大学课程设计-电子测量课程设计.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除 Beijing Jiaotong University 电子测量课程设计报告 电气0602 06291055 杨一涛 四脉冲发生器一、实验目的1、设计内容：设计一个四脉冲发生器，要求信号输出用发光二极管显示，输出波形如下所示：2、设计要求： 周期要求如上图所示。 脉冲峰值大于8V。元件清单序号名称型号规格数量1集成电路与非门74LS002片2集成电路D触发器74LS742片3三极管90133个4电阻100K2个20K3个51K3个10K2个5瓷介电容33nF2个0.47F2个6直流电源5V1个12V1个二、电路工作原理：由于本电路设计方案中运用到两个不同的方波发生电路，首先叙述一下这两个电路的工作过程：1.与非门构成的方波发生器上述电路有两种过程。其一是正反馈过程。非门G1和非门G2均处于非高电平或低电平，而A点电压uA上升时，G1输出电压uQ下降，通过C1的耦合使B点电压uB下降，使G2输出电压uQ上升，又通过C2的耦合使uA再上升，最终使Q降到降到低电平，Q升到高电平。这个过程时间极短，是瞬间完成的；其二是暂稳态过程。正反馈过程完成后，两个电容开始按指数规律充放电，当其中之一达到阈值电压时，电路又进入正反馈，结果是达到另一个暂稳态，如次往复循环，形成振荡。若电路对称，即R1=R2=R,C1=C2=C,则输出方波，其重复周期为 T=2t=1.4RC2. 集基耦合多谐振荡器集基耦合多谐振荡器如左图所示，它是一种典型的分立元件脉冲产生电路。通常，电路两边是对称的。接通电源后，两管均应导通。为便于分析，假定因某种因素影响，iC1有上升趋势，那么就会发生如下的正反馈循环过程：iC1uRC1uA1ub2ib2iC2uRC2uA2 ib1ub1致使T1迅速饱和， uA1为低电平；T2迅速截止，uA2为高电平。此后，一方面C2将通过RC2、T1的be结构成的回路充电（电压极性左负右正）；另一方面，C1将通过T1、R1构成的回路，将本身贮存的电荷（左正右负）逐渐释放。这样ub2逐渐上升，当ub2高于晶体三极管导通电压后，将发生如下的正反馈循环：ub2ib2iC2uRC2uA2ub1ib1ic1 uA1 uRC1致使T2迅速导通uA2为低电平；T1迅速截止，uA1为高电平。此后，一方面C1将通过RC1、T2的be结构成的回路充电（电压极性左正右负），另一方面，C2将通过T2、R2构成的回路放电，ub1相应提高。当ub1高于三极管导通电压后，又发生使T1导通，T2截止的正反馈过程，于是形成振荡。从T1、T2集电极输出的输出电压是矩形脉冲。可以证明，集基耦合多谐振荡电路的振荡周期T0.7R1C10.7R2C21.4RC，输出幅度接近电源电压。3.整体电路的工作原理：下图的左边上下两个是方波发生器，左上方的是用NPN三极管组成的集基多谐振荡器，左下方是由与非门构成的方波发生电路，它们产生方波的原理在前面已经叙述过了。根据实验的设计要求，用集基多谐振荡器产生周期为5ms的方波A，用与非门构成的振荡器产生周期为40ms的方波B。然后用40ms的方波通过由两个D触发器构成的二分频器。经过第一个分频器时，输出一个80ms的方波C，在经过一个分频器后产生一个周期为160ms的方波D。然后将这四个方波进行逻辑与，就可得到一个周期大于100ms的含有四个周期为5ms小脉冲的四脉冲发生器，但按照实验要求，在最后加上一个有三极管构成的共射放大电路进行放大，即可得到满足课题要求的输出大于10V的条件。由于实验元件的限制，图中用每两个与非门当做一个与门来用。由于共射电路是倒相放大，所以最后一个与非门之后直接连上三极管。五、仿真的波形六、PCB图七、问题与收获1存在的问题 此电路虽然已经能够正常地工作了，但还存在输出波形不够稳定的问题，即不能够保证两个方波发生电路同步产生的问题。所以在示波器上显示的波形可能有时只有三个脉冲或五个脉冲，2.经验总结：电子测量设计是从模电、数电、电测学习到实践的一个非常有意义的升华，经过这次课程设计实验，从中不仅检验了许多从书本上学到的知识，同时也在自己动手的过程中接触并了解到许多原本在书本上不太可能学到的东西。总之，我有很多成功喜悦，也有不少失败的教训，也许没有那些失败，实验只能变得很肤浅。通过此次课程设计，学会了如何运用课堂上所学的知识独立的设计电路原理图，在调试的过程中，充分运用了示波器，更加掌握了对示波器的使用方法 。此次课设，从设计到