《eda电子设计自动化》试题

《《eda电子设计自动化》试题》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《eda电子设计自动化》试题（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、实验四（测试题） 第 1 页 共 12 页贵州大学机械工程与自动化学院 08 机械电子工程 贵州大学 2011-2012 学年第 一 学期考试试卷EDA 电子设计自动化 学 院：机 械 工 程 学 院 专 业：机械设计制造及其自动化 班 级：机 自 083 学 号：080803110XXX 学生姓名： LCS 2011 年 11 月 28 日EDA 电子设计自动化 试题1、 一个电动机过载保护原理电路如图 1 所示，该电路将采集来的电动机负载电信号与参考电平比较，其结果送入输出电路。若电动机工作正常，则运算放大器输出为低电平，实验四（测试题） 第 2 页 共 12 页贵州大学机械工程与自动化学

2、院 08 机械电子工程 晶体管截止，继电器线圈无电流通过，报警电路保持开状态，指示灯不亮；若电动机出现过载现象，则送入电路的信号将大于参考信号，运算放大器输出为高电平，晶体管导通，继电器线圈有电流通过，报警电路接通，指示灯发光报警，同时断开电动机主电路。要求：（1）设计电路并仿真分析其正确性；（30 分） （2）分析发动机过载后经多长时间发出报警信号；（10 分） （3）说明仿真分析中所采用的分析法及其设置或仪表（如示波器）的设置情况（要求给出截图并说明） 。 （10 分）解：（1）根据题目要求我们设计的电动机过载保护原理电路如下图 1-1 所示：图 1-1 设计的电路及仿真结果该电路我们用一

3、个单刀双掷开关来模拟电动机的工作情况：1) 单刀双掷开关 A 在右侧闭合时，即电动机工作正常，则运算放大器输出为低电平，晶体管截止，继电器线圈无电流通过，报警电路保持开状态，指示灯不亮；2) 模拟电动机出现过载现象时，将单刀双掷开关 A 左侧闭合，则送入电路的信号将大于参考信号，运算放大器输出为高电平，晶体管导通，继电器线圈有电流通过，报警电路接通，指示灯发光报警，同时断开电动机主电路，模拟结果如下图 1-2实验四（测试题） 第 3 页 共 12 页贵州大学机械工程与自动化学院 08 机械电子工程 所示：图 1-2 电动机过载时模拟结果综上所述，我们得知此电路正确并可以达到预期设计目的。（2）

4、分析发动机过载后系统发出报警信号所需时间时，我们采用电路的瞬态分析法来对发动机过载后系统发出报警信号所需的时间进行分析研究。由电路可知，发动机过载发生时，电路中线路 6 点的电压将由低电平变为高电平，经过一段时间后，报警电路接通，指示灯发光报警，此时线路 12 点的电压同样将由低电平变为高电平，所以我们通过对线路 6 和线路 12 点电压的瞬态分析来分析发动机过载后系统发出报警信号所需的时间。瞬态分析参数设置如图 1-3 和 1-4 所示：实验四（测试题） 第 4 页 共 12 页贵州大学机械工程与自动化学院 08 机械电子工程 图 1-3 Transient Analysis 参数设置（1）

5、图 1-4 Transient Analysis 参数设置（2）输出 V6 和 V12瞬态分析结果如图 1-5 所示：实验四（测试题） 第 5 页 共 12 页贵州大学机械工程与自动化学院 08 机械电子工程 图 1-5 Transient Analysis-1-1导出瞬态分析数据制成 Excel 表格截图后得图 1-6、1-7：图 1-6 Transient Analysis-1-2 V6 时间电压图 1-7 Transient Analysis-1-3 V12 时间- 电压由图 1-6，1-7 可知电动机在 1.299128s 时发生过载，即 V6 由低电平变为高电平3.5V，V12 在

6、2.900243s2.900423s 时间段由低电平变为高电平 11.99917V，在分析时取实验四（测试题） 第 6 页 共 12 页贵州大学机械工程与自动化学院 08 机械电子工程 2.900423s。所以发动机过载后系统发出报警信号所需的时间 ：tssst 70512.1298.9043.2即发动机过载后系统发出报警信号所需的时间为 1.7705102 秒。（3）仿真分析中所采用的分析法及其设置及仪表的设置情况：在本电路的仿真分析中我们采用的是瞬态分析法，对电路线路 6 点和线路 12 点的电压进行瞬态分析，瞬态分析参数设置情况如图 1-3 Transient Analysis 参数设置

7、（1）和图 1-4 Transient Analysis 参数设置（ 2）所示。电路中电流表 U3、U4 及电压表 U2 的设置情况如图 1-8 所示：图 1-8 电流表 U3、U4 及电压表 U2 的参数设置情况2、 试用集成 DAC 和 ADC 设计一个将正弦波转换为数字量，又能将数字量转换为模拟量实验四（测试题） 第 7 页 共 12 页贵州大学机械工程与自动化学院 08 机械电子工程 的转换电路。要求：（1）设计电路并仿真分析 ADC 输入的模拟信号和 DAC 输出的模拟信号波形，对两波开进行对比，说明波形变化规律；（30 分） （2）说明采用的 DAC和 ADC 集成器件的作用及各管

8、脚功能；（10 分） （3）说明仿真分析中所采用的仪表（如示波器、信号发生器）的设置（截图说明） 。 （10 分）解：（1） 根据题目要求我们设计了一下电路，如图 2-1 所示：图 2-1 基于 ADC 和 VDAC8 的 A/D 转换和 D/A 转换仿真电路基于 ADC 和 VDAC8 的 A/D 转换 D/A 转换仿真电路如上图 2-1 所示，在电路中采用有效值 5V、频率为 500Hz 的正弦交流信号，为了对比仿真结果，在 ADC 输入信号中叠加了一个 5V 的信号。同时在电路中采用滑动变阻器构成一个分压电路，通过滑动滑动变阻器触头，改变 R1 输入电阻，即可改变输入模拟信号的大小，AD

9、C 输出的高 4 位和低 4 位分别接 1 个数码管，显示输入模拟信号的转换结果。该电路将 ADC 的输出信号接到 VDAC8 的输入端，实际是将 ADC 输入模拟信号先进行 A/D 变换，然后进行 D/A 转换。在电路中利用双示踪示波器对源信号和 DAC输出信号进行观察比较，将示波器 A 通道接在 ADC 的模拟信号输入端，B 通道接在VDAC8 的模拟信号输出端。实验四（测试题） 第 8 页 共 12 页贵州大学机械工程与自动化学院 08 机械电子工程 在仿真电路中，为了便于观察仿真结果，可以加快仿真速度，双击函数发生器，打开参数设置对话框，如图 2-2 所示，设置信号频率为 50KHz。

10、双击 VDAC8 图标，打开参数设置对话框，如图 2-3 所示，设置数字高低电平的电压阈值。图 2-2 函数发生器参数设置图 2-3 VDAC8 数字高低电平的电压阈值设置实验四（测试题） 第 9 页 共 12 页贵州大学机械工程与自动化学院 08 机械电子工程 按下仿真开关，ADC 的输出结果即数码管显示数值不断变化，打开双通道示波器，ADC 输入模拟信号，VDAC8 数模转换输出模拟信号波形如图 2-4 所示：图 2-4 ADC 输入模拟信号和 VDAC8 输出模拟信号波形该电路将 ADC 的输出数字信号接到 VDAC8 的输入端，实际是将 ADC 输入模拟信号先进行 A/D 变换，然后进

11、行 D/A 转换。由图 2-4 ADC 输入模拟信号和 VADC8 输出模拟信号的波形可知，输出信号与输入信号的频率基本上不变，但是受转换电路的影响，输出信号的幅值和精度与源信号相比，产生了一些变化。进一步结合示波器导出的数据部分截图图 2-5，我们可以知道输出模拟信号的幅值比输入模拟信号的幅值要小，输入幅值为 7.0711V，而输出信号幅值为 6.0156V，并且还存在失真现象，输出信号的精度也没有输入模拟信号的精度高，但是二者的频率基本上没有发生改变。（2） 本电路采用的 ADC 和 VDAC8 集成器件的作用及各管脚功能简介： ADC 集成器件（图 2-6、2-7）的作用及各管脚功能简介

12、：ADC 的主要功能是将输入的模拟信号转换成 8 位的数字信号输出，其输入-输出说明如下： Vin：模拟电压信号的输入端子。实验四（测试题） 第 10 页 共 12 页贵州大学机械工程与自动化学院 08 机械电子工程 图 2-5 示波器导出数据部分截图 Verf+、Verf-：参考电压 “+”、 “”端子，接直流参考源的正极和负极，ADC 输入模拟信号的范围不能超过该参考电压，正负极电压差也是 ADC 转换精度的决定因素之一。 SOC：转换启动信号端，该端口电平从低电平变成高电平时，转换开始，即SOC 转换启动端上升沿有效启动。 EOC：转换结束标志位输出端，高电平表示转换结束，软件清零。 O

13、E：输出允许端，可与 EOC 接在一起。 D0-D7：数字信号输出端。 VDAC8 集成器件（图 2-8）的作用及各管脚功能简介：电压型 DAC（即 VDAC8）是 一个 8 位电压输出数模转换器。输出范围可以从 0 到 1.020 V（4 mV/位）或从 0 到 4.08 V（16 mV/位） 。VDAC8 可以通过硬件、软件或使用硬件和软件的组合进行控制。它的主要功能是将输入的 8 位数字实验四（测试题） 第 11 页 共 12 页贵州大学机械工程与自动化学院 08 机械电子工程 信号转换成模拟信号输出，其输入-输出说明如下： D0-D7：数字电压信号的输入端子。 Verf+、Verf-：参考电压 “+”、 “”端子，接直流参考源的正极和负极，DAC 输入数字信号的范围不能超过该参考电压，正负极电压差也是 VDAC8转换精度的决定因素之一。 Output：模拟信号输出端。图 2-6 ADC（1） 图 2-8VDAC8图 2-7 ADC（2）实验四（测试题） 第 12 页 共 12 页贵州大学机械工程与自动化学院 08 机械电子工程 （3） 仿真分析中所采用的仪表的参数设置情况：函数信号发生器参数设置情况如图 2-