課程設(shè)計(jì)----寬度可調(diào)的矩形波發(fā)生器.docx

課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 題 目: 寬度可調(diào)的矩形波發(fā)生器 初始條件：本課程設(shè)計(jì)，要求用使用Proteus仿真軟件進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真。 要求完成的主要任務(wù): （包括課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)要求，以及說(shuō)明書(shū)撰寫等具體要求）1、課程設(shè)計(jì)工作量：1周內(nèi)完成對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、仿真。2、技術(shù)要求：1）使用集成運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)一種寬度可調(diào)的矩形波發(fā)生器，進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，并說(shuō)明其工作原理。 2）要求學(xué)生主動(dòng)思考，自主發(fā)揮，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的特色功能。3、查閱至少5篇參考文獻(xiàn)。按武漢理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)工作規(guī)范要求撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)。全文用A4紙打印，圖紙應(yīng)符合繪圖規(guī)范。提交報(bào)告的主要內(nèi)容：（使用Proteus 7.5 sp3）1) 題目2) 仿真所完成的主要功能和特色簡(jiǎn)介摘要（特別是自己擴(kuò)展的功能，根據(jù)特色功能評(píng)優(yōu)）3) Proteus仿真的基本流程4) 所使用芯片以及引腳功能簡(jiǎn)介（需要提供對(duì)應(yīng)芯片DataSheet的下載鏈接）5) 設(shè)計(jì)方案與工作原理，給出仿真電路圖6) 實(shí)驗(yàn)記錄與結(jié)果分析時(shí)間安排：1） 2011 年 7 月 910 日， 查閱相關(guān)資料，學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)原理。2） 2011 年 7 月 1112 日， 方案選擇和電路設(shè)計(jì)仿真。3） 2011 年 7 月 13 日， 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)撰寫。4） 2011 年 7 月 14 日 上交報(bào)告，同時(shí)進(jìn)行答辯。指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日目錄摘要11 Proteus 簡(jiǎn)介12 電路原理分析及設(shè)計(jì)2 2.1 原理分析2 2.2 電路設(shè)計(jì)33 仿真分析及拓展5 3.1 仿真的建立5 3.2 結(jié)果分析6 3.3 拓展部分84 心得與體會(huì)9參考文獻(xiàn)1013武漢理工大學(xué)基礎(chǔ)強(qiáng)化訓(xùn)練課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1 Proteus 簡(jiǎn)介Proteus是一款非常強(qiáng)大的仿真軟件，可以以虛代實(shí)、以軟代硬，獨(dú)立建立一個(gè)完善的虛擬實(shí)驗(yàn)室。代替了在實(shí)驗(yàn)室和教室里的以實(shí)物進(jìn)行實(shí)踐的方式，可以在計(jì)算機(jī)上學(xué)習(xí)電工基礎(chǔ)，模擬電路、數(shù)字電路、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)等課程，并進(jìn)行電路設(shè)計(jì)、仿真、調(diào)試等。是工作、學(xué)習(xí)上難得的工具軟件。Proteus軟件提供多達(dá)30多個(gè)元件庫(kù)，元件涉及到數(shù)字和模擬、交流和直流等，有RAM、ROM、鍵盤、馬達(dá)、LED、LCD、AD/DA等等，編譯方面支持Keil和MPLAB等編譯器。它的功能強(qiáng)大，集電路設(shè)計(jì)、制版及仿真等多種功能于一身，不僅能夠?qū)﹄姽ぁ㈦娮蛹夹g(shù)學(xué)科涉及的電路進(jìn)行設(shè)計(jì)與分析，還能夠?qū)ξ⑻幚砥鬟M(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真，也能仿真單片機(jī)外圍電路或沒(méi)有單片機(jī)參與的其它電路的工作情況。它還提供多種現(xiàn)實(shí)存在的虛擬儀器，這些儀表有極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗，盡可能減少儀器對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。本次設(shè)計(jì)便是運(yùn)用了該軟件進(jìn)行仿真，簡(jiǎn)單實(shí)用。2 電路原理分析及設(shè)計(jì)2.1 原理分析寬度可調(diào)的矩形波發(fā)生器可由方波發(fā)生器改進(jìn)而來(lái)，因?yàn)榫匦尾妷褐挥袃煞N狀態(tài)，不是高電平，就是低電平，所以電壓比較器是它的重要組成部分；因?yàn)楫a(chǎn)生振蕩，就是要求輸出的兩種狀態(tài)自動(dòng)地相互轉(zhuǎn)換，所以電路中必須引入反饋；因?yàn)檩敵鰻顟B(tài)應(yīng)按一定的時(shí)間間隔交替變化，即產(chǎn)生周期性變化，所以電路中要有延遲環(huán)節(jié)來(lái)確定每種狀態(tài)維持的時(shí)間，即RC 積分電路。而要求能夠?qū)挾瓤烧{(diào)，就要設(shè)法改變充、放電時(shí)間常數(shù)，即可實(shí)現(xiàn)矩形波寬度可調(diào)，因此可以利用二極管的單向?qū)щ娦允狗e分電容C充電和放電的時(shí)間常數(shù)不等來(lái)實(shí)現(xiàn)。2.2 電路設(shè)計(jì)如圖2.1所示，為寬度可調(diào)的矩形波發(fā)生器設(shè)計(jì)圖：圖2.1 寬度可調(diào)的矩形波發(fā)生器設(shè)計(jì)圖工作原理：C充電時(shí)，充電電流經(jīng)R、電位器的上半部、二極管D4；C放電時(shí)，放電經(jīng)R、二極管D3、電位器的下半部。由于充、放電時(shí)間常數(shù)不同，這樣就得到了矩形波電路。占空比為：Q=T1T1+T2 其中：T1=RaClnVOH+FVOHVOH-FVOH=RaCln1+F1-F T2=RbCln-VOL-FVOH-VOL+FVOL=RbCln1+F1-FRa是電位器中點(diǎn)到上端的電阻，Rb是電位器中點(diǎn)到下端的電阻，控制T1和T2的比值即可得到輸出高低電平寬度不同的波形。當(dāng)Rw動(dòng)臂上移時(shí)，充電時(shí)間常數(shù)將小于放電時(shí)間常數(shù)，則波形變窄，反之則變寬。因此通過(guò)調(diào)節(jié)Rw，即可連續(xù)地改變其占空比Q的大小。而運(yùn)放的轉(zhuǎn)換速率將影響脈沖前、后沿的陡度，欲要得到窄脈沖輸出，必須選用SR高的運(yùn)放。經(jīng)考慮和比較，我選用了LM324型運(yùn)算放大器，其引腳圖如下圖2.2 LM324管腳圖1腳為輸出，3腳為同向輸入，2腳為反向輸入，4腳和11腳分別接為正負(fù)電源。其更多詳細(xì)介紹在：/datasheet-pdf/view/22753/STMICROELECTRONICS/LM324.html3 仿真分析及拓展3.1 仿真的建立根據(jù)電路原理圖，從protus元件庫(kù)中找出所需元件，并連好電路圖。由于要看輸出波形，則從虛擬儀器中找出示波器，連好。檢查電路無(wú)誤后，單擊開(kāi)始鍵進(jìn)行仿真。仿真圖如下圖3.13.2 結(jié)果分析Rw在中間時(shí)，得到波形圖圖3.2Rw往上移時(shí)，得到波形圖圖3.3Rw往下移時(shí)，得到波形圖圖3.4由仿真結(jié)果可看出，電路設(shè)計(jì)正確，效果良好。3.3 拓展部分由矩形波的周期T=T1+T2，頻率是周期的倒數(shù)，可將時(shí)間常數(shù)RC的R用一個(gè)可變電阻代替，便可以構(gòu)成頻率和寬度都獨(dú)立可調(diào)的矩形波發(fā)生器。原理圖如下圖3.5 頻率和寬度都獨(dú)立可調(diào)的矩形波發(fā)生器原理圖4 心得與體會(huì)強(qiáng)化訓(xùn)練可以培養(yǎng)我們綜合運(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，可以鍛煉我們的實(shí)踐能力，是對(duì)我們實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過(guò)程。在這幾天的強(qiáng)化訓(xùn)練期間，我曾失落過(guò)，也曾一度因看到結(jié)果而熱情高漲。從開(kāi)始時(shí)的滿腔激情到最后汗水背后的復(fù)雜心情，點(diǎn)點(diǎn)滴滴無(wú)不令我回味成長(zhǎng)。在這強(qiáng)化訓(xùn)練的幾天里，可以說(shuō)得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多的東西，不僅可以鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書(shū)本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。通過(guò)該強(qiáng)化訓(xùn)練，使我對(duì)高頻電子線路、模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)的學(xué)習(xí)有了一個(gè)系統(tǒng)地、整體的認(rèn)識(shí)，把原來(lái)零散的章節(jié)學(xué)習(xí)組合成了一個(gè)整體，進(jìn)一步了解了調(diào)制的概念，收獲很大。在做proteus仿真的過(guò)程中我遇到了很多問(wèn)題，比如說(shuō)我認(rèn)為兩根線是連接在一起的，但是放大后卻發(fā)現(xiàn)兩根線是互不相連的，一個(gè)節(jié)點(diǎn)就可以導(dǎo)致整個(gè)實(shí)驗(yàn)的失敗，可謂是牽一發(fā)而動(dòng)全身，因此，在畫(huà)電路圖時(shí)，一定要仔細(xì)，把每個(gè)點(diǎn)、每根線都連接好，這樣最后調(diào)試的時(shí)候才不容易出錯(cuò)。在做調(diào)制器電路的時(shí)候，我把電路連接好后觀測(cè)不到波形，檢查連線都沒(méi)有問(wèn)題，最后終于發(fā)現(xiàn)原來(lái)是我錯(cuò)把-16V的電源和+16V的電源接反了，因此一直顯示仿真失誤。在用示波器同時(shí)觀察兩個(gè)波形時(shí)，可以把其中一個(gè)信道的顏色設(shè)為紅色或者其它顏色，以方便區(qū)分。當(dāng)我看到示波器上清晰地顯示出理論波形時(shí)，興奮之情難以言表。對(duì)我而言，從這次強(qiáng)化訓(xùn)練中學(xué)到的知識(shí)上很重要，精神上的豐收也很重要。挫折是一份財(cái)富，經(jīng)歷是一份擁有。這次實(shí)習(xí)必將成為我人生旅途上一個(gè)非常美好的回憶！參考文獻(xiàn)1 劉泉通信電子線路（第二版）武漢：武