《数字积分器（数字电路）课程设计报告书》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数字积分器（数字电路）课程设计报告书（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、数字电路课设报告 题目一：数字积分器 第 1 页 共 22 页1数字电路课程设计报告书课设名称：数字积分器数字电路课设报告 题目一：数字积分器 第 2 页 共 22 页2目录一、设计任务与要求3二、方案选择与原理4（一）基本运算电路41、运算放大器的主要技术参数42、基本运算电路63、积分电路7（二）555 构成的比较电路81、555 简介82、555 芯片说明83、555 构成的电压频率转换电路11三、整体实验方案12(一)V/F 转换器13(二) 单稳电路(积分时间)15(三)四位十六进制计数器16（四）设计方案整体17四：EDA 仿真及调试18五、面包板连线及电路调试20六、实验数据22
2、数字电路课设报告 题目一：数字积分器 第 3 页 共 22 页3七、心得体会22题目一：数字积分器一设计任务（一）设计要求：1、模拟输入信号 010V, 积分时间 110 秒，步距 1 秒。2、积分值为 00009999。3、误差小于 1%1LSB。4、应具有微调措施，以便校正精度。（二）设计方案1、通过数字积分器，对输入模拟量进行积分，将积分值转化成数字量并显示。输入与输出的对应关系为：输入 1V，转化为频率 100HZ，计数器计数为100，积分为 1S，积分十次，输出为 1000.输入模拟量的范围为 010V，通过 10 次积分，输出积分值为 00009999.误差要求小于 1%1LSB。
3、数字积分器应具有微调措施，对于有元件参数引起的误差，以通过微调进行调节使其达到误差精度。微调的措施应尽可能使电路简单，便于调节，能提供微小调节，尽快达到要求。2、方案选择数字电路课设报告 题目一：数字积分器 第 4 页 共 22 页4V/F积分时间门电路数字显示计数器VI（三）所用元器件组件：74LS00、74LS08 、74LS161a741， NE555， 3DK7， LM358电 阻 : 100K*2 10K*2 300K*1 51K*1 2K*1电 容 ： 0.1F*3 100F*1调 零 电 位 器 ： 10K二、方案选择与原理（一）基本运算电路原理与说明：1运算放大器的主要技术参数
4、双输入、单输出运算放大器的符号如图 1 所示，各端子相对于地的电压及端子电流如图中所示。在实际中，运算放大器有上千种型号，描述其性能的技术参数如下：+-+U+U-upun ipinui uoio +-+ uoU-U+-Uio图 1 运算放大器的符号 图 2 运算放大器的输入失调电压数字电路课设报告 题目一：数字积分器 第 5 页 共 22 页5LM358 管角图（1）输入失调电压 Uio实际运放由于制造工艺问题，两个输入通路不可能完全匹配，当输入电压Ui为零时，输出电压 Uo并不为零。这相当于在两输入通路完全匹配运放的输入端串有一电压源 Uio，如图 2 所示。显然，当 Ui =Uio时，输出
5、电压Uo=0。 Uio称为运放的输入失调电压。对超低失调运放， Uio可低于 20V 。输入失调电压的一种测试电路如图 3 所示， R=R1/Rf，可求得 o1fio按上式用电压表测得输出电压 Uo后，可计算出输入失调电压 Uio。（2）输入失调电流 Iio运放输出电压为零时，两个输入端静态电流的差值定义为输入失调电流。0pniooUII+-+RfR1R U+U- Uo图 3 测试失调电压的电路（3）输入偏置电流 Iib运放输出电压为零时，两个输入端静态电流的平均值定义为输入偏置电流。 0npibo)(21UII数字电路课设报告 题目一：数字积分器 第 6 页 共 22 页6对双极型运放， 可
6、达纳安量级；对 MOS 运放， 可达皮安量级。ibI ibI+-+RfR1R U+U- Uo图 2.6-3 测试失调电压的电路（4）开环电压增益 A0运放的电压传递函数与频率有关，在一定频率范围内近似为 0npo/j1j AU&式中： A0为直流增益； 0=2 f0为 3dB 角频率， f0通常在 10Hz 以下。在无外部反馈条件下，给运放施加一小信号，使运放工作在线性区，且信号频率很低，低于运放的 3dB 带宽，输出信号电压与输入差分信号电压的比值称为开环电压增益。其值 A0可超过 100dB。对设计良好的运放或内部补偿运放，开环电压增益与 3dB 带宽频率的乘积近似等于单位增益频率（增益为
7、 1 时的频率） ，它是有源滤波器设计中一个很重要的参数。对A741 型运放，其典型值为 1MHz。（5）转换速率 SR（也称压摆率）在阶跃电压输入下，运放输出电压的最大变化速率称为转换速率。 maxoRdtuS在运放参数手册中，通常以单位 V/(s) 表示。当输入信号频率比较高时，由于运放内部电容的电流受晶体管可提供电流的限制，因而电压的变化率不能超过某一最大值。受转换速率影响，当信号频率高于一定值时（取决于运放增益，电路的闭环增益等因素） ，会引起输出信号的失真。2基本运算电路（1）反相比例运算电路电路如图 2.6-4 所示，理想电压传递比为 1finoRu数字电路课设报告 题目一：数字积
8、分器 第 7 页 共 22 页7+-+RfR1R U+U- uouin图 2.6-4 反相比例运算电路在电路设计时，电阻的取值应在合适的范围之内，除应满足电压传递比要求外，还要考虑运放输出电流的限制，并使运放非理想因素的影响尽可能地小。此外，电阻本身的功耗不能超过其额定值。对图 2.6-4 电路， Rf的取值应使运放的输出电流小于其最大值。设运放输出端与地间不接负载，则运放的输出电流 foRUI设运放的最大输出电压为 Uom，最大输出电流为 Iom，则 Rf的值一般应满足omfRf取值也不能过大，否则流过 Rf的电流则比较小，运放输入失调电流的影响变大。阻值过大的电阻稳定性差，精度低，噪声也大
9、。通常 Rf的取值在数千欧到数百千欧之间。 Rf确定后，再根据电压传递比确定 R1的值。此外， Rf、 R1的值还应尽可能属于标称系列，一般要避免使用串并联形式匹配其值。（2）同相比例运算电路电路如图 2.6-5 所示，理想电压传递比为 1finoRU+-+RfR1R uouin图 2.6-5 同相比例运算电路数字电路课设报告 题目一：数字积分器 第 8 页 共 22 页83、积分电路如图 4 所示，设 ，运放是理想的，则V0)(outxuRCt0inod)(1)(如果输入电压为阶跃信号， ，上式积分为initUtutino1式中： RC 为积分时间常数。在一定时间后，运放进入负饱和区。如果输
10、入为正弦电压， ，则积分器的输出为ttu)(cs)(min)90cos(io otRCUtt输出电压的幅值与频率成反比，相位超前输入电压 90。在理想情况下，只要输入信号为足够小的正弦函数，输出电压也为正弦函数。+-+RfRR=R uouin C图 4 积分电路当考虑运放失调因素的影响时，即使输入电压 uin=0，输出仍有一定数值的零漂电压，这个电压随时间变化，该现象称为积分漂移。为了减小积分漂移，实际中给积分电容还并接一比较大的反馈电阻 Rf，如图 4 所示。为了减小由 Rf引起的积分误差，一般取 Rf 10R。（二）555 构成的比较电路一、555 简介1、关于脉冲信号狭义：持续时间极短的
11、电压或电流信号广义：凡不具有连续正弦形状的信号2、关于脉冲单元电路数字电路课设报告 题目一：数字积分器 第 9 页 共 22 页9用来产生、变换、真心脉冲信号的电路3、脉冲单元电路的主要形式(1)施密特触发器(2)单稳态触发器(3)多谐振荡器(4)555 定时器4、555 定时器是一种多用途的数字-模拟混合集成电路，只要在外部配上适当的阻容元件，就可以方便的构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。在工业自动控制、定时、仿声、电子乐器、防盗报警等方面得到广泛应用。二、555 芯片说明（1）NE555 定时器是一种多用途的数字模拟混合集成电路，利用它能极方便地构成施密特触发器、单稳态触发器和多
12、谐振荡器。组成的施密特触发器可用于脉冲的整形，单稳态触发器可用于调整脉冲的宽度，多谐振荡器可用于提供方波信号。因而 NE555 广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。其工作原理如下：555 电路的内部电路方框图如右图所示。它含有两个电压比较器，一个基本 RS 触发器，一个放电开关 T，比较器的参考电压由三只 5K 的电阻器构成分压，它们分别使高电平比较器 A1 同相比较端和低电平比较器 A2 的反相输入端的参考电平为和 。A1 和 A2 的输出端控制 RS 触发器状态和放电管开关状态。2/3CV1/C当输入信号输入并超过 时，触发器复位，555 的输出端 3 脚输出低电2/3CV平，同时放电，开关管导通；当输入信号自 2 脚输入并低于 时，触发1/CV器置位，555 的 3 脚输出高电平，同时放电，开关管截止。数字电路课设报告 题目一：数字积分器 第 10 页 共 22 页10是复位端，当其为 0 时，555 输出低电平。平时该端开路或接 VCC。DRVc 是控制电压端（5 脚） ，平时输出 作为比较器 A1 的参考电平，2/3CV当 5 脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制，在不接外加电压时，通常接一个 0.01uf 的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，以确保参考电平的稳定
