大學(xué)課程設(shè)計(jì)-電子測(cè)量課程設(shè)計(jì).doc

此文檔收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除 Beijing Jiaotong University 電子測(cè)量課程設(shè)計(jì)報(bào)告 電氣0602 06291055 楊一濤 四脈沖發(fā)生器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、設(shè)計(jì)內(nèi)容：設(shè)計(jì)一個(gè)四脈沖發(fā)生器，要求信號(hào)輸出用發(fā)光二極管顯示，輸出波形如下所示：2、設(shè)計(jì)要求： 周期要求如上圖所示。 脈沖峰值大于8V。元件清單序號(hào)名稱型號(hào)規(guī)格數(shù)量1集成電路與非門(mén)74LS002片2集成電路D觸發(fā)器74LS742片3三極管90133個(gè)4電阻100K2個(gè)20K3個(gè)51K3個(gè)10K2個(gè)5瓷介電容33nF2個(gè)0.47F2個(gè)6直流電源5V1個(gè)12V1個(gè)二、電路工作原理：由于本電路設(shè)計(jì)方案中運(yùn)用到兩個(gè)不同的方波發(fā)生電路，首先敘述一下這兩個(gè)電路的工作過(guò)程：1.與非門(mén)構(gòu)成的方波發(fā)生器上述電路有兩種過(guò)程。其一是正反饋過(guò)程。非門(mén)G1和非門(mén)G2均處于非高電平或低電平，而A點(diǎn)電壓uA上升時(shí)，G1輸出電壓uQ下降，通過(guò)C1的耦合使B點(diǎn)電壓uB下降，使G2輸出電壓uQ上升，又通過(guò)C2的耦合使uA再上升，最終使Q降到降到低電平，Q升到高電平。這個(gè)過(guò)程時(shí)間極短，是瞬間完成的；其二是暫穩(wěn)態(tài)過(guò)程。正反饋過(guò)程完成后，兩個(gè)電容開(kāi)始按指數(shù)規(guī)律充放電，當(dāng)其中之一達(dá)到閾值電壓時(shí)，電路又進(jìn)入正反饋，結(jié)果是達(dá)到另一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，如次往復(fù)循環(huán)，形成振蕩。若電路對(duì)稱，即R1=R2=R,C1=C2=C,則輸出方波，其重復(fù)周期為 T=2t=1.4RC2. 集基耦合多諧振蕩器集基耦合多諧振蕩器如左圖所示，它是一種典型的分立元件脈沖產(chǎn)生電路。通常，電路兩邊是對(duì)稱的。接通電源后，兩管均應(yīng)導(dǎo)通。為便于分析，假定因某種因素影響，iC1有上升趨勢(shì)，那么就會(huì)發(fā)生如下的正反饋循環(huán)過(guò)程：iC1uRC1uA1ub2ib2iC2uRC2uA2 ib1ub1致使T1迅速飽和， uA1為低電平；T2迅速截止，uA2為高電平。此后，一方面C2將通過(guò)RC2、T1的be結(jié)構(gòu)成的回路充電（電壓極性左負(fù)右正）；另一方面，C1將通過(guò)T1、R1構(gòu)成的回路，將本身貯存的電荷（左正右負(fù)）逐漸釋放。這樣ub2逐漸上升，當(dāng)ub2高于晶體三極管導(dǎo)通電壓后，將發(fā)生如下的正反饋循環(huán)：ub2ib2iC2uRC2uA2ub1ib1ic1 uA1 uRC1致使T2迅速導(dǎo)通uA2為低電平；T1迅速截止，uA1為高電平。此后，一方面C1將通過(guò)RC1、T2的be結(jié)構(gòu)成的回路充電（電壓極性左正右負(fù)），另一方面，C2將通過(guò)T2、R2構(gòu)成的回路放電，ub1相應(yīng)提高。當(dāng)ub1高于三極管導(dǎo)通電壓后，又發(fā)生使T1導(dǎo)通，T2截止的正反饋過(guò)程，于是形成振蕩。從T1、T2集電極輸出的輸出電壓是矩形脈沖?？梢宰C明，集基耦合多諧振蕩電路的振蕩周期T0.7R1C10.7R2C21.4RC，輸出幅度接近電源電壓。3.整體電路的工作原理：下圖的左邊上下兩個(gè)是方波發(fā)生器，左上方的是用NPN三極管組成的集基多諧振蕩器，左下方是由與非門(mén)構(gòu)成的方波發(fā)生電路，它們產(chǎn)生方波的原理在前面已經(jīng)敘述過(guò)了。根據(jù)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)要求，用集基多諧振蕩器產(chǎn)生周期為5ms的方波A，用與非門(mén)構(gòu)成的振蕩器產(chǎn)生周期為40ms的方波B。然后用40ms的方波通過(guò)由兩個(gè)D觸發(fā)器構(gòu)成的二分頻器。經(jīng)過(guò)第一個(gè)分頻器時(shí)，輸出一個(gè)80ms的方波C，在經(jīng)過(guò)一個(gè)分頻器后產(chǎn)生一個(gè)周期為160ms的方波D。然后將這四個(gè)方波進(jìn)行邏輯與，就可得到一個(gè)周期大于100ms的含有四個(gè)周期為5ms小脈沖的四脈沖發(fā)生器，但按照實(shí)驗(yàn)要求，在最后加上一個(gè)有三極管構(gòu)成的共射放大電路進(jìn)行放大，即可得到滿足課題要求的輸出大于10V的條件。由于實(shí)驗(yàn)元件的限制，圖中用每?jī)蓚€(gè)與非門(mén)當(dāng)做一個(gè)與門(mén)來(lái)用。由于共射電路是倒相放大，所以最后一個(gè)與非門(mén)之后直接連上三極管。五、仿真的波形六、PCB圖七、問(wèn)題與收獲1存在的問(wèn)題 此電路雖然已經(jīng)能夠正常地工作了，但還存在輸出波形不夠穩(wěn)定的問(wèn)題，即不能夠保證兩個(gè)方波發(fā)生電路同步產(chǎn)生的問(wèn)題。所以在示波器上顯示的波形可能有時(shí)只有三個(gè)脈沖或五個(gè)脈沖，2.經(jīng)驗(yàn)總結(jié)：電子測(cè)量設(shè)計(jì)是從模電、數(shù)電、電測(cè)學(xué)習(xí)到實(shí)踐的一個(gè)非常有意義的升華，經(jīng)過(guò)這次課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，從中不僅檢驗(yàn)了許多從書(shū)本上學(xué)到的知識(shí)，同時(shí)也在自己動(dòng)手的過(guò)程中接觸并了解到許多原本在書(shū)本上不太可能學(xué)到的東西?？傊?，我有很多成功喜悅，也有不少失敗的教訓(xùn)，也許沒(méi)有那些失敗，實(shí)驗(yàn)只能變得很膚淺。通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)了如何運(yùn)用課堂上所學(xué)的知識(shí)獨(dú)立的設(shè)計(jì)電路原理圖，在調(diào)試的過(guò)程中，充分運(yùn)用了示波器，更加掌握了對(duì)示波器的使用方法 。此次課設(shè)，從設(shè)計(jì)到