系部:歌爾科技學(xué)院 專業(yè): 班級(jí):2013級(jí)1班指導(dǎo)教師:年月日 3硬件電路設(shè)計(jì)4? 5、1系統(tǒng)組成框圖21?5。2元件清單 13 6。1。1按裝方波——三角波產(chǎn)生電路41?6、1。2調(diào)試方波——三角波產(chǎn)生電路 14 6。2、1按裝三角波——正弦波變換電路 146、2、2調(diào)試三角波——正弦波變換電路41? 6。2、4調(diào)試中遇到得問題及解決得方法5?1 8.2用mulstisim12設(shè)計(jì)得三角波仿真電路圖如圖8－38?18、4電源參考電路圖02?1設(shè)計(jì)任務(wù)與要求(1)555定時(shí)器構(gòu)成得方波發(fā)生器電路輸出頻率范圍:輸出方波Vp_p〈=12v;輸出三角波Vp-p>0、2v;輸出正弦波Vp-p<1v;(2)寫出詳細(xì)得電路工作原理、參數(shù)計(jì)算;(4)仿真測試并記錄結(jié)果:A。輸出方波得仿真結(jié)果;B.輸出三角波得仿真結(jié)果;C.輸出正弦波得仿真結(jié)果;(5)設(shè)計(jì)以上電路工作電源:A。畫出電源電路圖;B。寫出電源電路工作原理、參數(shù)計(jì)算;2設(shè)計(jì)方案2、1設(shè)計(jì)思路2。1。1方案一原理框圖圖2-1方波、三角波、正弦波信號(hào)發(fā)生器得原理框圖首先由555定時(shí)器組成得多諧振蕩器產(chǎn)生方波,然后由積分電路將方波轉(zhuǎn)化為三角波,最后用低通濾波器將方波轉(zhuǎn)化為正弦波,但這樣得輸出將造成負(fù)載得輸出正弦波波形變形,因?yàn)樨?fù)載得變動(dòng)將拉動(dòng)波形得崎變。三角波積分電路三角波積分電路正弦波RC正弦波振蕩電路2。1、2方案二原理框圖方波方波電壓比較器圖2-2正弦波、方波、三角波信號(hào)發(fā)生器得原理框圖RC正弦波振蕩電路、電壓比較器、積分電路共同組成得正弦波—方波—三角波函數(shù)發(fā)生器得設(shè)計(jì)方法,電路框圖如上、先通過RC正弦波振蕩電路產(chǎn)生正弦波,再通過電壓比較器產(chǎn)生方波,最后通過積分電路形成三角波、此電路具有良好得正弦波與方波信號(hào)、但經(jīng)過積分器電路產(chǎn)生得同步三角波信號(hào),存在難度。原因就是積分器電路得積分時(shí)間常數(shù)就是不變得,而隨著方波信號(hào)頻率得改變,積分電路輸出得三角波幅度同時(shí)改變。若要保持三角波幅度不變,需同時(shí)改變積分時(shí)間常數(shù)得大2.2函數(shù)發(fā)生器得選擇方案函數(shù)發(fā)生器一般就是指能自動(dòng)產(chǎn)生正弦波、三角波、方波及鋸齒波、階梯波等電壓波形得電路或儀器。根據(jù)用途不同,有產(chǎn)生三種或多種波形得函數(shù)發(fā)生器,使用得器件可以就是分立器件(如低頻信號(hào)函數(shù)發(fā)生器S101全部采用晶體管),也可以采用集成電路(如單片函數(shù)發(fā)生器模塊8038)。為進(jìn)一步掌握電路得基本理論及實(shí)驗(yàn)調(diào)試技術(shù),本課題未采用單片函數(shù)發(fā)生器模塊8038。方案一得電路結(jié)構(gòu)、思路簡單,運(yùn)行時(shí)性能穩(wěn)定且能較好得符合設(shè)計(jì)要求,且成本低廉、調(diào)整方便,關(guān)于輸出正弦波波形得變形,可以通過可變電阻得調(diào)節(jié)來調(diào)整。而方案二,關(guān)于三角波得缺陷,不就是能很好得處理,且波形質(zhì)量不太理想,且頻率調(diào)節(jié)不如方案一簡單方便。綜上所述,我們選擇方案一。2、3實(shí)驗(yàn)器材電阻,555定時(shí)器,滑動(dòng)變阻器,電容,電解電容,二極管,晶體管,示波器,741及導(dǎo)線若干。主要芯片得作用:(1)555定時(shí)器:產(chǎn)生方波;3?硬件電路設(shè)計(jì)3.1555定時(shí)器得介紹555定時(shí)器就是一種應(yīng)用極為廣泛得中規(guī)模集成電路、該電路使用靈活、方便,只需外接少量得阻容元件就可以構(gòu)成單穩(wěn)、多諧與施密特觸發(fā)器。因而廣泛用于信號(hào)得產(chǎn)生、變換、控制與檢測、目前生產(chǎn)得定時(shí)器有雙極型與CMOS兩種類型,其型號(hào)分別有NE555(或5G555)與C7555等多種。它們得結(jié)構(gòu)及工作原理基本相同。通常,雙極型定時(shí)器具有較大得驅(qū)動(dòng)能力,而CMOS定時(shí)器具有低功耗、輸入阻抗高等優(yōu)點(diǎn)、555定時(shí)器工作得電源電壓很寬,并可承受較大得負(fù)載電流。雙極型定時(shí)器電源電壓范圍為5~16V,最大負(fù)載電流可達(dá)200mA;CMOS定時(shí)器電源電壓范圍為318V,最大負(fù)載電流在4mA以下、3.2電路組成(1)圖3—2,圖3-3為555集成定時(shí)器555定時(shí)器得內(nèi)部邏輯圖與引腳圖,其由五個(gè)組成:(2)由三個(gè)阻值為5kΩ得電阻組成得分壓器;(3)兩個(gè)電壓比較器C1與C2:3-1電氣原理圖v+＜v－,vo=0。(4)放電三極管T及緩沖器G圖3—2555定時(shí)器內(nèi)部邏輯圖圖3－3引腳圖3。3引腳得作用1引腳:接地端,與地相接;2引腳:觸發(fā)輸入端;4引腳:RD復(fù)位端:當(dāng)端接低電平,則時(shí)基電路不工作,此時(shí)不論、TH處于何電平,時(shí)基電路輸出為“0",該端不用時(shí)應(yīng)接高電平。5引腳:電壓控制端;若此端外接電壓,則可改變內(nèi)部兩個(gè)比較器得基準(zhǔn)電壓,當(dāng)該端不用時(shí),應(yīng)將該端串入一只0.01μF電容接地,以防引入干擾。7引腳:放電端;8引腳:電源輸入端。外接電源VCC,雙極型時(shí)基電路VCC得范圍就是4。5~16V,CMOS型時(shí)基電路VCC得范圍為3~18V。一般用5V。3。4基本功能當(dāng)5腳懸空時(shí),比較器C1與C2得比較電壓分別為ccV32與ccV31vIvICCRS發(fā)器被臵0,放電三極管T導(dǎo)通,輸出端vO為低電平、(2)當(dāng)vI1＜,vI2＜時(shí),比較器C1輸出高電平,C2輸出低電平,基本RS觸發(fā)器被臵1,放電三極管T截止,輸出端vO為高電平、(3)當(dāng)vI1<,vI2＞時(shí),比較器C1輸出高電平,C2也輸出高電平,即基本RS觸發(fā)器R=1,S＝1,觸發(fā)器狀態(tài)不變,電路亦保持原狀態(tài)不變。由于閾值輸入端(vI1)為高電平(＞)時(shí),定時(shí)器輸出低電平,因此也將該端稱為高觸發(fā)端(TH)、因?yàn)橛|發(fā)輸入端(vI2)為低電平(＜)時(shí),定時(shí)器輸出高電平,因此也將該端稱為低觸發(fā)端(TL)、如果在電壓控制端(5腳)施加一個(gè)外加電壓(其值在0~VCC之間),比較器得參考電壓將發(fā)生變化,電路相應(yīng)得閾值、觸發(fā)電平也將隨之變化,并進(jìn)而影響電路得工作狀態(tài)。另外,RD為復(fù)位輸入端,當(dāng)RD為低電平時(shí),不管其她輸入端得狀態(tài)如何,輸出vo為低電平,即RD得控制級(jí)別最高。正常工作時(shí),一般應(yīng)將其接高電平。555定時(shí)器功能如表3—1表3－1555定時(shí)器功能表清零清零端高觸發(fā)端地觸發(fā)端Q放電管功能0××0導(dǎo)通直接清零101×保持保持1101截止1001截止1110導(dǎo)通清零4主要參數(shù)計(jì)算與分析4。1由555定時(shí)器產(chǎn)生方波高電平、周期性得方波,其頻率為f＝1/(tPL+tPH)≈1。43/[(R1+R2)*C1]圖4－2電路得電壓波形圖4、2由方波輸出為三角波圖4－3三角波得產(chǎn)生電路圖4—4輸入及輸出電壓波形時(shí),便成為三角波。4.3由三角波輸出正弦波圖4—5正弦波得產(chǎn)生電路如果Uid為三角波,設(shè)表達(dá)式為T——三角波得周期、為使輸出波形更接近正弦波,區(qū)越窄越好、器得線性區(qū)、5軟件設(shè)計(jì)5、1系統(tǒng)組成框圖名名稱555定時(shí)器運(yùn)算放大器可調(diào)電阻三極管電解電容二極管555定時(shí)器方波數(shù)量1174412序號(hào)12345678絡(luò)大電路三角波正弦波圖5－1總體框圖5.2元件清單表5－1電路圖中得所有元件6調(diào)試過程6、1方波—－-三角波發(fā)生電路得安裝與調(diào)試6。1.1按裝方波——三角波產(chǎn)生電路(2)分別把各電阻放入適當(dāng)位置,尤其注意電位器得接法;(3)按圖接線,注意直流源得正負(fù)及接地端。6、1、2調(diào)試方波—-三角波產(chǎn)生電路(1)接入電源后,用示波器進(jìn)行雙蹤觀察;(2)調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R8,使三角波得幅值滿足指標(biāo)要求;(3)調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R5,微調(diào)波形得頻率;(4)觀察示波器,各指標(biāo)達(dá)到要求后進(jìn)行下一部按裝。6、2三角波－－—正弦波轉(zhuǎn)換電路得安裝與調(diào)試6。2.1按裝三角波——正弦波變換電路(1)在面包板上接入差分放大電路,注意三極管得各管腳得接線;(2)搭生成直流源電路,注意各相關(guān)得阻值選取;(3)接入各電容及電位器,注意濾波電容得選取;(4)按圖接線,注意直流源得正負(fù)及接地端。6、2、2調(diào)試三角波——正弦波變換電路(1)接入直流源后,把C5接地,利用萬用表測試差分放大電路得靜態(tài)工作點(diǎn);(3)測試V3、V4得電容值,使其滿足實(shí)驗(yàn)要求;(4)在C5端接入信號(hào)源,利用示波器觀察,逐漸增大輸入電壓,當(dāng)輸出波形剛好不失真時(shí)記入其最大不失真電壓;6。2。3總電路得安裝與調(diào)試(1)把兩部分得電路接好,進(jìn)行整體測試、觀察(2)針對(duì)各階段出現(xiàn)得問題,逐各排查校驗(yàn),使其滿足實(shí)驗(yàn)要求,即使正弦波得峰峰值大于1V、6。2。4調(diào)試中遇到得問題及解決得方法(1)方波-三角波-正弦波函數(shù)發(fā)生器電路就是由三級(jí)單元電路組成得,在裝調(diào)多級(jí)電路時(shí)通常按照單元電路得先后順序分級(jí)裝調(diào)與級(jí)聯(lián)。(2)調(diào)試時(shí)沒有波形出現(xiàn)。用萬用表測量各個(gè)結(jié)點(diǎn)就是否有電流通過,以便檢查電路連接就是否正常。(3)調(diào)節(jié)電位器時(shí),波形得沒有任何變化、可能就是電位器得連接方法有問題,也可能就是電位器本身無法調(diào)節(jié)。7?結(jié)論為期兩個(gè)星期得課程設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束,在這兩星期得學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)、焊接過程中我們感觸頗深。使我們對(duì)抽象得理論有了具體得認(rèn)識(shí)。通過對(duì)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器得設(shè)計(jì),我們掌握了常用元件得識(shí)別與測試;熟悉了常用得儀器儀表;了解了電路得連接、焊接方法;以及如何提高電路得性能等等。通過對(duì)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器得設(shè)計(jì),我們還深刻認(rèn)識(shí)到了“理論聯(lián)系實(shí)際”得這句話得重要性與真實(shí)性、而且通過對(duì)此課程得設(shè)計(jì),我們不但知道了以前不知道得理論知識(shí),而且也鞏固了以前知道得知識(shí)。最重要得就是在實(shí)踐中理解了書本上得知識(shí),明白了學(xué)以致用得真諦。也明白老師為什么要求我們做好這個(gè)課程設(shè)計(jì)得原因。她就是為了教會(huì)我們?nèi)绾芜\(yùn)用所學(xué)得知識(shí)去解決實(shí)際得問題,提高我們得動(dòng)手能力。在整個(gè)設(shè)計(jì)到電路得焊接以及調(diào)試過程中,我們感覺調(diào)試部分就是最難得,因?yàn)槟碚撚?jì)算得值在實(shí)際當(dāng)中并不一定就是最佳參數(shù),我們必須通過觀察效果來改變參數(shù)得數(shù)值以期達(dá)到最好、而參數(shù)得調(diào)試就是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)得積累過程,沒有經(jīng)驗(yàn)就是不可能在短時(shí)間內(nèi)將其完成得,而這個(gè)可能也就是老師要求我們加以提高得一個(gè)重要方面吧！其次,這次課程設(shè)計(jì)提高了我們團(tuán)隊(duì)合作水平,使我們配合更加默契,體會(huì)了在接好電路后測試出波形得那種喜悅,體會(huì)到成功來自于汗水,體會(huì)到成果得來之不在實(shí)驗(yàn)過程中,我們遇到了不少得問題。比如:波形失真,甚至不出波形這樣得問題。在老師與同學(xué)得幫助下,把問題一一解決,那種心情別提有多高興啦。實(shí)驗(yàn)中暴露出我們?cè)诶碚搶W(xué)習(xí)中所存在得問題,有些理論知識(shí)還處于懵懂狀態(tài),老師們不厭其煩地為我們調(diào)整波形,講解知識(shí)點(diǎn),實(shí)在令我感動(dòng)。還有就就是在實(shí)驗(yàn)中,好多同學(xué)被電烙鐵燙傷了,這不得不讓我們想起安全問題,所以在以后得實(shí)驗(yàn)中我們應(yīng)該注意安全,特別就是在特殊得地方或者使用特殊工具時(shí),如電烙鐵,一定要特別注意,不讓危險(xiǎn)事故發(fā)生。還有值得我們自豪得就就是我們得線路連得橫豎分明,簡直就就是藝術(shù),當(dāng)然,我們也有很多不足得地方,浪費(fèi)了很多材料,錫焊還不就是很會(huì)用,焊接得很粗糙。最后用一句話來結(jié)束吧:“實(shí)踐就是檢驗(yàn)真理得唯一標(biāo)準(zhǔn)”。8附錄8.1用mulstisim12設(shè)計(jì)得方波仿真電路圖如圖8—1圖8—1由555定時(shí)器組成得多諧振蕩器產(chǎn)生方波方波仿真結(jié)果如圖8-2圖8—2方波得仿真圖8。2用mulstisim12設(shè)計(jì)得三角波仿真電路圖如圖8—3圖8-3由積分電路將方波轉(zhuǎn)化為三角波三角波仿真結(jié)果如圖8-4圖8-4三角波得仿真圖8、3用mulstisim12設(shè)計(jì)得正弦波仿真電路圖如圖8—5圖8-5正弦波得仿真正弦波仿真結(jié)果如圖8－6圖8-6正弦波得仿真圖8.4電源參考電路圖圖18電源電路?參考文獻(xiàn)[1]王傳昌、高分子化工得研究對(duì)象[J]。天津大學(xué)學(xué)報(bào),19