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1、1合肥经济技术职业学院模数课程设计专业名称：应用电子学生班级：10 应电班学生姓名： 张东 学生学号: 1015012 2目录模电部分第一章 设计的目的及任务1 设计目的.32 设计任务.33 课程设计的要求及技术指标3第二章 函数发生器的总方案及原理框图2.1 原理框图.32.2 函数发生器的总方案.4第三章 单元电路设计3.1 方波发生电路的工作原理43.2 方波-三角波转换电路的工作原理.53.3 方波-三角波仿真.93.4 使用中的注意事项.9第四章 课程设计总结10参考文献11数电部分一. 目的 .11二. 设计的任务及要求.11三. 真值表.11四. 模拟电路图12五. 交通灯的工
2、作流程.13六. 参考使用元器件.13七. 心得体会.13第一章 设计的目的及任务1.1 设计目的31.11 掌握电子系统的一般设计方法1.12 掌握模拟 IC 器件的应用1.13 培养综合应用所学知识来指导实践的能力1.14 掌握常用元器件的识别和测试1.15 熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法1.2 设计任务设计方波三角波函数信号发生器 1.3 课程设计的要求及技术指标1.31 设计、组装、调试函数发生器1.32 输出波形：方波、三角波；1.33 频率范围 ：在 100Hz1KHz，1 KHz-10 KHz 范围内可调 ；1.34 输出电压：方波 U 24V，三角波 U 6V，方波 tr
3、小于 1uS。第二章 函数发生器的总方案及原理框图 2.1 原理框图图 2-12.2 函数发生器的总方案函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，使用的器件可以是分立器件，也可以采用集成电路。为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术，本课题采用由集成运算放大器与晶体管差分放大器4共同组成的方波三角波正弦波函数发生器的设计方法。产生方波、三角波的方案有多种，由积分电路将方波变成三角波；可以首先产生三角波方波，再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波等等。本课题采用先产生方波三角波。由比较器和积分器组成方波
4、三角波产生电路，比较器输出的方波经积分器得到三角波，三角波到正弦波的变换电路主要由差分放大器来完成。差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强等优点。特别是作为直流放大器时，可以有效地抑制零点漂移，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曲线的非线性。第三章 单元电路设计3.1 方波发生电路的工作原理此电路由反相输入的滞回比较器和 RC 电路组成。RC 回路既作为延迟环节，5又作为反馈网络，通过 RC 充、放电实现输出状态的自动转换。设某一时刻输出电压 Uo=+Uz,则同相输入端电位 Up=+UT。Uo 通过 R3 对电容 C 正向充电，如图中实线
5、箭头所示。反相输入端电位 n 随时间 t 的增长而逐渐增高，当 t 趋于无穷时，Un 趋于+Uz；但是，一旦 Un=+Ut,再稍增大，Uo 从+Uz 跃变为-Uz,与此同时 Up 从+Ut 跃变为-Ut。随后，Uo 又通过 R3 对电容 C 反向充电，如图中虚线箭头所示。Un 随时间逐渐增长而减低，当 t 趋于无穷大时，Un 趋于-Uz；但是，一旦 Un=-Ut,再减小，Uo 就从-Uz 跃变为+Uz，Up 从-Ut 跃变为+Ut，电容又开始正相充电。上述过程周而复始，电路产生了自激振荡。3.2 方波-三角波转换电路的工作原理图 3-2 所示的电路能自动产生方波三角波。电路工作原理若下：若开关
6、A 断开，开关 B 闭合，运放 A1 与 R1、R2 及 R3、RP3 组织成比较器，R1 成为平衡电阻，运放的反相端接基准电压，及 U_=0，同相端接输入电压 Uia；比较器的输出 Uo1 的高电平等于正电源电压+Vcc，低电平等于负电源电压VEE（|+Vcc|=|VEE |）,当比较器的 U+=U-=0 时，比较器翻转，输出 U01 从高电平+Vcc 跳到低电平VEE，或从低电平VEE 跳到高电平+Vcc。设U01=+Vcc，则（3-2-1）312312()0CiaRPRUVUP 式子中，RP1 指的是电位器（以下同） 。 将上式整理，得比较器翻转的下门限电位（3-2-2）223131()
7、CCiaRRUVPP 6若 Uo1=VEE，则比较器翻转的上门线电位（3-2-3） 223131()ECiaRRUVPP比较器的门限宽度 (3-2-4)231HCiai IR由式子（3-2-1）(3-2-4)可以得到比较器的电压传输特性，如图所示。图 3-3快关 A 断开后开关 B 闭合，运放 A2 与 R4、RP3、C2、及 R5 组成反相积分器，其输入信号为方波 U01，则积分器的输出(3-2-5)tUCRPUood)(11242当 U01=+Vcc 时， (3-2-6)to2142)(V当 U01=-Vcc 时， (3-2-7)tCRPUo214E2)(可见积分器输入方波时，输出是一个上
8、升速率与下降速率相等的三角波，其波形如图所示。7图 3-4 方波三角波波形当开关 A 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。三角波的幅度为（3-2-8）2231OmCRUVP方波三角波的频率（3-2-9）31242()fR由式子（3-8）及（3-9）可以得出以下结论：1.电位器 RP2 在调整方波三角波的输出频率时，一般不会影响输出波形的幅度。若要求输出频率的范围比较宽，则可用 C2 改变频率的范围，RP2 实现频率微调。2方波的输出幅度约等于电源电压+Vcc 。三角波的输出幅度不超过电源电压+Vcc。电位器 RP1 可以实现幅度微调，但会影响方波三角波的频率。
9、差分放大器的恒定电流；0I温度的电压当量，当室温为 25oc 时，UT26mV。TU8如果 Uid 为三角波，设表达式为（3-3-3）43midUTt02Ttt式中Um三角波的幅度；T三角波的周期。3.2.1 方波-三角波运放 A1 与 A2 用 741，因为方波的幅度接近电源电压+V CC=+12V,-VEE=-12V.比较器 A1 与积分器 A2 的元件参数计算如下。由式 （3-8）得4123132VcmoRP取 ，则 R3+RP1=40K，取 ，RP1 为 47K 的电位器。平210RK30K衡电阻 R1=R2(R3+RP1)=8k ，取 R1=8.2K由式（3-2-9）得 3242()
10、PfC即 R4+RP2=(R3+RP1)/(4FC2R2)当 100Hzf1kHz 时， 取 C2=0.1uF, 则 10K数电部分一.目的1. 掌握/训练数字电路的综合设计方法；以及对电路和真值表之间的转化。2. 学习掌握逻辑电路。二.设计任务及要求设计一个十字交叉路口交通灯自动控制电路，要求主干道和支干道两条交叉道路上的车辆交替行驶通过，分为 A，B 两路口。当 A路口出现绿灯和黄灯时，B 路口出现红灯，此时 A 路口绿灯三秒，黄灯一秒；B 路口红灯四秒。相反的当 B 路口绿灯三秒，黄灯一秒时；A 路口红灯四秒.12三.真值表.A B C绿灯（A）X3黄灯（A）X2红灯（A）X1绿灯（B）
11、X4黄灯（B）X6红灯（B）X50 0 0 1 0 0 0 0 10 0 1 1 0 0 0 0 10 1 0 1 0 0 0 0 10 1 1 0 1 0 0 0 11 0 0 0 0 1 1 0 01 0 1 0 0 1 1 0 01 1 0 0 0 1 1 0 01 1 1 0 0 1 0 1 0有真值表可得：X3=Error!Error!Error!+Error!Error!C+Error!BError!=Error!Error!+Error!Error!X2=Error!BCX1=AError!Error!+AError!C+ABError!+ABC=AX4=AError!Error
12、!+AError!C+ABError!=AError!+AError!X6=ABCX5=Error!Error!Error!+Error!Error!C+Error!BError!+Error!BC=Error!13四.模拟电路得到的电路图如下：五、交通灯的工作流程时间 A 路口 时间 B 路口02 X3 亮 03 X5 亮3 X2 亮 46 X4 亮47 X1 亮 7 X6 亮十字路口的交通灯控制器计数控制.，显示器在 0 到 2 秒时,绿灯（A ）X3 亮，第 3 秒时黄灯(A)X2 亮，从 4 到 7 秒时红灯(A)X1 亮；在 0 到 3 秒时，红灯（B） X5 亮，4，5，6 秒绿灯
13、（B）X4 亮，第七秒黄灯亮，以此类推，往复循环下去。六参考使用元器件集成电路芯片:74LS74 1 片 绿灯 2 个 黄灯 2 个 红灯 2 个 数码显示器 1个 时钟电压源 1 个 7心得体会我在做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了14解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。比如一些芯片的功能，平时看课本，这次看了，下次就忘了，通过动手实践让我们对各
14、个元件映象深刻。认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。开始拿到题目的时候,感觉很是困难，对很多芯片的功能都不是很清楚，仿真软件也不是很会用。通过这次课程设计，加强了我动手、思考和解决问题的能力。现在设计已经做好了,自己感觉还是比较好的，花了很多的时间,但学到了很多东西。做课程设计的时候，由于是期末了，顺便复习了数字电子技术基础这门课程，增强了自己对知识的理解,很多以前不是很懂的问题现在都已经一一解决了。在课程设计的过程中。对同一个问题(像计数器的接法)都想了很多种不同的接法,最后还是采取了上面的方法进行连接。在设计中碰到一个接一个的难题，在经过老师和同学的交流难题也就一一化解了，更重要的是使我深深的体会到理论结合实际的重要性体会到知识的海洋是无穷尽的，激发我去追求。在这次实习过程中，让我了解要多思考、多比较和多尝试把所学的书本知识应用于实际，培养自己的动手能力。所以说，坐而言不如立而行，对
