214213)(4CRPRRRPRf比较器电压传输特性方波-三角形波8（1）传输特性曲线越对称，线性区越窄越好；（2）三角波的幅度Um应正好使晶体管接近饱和区或截止区。图2.3.2.2b为三角波→正弦波的变换的电路。其中RP1调节三极管的幅度，RP2调整电路的对称性，其并联电阻RE2用来减少差分放大器的线性区。电容C1、C2、C3为隔直电容，C4为滤波电容，以减少滤波分量，改善输出波形。比较器A1与积分器A2的元件参数计算如下：由于因此取R3=10kΩ,则R3+RP1=30kΩ，取R3=20kΩ,RP1为47kΩ的电位器。取平衡电阻R1=R2//（R3+RP1）≈10kΩ。CC1322VRPRRUmo31124Vcco2m132URPRR三角波—正弦波变换电路9因为当1Hz≤f≤10Hz时，取C2=1μF，则R4+RP2=（75~7.5）kΩ，取5.1kΩ，RP2为100kΩ电位器。当19Hz≤f≤100Hz，取C2=0.01μF以实现频率波段的转换，R4、RP2的值不变。取平衡电阻R5=10kΩ。三角波→正弦波变换电路的参数选择原则是：隔直电容C3、C4、C5要取得大，因为输出频率较低，取C3=C4=C5=470μF，滤波电容C6一般为几十皮法至0.1μF。RE2=100Ω与RP4=100Ω，相并联，以减少差分放大器的线性区。差分放大器的静态工作点可通过观测传输特性曲线，调整RP4及电阻R’确定。2）总电路图（方波—三角波—正弦波产生电路）214213)(4CRPRRRPRfvo1+12V13124R320k–12V47k10kR22R110k1RP2R45.1k100k76R510kA1A294C110F＋＋SC21F+12Vvo210＋C3470FRP347k＋C4470FRB16.8kT1RC110k+12VRC210kC6*0.1FC5＋470Fvo3RB2T26.8k100RP4RE2100RE32kT3T4RE42kR8kBG319–12VA74712A74712–12VRP1A1A2*－＋–+103）引脚图LM7414）元件清单名称型号数量直流稳压电源1台双踪示波器1台万用表1只运算放大器LM7412片电位器50K2只100K1只100Ω1只电阻20K1只10k5只8K1只6.8K2只5.1K1只2k2只100Ω1只电容470uF3只10uF1只1uF1只0.1uF2只0．01uF1只三极管90134只万用板1块导线1.若干113、调试过程与结果①方波—三角波的调试由于比较器A1与积分器A2组成正反馈闭环电路，同时输出方波与三角波，这两个单元电路可以同时安装。需要注意的是，安装电位器RP1与RP2之前，要先将其调整到设计值，如设计举例题中，应先使RP1=10KΩ，RP2取（2.5~70）Ω内的任一阻值,否则电路可能会不起振.只要电路接线正确,上电后,U01的输出为方波,U02的输出为三角波,微调RP1,使三角波的输出幅度满足设计指标要求,调节RP2,则输出频率在对应波段内连续可变.②正弦波调试装调三角波-正弦波变换电路，其中差分放大器可利用课题三设计完成的电路。电路的调试步骤如下：经电容C4输入差模信号电压uid=500mV，fi=100Hz的正弦波。调节RP4及电阻R*，使传输特性曲线对称。再逐渐增大uid，直到传输特曲线形状如图3-73所示，记下此时对应的uid，即uidm值。移去信号源，再将C4左端接地，测量差分放大器的静态工作点I0、Uc1、Uc2、Uc3、Uc4。将RP3与C4连接，调节RP3使三角波的输出幅度经RP3后输出等于uidm值，这时U03的输出波形应接近正弦波，调整C6大小可以改善输出波形。如果U03的波形出现如图1所示的几种正弦波失真，则应调整和修改电路参数，产生失真的原因及采取的相应措施有：①钟形失真，如图1.2（a）所示，传输特性曲线的线性区太宽，应减小RE2。②波圆顶或平顶失真，如图1.2（b）如示，传输特性曲线对称性差，工作点Q偏上或偏下，应调整电阻R*。③非线性失真如图1.2（c）所示，三角波的线性度较差引起的非线性失真，主要受运放性能的影响。可在输出端加滤波网络（如C6=0.1mF）改善输出图1.2几种波形的失真124、测试数据记录在各个波形都不失真的情况下，得到下列测试结果：初始值电容大小C1=10uC2=1u波形峰峰值频率峰峰值频率方波10.5V20.8Hz10.5V18.8Hz三角波6.0V20.8Hz24.6V18.8Hz正弦波0.58V20.8Hz0.58V18.8Hz（Vcc+=11.9VVcc-=-11.8V）测量值电容大小C1=10uC2=1u波形峰峰值范围频率范围峰峰值范围频率范围方波10.5V0.45~33Hz10.5V4.15~30.2Hz三角波5.5～16V9.9~32.0Hz16.0～45.0V4.13~30.2Hz正弦波0.24～0.6V10.5~32.0Hz0.4～0.55V50~30.2Hz13二、多功能数字钟设计1、实习内容及要求1）学习要求掌握数字电路系统的设计方法、装调技术及数字钟的功能扩展电路的设计。2）基本功能准确计时；以数字形式显示时、分、秒；小时的计时要求为“24进制”，分、秒计时要求为60进制；能够校正时间。3）扩展功能定时（闹时）控制，时间可自行设定；仿广播电台整点报时；报整点时数；142、设计方案1）数字钟组成系统框图2）设计总体思路和原理如上图所示，数字钟电路系统由主体电路和扩展电路两大部分组成。其中主体电路完成数字钟的基本功能，扩展电路完成数字钟的扩展功能：报时和定时功能。该数字钟系统的工作原理是：振荡器产生稳定的高频脉冲信号,作为数字钟的时间基准,然后经过分频器输出标准秒脉冲。秒计数器满60后向分计数器进位,分计数器满60后向小时计数器进位,小时计数器按照“24翻1”规律计数。计数器的输出分别经译码器送显示器显示。计时出现误差