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1、任务书1言3一. 万案论证41.1提出方案41.2方案论证4二. 基本原理5三. 具体电路设计53.1电源电路部分63.2压控振荡器63.3计数器83.4数模转换电路93.5反相器11四. 实验装调及过程及参数分析13五. 实验结论及误差分析14六. 心得体会17七. 附录177.1元器件清单187.2器件管脚图18八. 总体电路图19刖 言“电子技术课程设计”是电子技术课程的实践性环节。是在我们学习了模拟 电子技术基础和数字电子技术基础等课程的基础上进行的综合性训练，我 们组这次训练的课题是“压控阶梯波发生器的设计与制作”。此次课程设计的课题是针对我们学习模拟电子技术基础和数字电子技 术基础
2、这两门课程的基础上，并在其辅助下完成的。此次进行的综合性训练， 不仅培养了我如何合理运用课本中所学到的理论知识与实践紧密结合，独立解决 实际问题的能力。通过此次“电子技术课程设计”我们应达到以下的基本要求：首先，综合运用电子技术课程中所学到的理论知识来独立完成此次设计课题， 培养我们查阅手册和文献资料的良好习惯，以及培养我们独立分析和解决实际问 题的能力。其次，在学习了理论知识的基础上进一步熟悉常用电子器件的类型和特征， 并掌握合理选用的原则。再次，就是学会电子电路的安装与调试技能，以及与同组的组员的团结合作 的精神。最后，为了满足学生对电工、电子技术课程的实践需求，学校特地给我们提 供了为期
3、四周的课程设计时间，这门课程将电子技术基础理论与实际操作有机地 联系起来，意在加深我们对所学理论课程的理解。通过让我们运用已基本掌握的 具有不同功能的单元电路的设计、安装和调试方法，在单元电路设计的基础上， 设计出具有各种不同用途的电子装置。深化所学理论知识，培养综合运用能力， 增强独立分析与解决问题的能力。训练培养严肃认真的工作作风和科学态度。同 时，它也培养我们查阅资料的能力和学生的工艺素质，培养我们的团队精神以及 综合设计和实践能力。就是培养我们严肃认真的工作作风和严谨的科学态度以及 学会撰写课程设计报告，为以后毕业论文打好基础。、人、十一. 方案论证1.1提出方案方案一：此方案采用模拟
4、电路中的基本模块电路进行压控阶梯波的设计，原 理框图如图1所示：方案二：数字电路的设计电路原理框图主要有以下几部分:数模转换器五进制计数器压控振荡器直流稳压电源反相器直流电源用来提供稳定的电流；压控振荡器产生方波，其频率主要由输入电 压决定；五进制计数器作为数模转换器的开关，通过数模转换器送出反向的阶梯 波；通过反相器，最终得到正向的五阶波形。1.2方案论证数字电路精确度较高、有较强的稳定性，可靠性和抗干扰能力强，数字系 统的特性不易随使用条件变化而变化，尤其使用了大规模的集成芯片，使设备简 化，进一步提高了系统的稳定性和可靠性，在计算精度方面，模拟系统是不能和 数字系统相比拟的。为此，许多测
5、量仪器为满足高精度的要求，只能采取数字系 统。数字系统有算术运算能力和逻辑运算能力，电路结构简单，便于制造和大规 模集成，可进行逻辑推理和逻辑判断;具有高度的规范性，对电路参数要求不严， 容易大规模集成和大规模生产，价格不断降低，这也是其发展迅速的原因之一， 由于采用了大规模集成电路，数字系统体积小重量轻，可靠性强，使用方便灵活。 另外，由于数字电路功耗低，因而可以有很高的集成度，也就是功能更强大。数 字信号处理具有稳定、不需要调试、设置和修改方便，容易实现自适应处理，等 等，这些都是数字电路比模拟电路优越的地方。具有算术运算能力和逻辑运算能 力，可进行逻辑推理和逻辑判断；为了得到更精确的波形
6、，采用数模混合方案即第一个方案。具有算术运算能 力和逻辑运算能力，可进行逻辑推理和逻辑判断。二. 基本原理设计要求：输出V和+ V的直流电压。直流稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成， 其方框图如下图所示：a.电源变压器电源变压器的作用是将生活用电220V的交流电压变换成整流滤波电路所需 要的交电压Ui。变压器副边与原边的功率比为P2/ Pi=n，式中n是变压器的效率。b. 整流电路整流电路是将经过变压器降压以后的交流电通过整流变换为直流电压。对于 高质量的稳压电源，其整流电路一般都选用桥式整流电路c. 滤波电路：交流电压通过整流电路变换成脉动的直流电压。含有相当一部分
7、的交流分量， 会影响负载电路的正常工作，不能适应大多数电子电路及设备的需要。因此，在 整流后，要经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压U1。d. 稳压电路交流电压通过整流、滤波后虽然变为交流分量较小的直流电压，但是，当电 网电压波动或负载发生变化时，其平均值也将发生变化。稳压电路的功能是使输 出直流电压基本不受电网电压波动和负载电阻变化影响，从而获得足够高的稳定 性。三. 具体电路设计3.1电源电路部分3.1.1参数计算：变压器的选择：因为要输出12V电压，所以选择变压器型号为。二极管承受的最大反向电压为：，经计算得：=,=V。整流二极管选择：在单相桥式整流电路中，每只二极管的平
8、均电流只有负载 电阻上电流平均值的一半，即：电容的选择： mF, uF, 100nF,nF,稳压管选择：因为要输出 的电压，故选择W7812.W7912.W7805。3.2压控振荡器图 3.2.13.2.1构成及工作原理：积分电路输出电压变化的速率与输入电压的大小成正比，如果积分电容充电 使输出电压达到一定程度后，设法使它迅速放电，然后输入电压再给它充电，如 此周而复始，产生振荡，其振荡频率与输入电压成正比。即压控振荡器。图3.2.1就是实现上述意图的压控振荡器（它的输入电压Ui0）。图3.2.2所示为压控振荡器uO和uO1的波形图图 3.2.23.2.2参数计算：振荡频率与输入电压的函数关系
9、图2.2.1所示电路中U1A是积分电路uO1 =U2A是滞回比较器uO=因此输出频率可见振荡频率与输入电压成正比。上述电路实际上就是一个方波、三角波发生电路，只不过这里是通过改变输 入电压Ui的大小来改变输出波形频率，从而将电压参量转换成频率参量。压控振荡器的用途较广。为了使用方便，一些厂家将压控振荡器做成模块， 有的压控振荡器模块输出信号的频率与输入电压幅值的非线性误差小于0.02%， 但振荡频率较低，一般在100Kz以下。3.3 计数器3.3.1电路设计：3.3.2电路原理：CP:时钟脉冲输入端。上升沿有效。A,B,C,D :数据输入端。用于预置计数器的初始状态。LD：同步预置控制端。低电
10、平有效，即该端为低电平时，经数据输入端 A,B,C,D对计数器的输出端QA，QB，QC，QD的状态进行预置。当需要清零 时，给数据输入端均输入低电平即可。该端通常处于高电平。QA，QB，QC，QD：计数器输出端。ET：使能端。低电平有效，即当该端为低电平时计数器实现计数功能；当 其为高电平时计数器禁止计数，输出保持原来状态。RC进，借位输出端。用来作n位级联使用。当计数器进行加计数时该端作 为进位输出端；当进行减计数时该端作为借位输出端。低电平有效，即通常处于 高电平，出现进，借位信号时为低电平。进，借位信号为负脉冲。74LS160为异步清零计数器，即端输入低电平，不受CP控制，输出端立 即全
11、部为“0”，功能表第一行。74LS160具有同步预置功能，在端无效时，端 输入低电平，在时钟共同作用下，CP上跳后计数器状态等于预置输入DCBA， 即所谓“同步”预置功能（第二行）。和 都无效，ET或EP任意一个为低电平， 计数器处于保持功能，即输出状态不变。只有四个控制输入都为高电平，计数器 (161)实现模 10 加法计数，Q3 Q2 Q1 Q0=1001 时，RCO=1。本电路采用同步置数法，即当出现0100时，在下一个时钟脉冲到来时置零。 不会突然出现0101的编码。3.4数模转换电路3.4.1电路设计：3.4.2电路原理：下图是4位权电阻网络D/A转换器的原理图，它由权电阻网络、4个
12、模拟开 关和1个求和放大器组成。图 3.4.2权电阻网络D/A转换器求和放大器是一个接成负反馈的运算放大器。当同相输入端V+的电位高于 反相输入端V-的电位时，输入端对地电压v0为正；当V-高于V+时，v0为 负。当参考电压经电阻网络加到V-时，只要V-稍高于V+时，便在v0产生 很负的输出电压。v0经RF反馈到V-端使V-降低，其结果必然使。在认为运算放大器输入电流为零的条件下可以得到由于，因而各支路电流分别为，将它们代入输出v0中并取，则得到对于n位的权电阻网络D/A转换器，当反馈电阻取为R/2时，输出电压的 计算公式可写成上式表明，输出的模拟电压正比于输入的数字量Dx，从而实现了从数字量
13、 到模拟量的转换。3.4.3参数计算：图中.所以，当取1K时，为2K,为4k,对于反馈电阻有 。由电路原理可得到公式当当分别为 000，001，010，011，100 时，输出电压是 0v，1v，2v，3v， 4v。3.5反相器3.5.1电路设计:3.5.2电路原理:集成运放有同相输入端和反相输入端，这里的“同相”和“反相”是指运放的输 入电压与输出电压之间的相位关系。根据电路要求，选用集成运放的反相输入端。反相比例运算电路是典型的电压并联负反馈电路。输入电压 通过电阻作用 于集成运放的反相输入端，故输出电压与输入电压 反相。同相输入端通过电阻 接地，为补偿电阻，以保证集成运放输入级差分放大电
14、路的对称性；其值为=0 （即输入端接地）时反相输入端总等效电阻，即各支路电阻的并联。电路中通过 引入负反馈，故 为“虚地”。节点N的电流方程为由于N点为虚地，整理得出与 成比例关系，比例系数为，负号表示 与 反相。3.5.3参数计算：选为1k,由于要求与比例为1,故=1,故1k，取=1k.输入波形与最终输出波形如图：四. 实验装调及过程及参数分析4.5.1直流稳压电源调试及调试过程中遇到的问题及其解决方法：用万用表对元器件进行测试，确定元器件完好。然后测试面包板，确定面包 板的导通状态（横向导通还是纵向导通），然后按照所设计的电路图进行布线， 要求连线尽量整齐、简明。连线时应特别注意电解电容的
15、正负极连接、整流桥的管脚连接以及W7812 和W7912的管脚连接问题，W7812的1管脚是输入端，2管脚是接地，3管脚 是输出端；W7912的1管脚是接地，2管脚是输入，3管脚是输出，这几点特别 重要，它也是我们容易出错的地方。电路调试:调试时先断开各部分连接，一步一步测量输出是否与理论值相近。 可以分以下几个步骤：1. 检查电路是否连接正确。2. 接通变压器，用万用表的交流电压档测量次级线圈的输出电压是否为。3. 连接变压器与整流桥，用万用表的直流电压档测量整流桥的输出电压。4. 连接整流桥与W7812、W7912、W7805芯片，用万用表测量它们的输入 电压是否可以驱动芯片，输出电压是否在设计计算时的正常范围。遇到的问题：1. 在检测面包板状况的过程中,出现本该相通的地方却未通的状况，后经检验 发现是由于万用表笔尖未与面包板内部垂直接触所至。2. 检查时发现输出直流电压的值很小，结果发现地线未接通。3. 发现电压有没有达到标准值，且相差甚远，经检查，W7912管脚连接有 问题。检查完所有的问题并纠正后所测
