电子技术设计实验集合

1、实验一 语音放大电路1、实验内容本实验设计和制作一个具有麦克风、音频合成和功率放大功能的音频功率放大器。要求：前置放大电路：输入信号：Uid10mV输入阻抗：Ri100K共模抑制比：KCMR60dB有源带通滤波电路带通频率范围：300Hz-3000Hz功率放大电路最大不失真输出功率：POM5W负载阻抗：RL=4电源电压：+5V，+12V2、实验目的通过本实验熟悉小信号电压放大器、放大器运算电路、功率放大器、直流稳压电源的工作原理和设计方法。同时通过同学们自己焊接实际电路，提高动手能力。3、实验原理本实验设计一个具有如下功能的音频功率放大电路：将来自麦克风的音频信号线性放大，然后和来自其它音源的

2、音乐信号混合，混合后的信号经过前置放大进行电压放大，然后经过功率放大推动扬声器工作。系统组成和原理框图如下图所示。（1）线性放大电路电路说明：电路中C1的作用是滤除高次谐波干扰；C2是耦合电容，阻直通交，对于交流信号相当于短路；C3的作用是防止放大器自激设置的电容；所以电路可以简化为如下图所示。（2）音频混合电路C4和C5也是耦合电容，阻直通交，对于交流信号相当于短路；（3）前置放大电路前置放大电路所接收的信号一般为有用信号与躁声信号的叠加信号，其中有用信号可能仅有若干毫伏，而共模躁声信号可能高达几伏，因此，前置放大电路必须设计成一个高共模抑制比、低漂移、高输入阻抗的小信号放大电路。（4）功率

3、放大电路功率放大电路的主要作用是向负载提供功率，要求输出功率尽可能大，转换效率尽可能高，非线性失真尽可能小。功率放大电路的形式很多，有双电源供电的OCL互补对称功放电路，单电源供电的OTL功放电路，BTL桥式推挽功放电路和变压器耦合功放电路等。另外，目前集成功放发展也很迅速，现在TDA200X系列五端单片集成功放性能优良，功能齐全，并附有各种保护、消躁电路，使外接元件大大减少，而且，便于安装，所以，应用已相当广泛。读者可以根据要求与实验条件自选电路。系统工作需要的直流电源由电源模块提供。直流稳压电源原理框图及波形图1）电源变压器 将市电交流电压转换为符合整流需要的幅值较低的交流电压。2）整流电

4、路 利用整流元件，将正弦交流电压变为单向脉动电压。3）滤波电路 利用电容、电感元件将直流脉动电压中的谐波成分滤除掉，使之变为比较平滑的脉动直流电压。 4）稳压电路 稳压电路的作用是使直流输出电压基本不受电网电压波动或负载变动的影响。贯穿本次实验主要内容是“放大”，和模拟电子技术基础内容相同。什么是放大？如何正确理解电子电路的放大？从电子学的概念看：放大的本质是能量的控制和转换。放大的基本特征是功率放大。能够控制能量的元件叫做有源器件。放大电路的基本要求是不失真。其他概念建立工程化的概念，多和实际相联系。如电阻的阻值，其实是在其标称值某个范围内变化的，并不等同于标称值。实验调试中会遇到很多问题，

5、如外部干扰等等，具体问题具体分析。麦克风简介n 麦克风，学名为传声器，由Microphone翻译而来。传声器是将声音信号转换为电信号的能量转换器件，也称话筒，麦克风，微音器。 目前，市场上销售的麦克风主要分为两大类：一类是动圈式话筒。其主要特点是音质好，不需要电源供给，但价格相对较高。另一类话筒是驻极体话筒。其特点是耐用，灵敏度较高，需要1.53V的电源供给，音质比同价位的动圈式话筒要差一些。但其价格相对较低，适合作播音麦克风。动圈式话筒用的是电磁感应的原理：声音的震动带动在磁场中的线圈震动，这一震动将切割磁感线，产生感应电流，从而将声音信号转变为电流信号。优点是：音质好，不需要电源供给。驻极

6、体传声器有两块金属极板，其中一块表面涂有驻极体薄膜（多数为聚全氟乙丙烯）并将其接地，另一极板接在场效应晶体管的栅极上，栅极与源极之间接有一个二极管。当驻极体膜片本身带有电荷，表面电荷地电量为Q，板极间地电容量为C，则在极头上产生地电压U=Q/C，当受到振动或受到气流地摩擦时，由于振动使两极板间的距离改变，即电容C改变，而电量Q不变，就会引起电压的变化。电压变化的大小，反映了外界声压的强弱，这种电压变化频率反映了外界声音的频率，这就是驻极体传声器的工作原理。 电容式麦克风的膜片多采用聚全氟乙丙烯，其湿度性能好，产生的表面电荷多，受湿度影响小。由于这种传声器也是电容式结构，信号内阻很大，为了将声音

7、产生的电压信号引出来并加以放大，其输出端也必须使用场效应晶体管。优点：保真度好。放大的概念和放大电路的主要性能指标1.放大的概念用小的变化量去控制一个较大的量的变化。要求不失真的“线性放大”。放大电路利用晶体管实现能量的控制与转换。放大作用的实质就是有源器件的电流、电压或功率的控制作用。输出的较大能量来自于直流电源Vcc，而不是有源器件。放大电路中能够控制能量转换的元件称为有源元件（如晶体管、场效应管、集成运算放大电路）。放大电路的组成扩音机示意图：一般包含电压放大电路和功率放大电路。电压放大电路将微弱电压加以放大从而推动功率放大电路，通常工作在小信号状态。功率放大电路输出较大的功率，推动执行

8、元件，工作在大信号状态。2.放大电路的性能指标输入为小信号时（测试信号为正弦波）（1）放大倍数（或增益） 衡量放大电路的放大能力，定义为输出变化量与输入变化量之比。根据输入量与输出量的不同，将放大电路分为四种类型：电压放大电路；电流放大电路；互导放大电路；互阻放大电路。n 电压放大电路基本示意图（输入量与输出量都是电压）电压增益：输出电压与输入电压之比。源电压增益： 输出电压与信号源电压之比。（2）输入电阻Ri从放大电路输入端看进去的等效电阻。定义为输入电压有效值Ui和输入电流有效值Ii之比。 Ri表明放大电路从信号源索取电流或电压的能力。Ri越大，电流越小，Ui越接近 Us ，信号电压Us损

9、失越小。输入信号源是内阻很小的电压源时，要求输入电阻尽量大，以保证信号源电压损失尽可能小。输入信号源是内阻很大的电流源时，要求输入电阻尽量小，以保证信号源电流尽可能多流进放大电路。利用Ri和Rs可以求出电压增益与源电压增益的关系式。（3）输出电阻RoRO表明放大电路的带负载能力(指负载变化时输出电压的变化情况）。Ro越小，放大电路带电压负载的能力越强。（ Ro小，RL变化时，UO变化小) 放大电路的输出量为电压，要求输出电压尽量不受负载变化影响，电路的输出电阻应尽量小。放大电路的输出量为电流，要求输出电流尽量不受负载变化影响，电路的输出电阻应尽量大。Ri 、Ro是为描述电路在相互连接时彼此之间

10、产生影响而引入的参数。（4）通频带fbw是用于衡量放大电路对不同频率信号的放大能力的技术指标。功率放大电路概述 1.功率放大电路的特点和要求功放电路不仅要有足够大的输出电压 , 而且还应有足够大的输出电流，才能提供足够大的输出功率。放大管工作在极限应用状态。功放电路从组成、元器件的选择到分析方法，都与小信号放大电路不同。通常要求：1） 输出功率尽可能大；2） 转换效率要高 ；3） 非线性失真要小；4）考虑功放电路中晶体管的选择和散热问题；（接近极限运用状态） 2.输入信号幅值较大时1）非线性失真系数D指输出波形中的谐波成分总量与基波成分之比(各次谐波有效值与基波有效值之比）。2）最大不失真输出

11、电压当输入电压再增大时就会使输出波形产生非线性失真时的输出电压（非线性失真系数不超过规定的最大输出电压）。可表示为：最大输出幅值(Uom)M 最大输出有效值(Uo)M3）最大输出功率(Po)M和效率h 最大输出功率指在输出波形基本不失真的情况下，负载上能够获得的最大交流功率。效率指直流电源能量的利用率。 集成运放电路1、通用型集成运放：晶体管构成F007(A741)、F324(LM324)场效应管构成C14573 2、集成运放的符号及电压传输特性3、集成运放的特点：1）是双端输入、单端输出的放大电路。2）差模放大倍数高。3）输入阻抗高，输出阻抗低。4）共模抑制比高，能较好的抑制温漂。共模信号：

12、大小相等、极性相同的信号 差模信号 ：大小相等、极性相反的信号。 4、集成运放的使用1）正确辨认管脚(目前未完全标准化)2）调零或调偏置电压 对于内部无自稳零措施的运放,在外部要加调零电路；若为单电源供电,有时还需设置合适的静态输出电压,以便能放大双极性信号.3）消除自激振荡在电源端加去耦电容，有的需外接频率补偿电容.5、集成运放应用分类根据在不同电路中集成运放所处的工作状态，可以把集成运放的应用分为两大类：线性应用和非线性应用 1）线性应用 集成运放输出量与净输入量成线性关系。但是，整个应用电路的输出与输入之间仍可能是非线性的关系。 2）非线性应用 集成运放的输出量与净输入量成非线性关系，输

13、出量不是处于正饱和值就是负饱和值。本实验的各种电路，集成运放均是线性应用 。线性应用电路的分析方法设集成运放同相输人端和反相输入端的电位分别为 U+、U-，电流分别为I+、I-。当理想集成运放工作在线性区时，应满足： “虚短”和 “虚断”虚短路：U+U-，是指集成运放的两个输入端电位无穷接近，但不是真正短路。虚地：当集成运放的一个输入端电位为地时，则另一端为“虚地”点（由虚短推出）。虚断路：I+=I-0 ，指集成运放两个输入端的电流趋于零，但不是真正断路。基本运算电路集成运放构成负反馈（深度负反馈）时，工作在线性区，完成运算功能比例、加减、积分、微分、对数、指数、乘法和除法等运算电路。如何判断

14、工作在负反馈工作状态？对于单运放构成电路，只要反馈在反相输入端，就工作在负反馈状态。（1）反相比例运算电路输出电压：Uo=-RFR1Ui输入电阻：Ri=R1输出电阻：Ro=0（2）加法运算电路四、实验内容1、根据要求设计各级电路，并进行仿真、调试、分析。2、连接各级实际电路，并进行调试。（1） 前置放大电路静态调试：调零和消振。动态调试：以正弦信号为信号源，幅值、频率自选，观察输出波形失真情况，测量放大电路的差模电压放大倍数、共模电压放大倍数、共模抑制比、输入电阻、输出电阻、幅频特性。（2） 功率放大电路静态调试：观察有无振荡，如有，采取消振措施。测量静态工作点，从各个方面（比如：波形失真、功

15、耗、效率等）考虑看其是否合适。 动态调试：加入动态信号，测量最大输出功率、电源所提供的平均功率、求出效率、电压增益。将以上测量结果与理论值比较，看是否满足要求。3、系统联调将各级电路连接起来，加入信号，进行统一静态、动态（观察波形，测量最大不失真输出电压范围，电压放大倍数，带宽等）调试。加入语音信号，试听效果。五、实验报告1、画出总电路原理图，说明选择此方案的原因及电路原理。2、分析测试结果。3、写出实际安装、调试中遇到的问题及解决办法。实验二 RC有源滤波器设计1、实验内容本实验设计一个二阶压控电压源宽带滤波器，要求能抑制低于300Hz和高于3000Hz的信号，整个通带增益为8dB。要求：（

16、1）设计二阶RC带通滤波器电路，计算电路元件参数，拟定测试方案和步骤；（2）在multisim里仿真电路，测量并调整静态工作点；（3）测量技术指标参数；（4）测量有源滤波器的幅频特性；（5）写出设计报告。2、实验目的（1）学习RC有源滤波器(低通、高通、带通、带阻)的设计方法；（2）由滤波器设计指标计算电路元件参数；（3）掌握有源滤波器的测试方法；（4）测量有源滤波器的幅频特性。3、实验原理有源滤波电路是用有源器件与RC网络组成的滤波电路，种类很多，按其带通的性能划分，可分为低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器。根据本实训的要求应该选用一带宽与实际输入有用信号相一致的有源带通滤波器。带通滤波器最

17、大电压峰值出现在中心频率f,0的频率点上。（1） 原理图设计1）低通滤波器低通滤波器是用来通过低频信号衰减或抑制高频信号。如图1（a）所示，为典型的二阶有源低通滤波器。它由两级RC滤波环节与同相比例运算电路组成，其中第一级电容C接至输出端，引入适量的正反馈，以改善幅频特性。图1（b）为二阶低通滤波器幅频特性曲线。图1 二阶低通滤波器2）高通滤波器高通滤波器用来通过高频信号，衰减或抑制低频信号。将图1低通滤波电路中起滤波作用的电阻、电容互换，即可变成二阶有源高通滤波器，如图2(a)所示。高通滤波器性能与低通滤波器相反，其频率响应和低通滤波器是“镜象”关系。图2（b）为二阶高通滤波器幅频特性曲线。

18、图2 二阶高通滤波器3）带通滤波器带通滤波器的作用是只允许在某一个通频带范围内的信号通过，而比通频带下限频率低和比上限频率高的信号均加以衰减或抑制。典型的带通滤波器可以从二阶低通滤波器中将其中一级改成高通而成。如图3（a）所示。本电路的优点是改变Rf和R4的比例就可改变频宽而不影响中心频率。图3（b）为二阶高通滤波器的幅频特性曲线。图3 二阶带通滤波器4）带阻滤波器带阻滤波器和带通滤波器相反，即在规定的频带内，信号不能通过（或受到很大衰减或抑制），而在其余频率范围，信号则能顺利通过。典型的带通滤波器可以在双T网络后加一级同相比例运算电路构成。如图4（a）所示。图4（b）为二阶带阻滤波器的幅频特

19、性曲线。图4 二阶带阻滤波器 （2） 滤波器的传输函数与性能参数由RC元件与运算放大器组成的滤波器称为RC有源滤波器，其功能是让一定频率范围内的信号通过，抑制或急剧衰减此频率范围以外的信号，因受运算放大器带宽限制，这类滤波器仅适用于低频范围，根据频率范围可将其分为低通、高通、带通与带阻四种滤波器，它们的幅频特性如下图所示，具有理想特性的滤波器是很难实现的，只能用实际特性去逼近理想的，常用的逼近方法是巴特沃斯最大啊平坦响应和切比雪夫等波动响应。在不许带内有波动时，用巴特沃斯响应较好，如果给定带内所允许的纹波差，则切比雪夫响应较好。1）滤波器的传输函数表1 二阶RC滤波器的传输函数表类型传输函数性

20、能参数 低通 电压增益低、高通滤波器的截止角频率带阻塞、带阻滤波器的中心角频率BW带通、带阻滤波器的带宽 高通 带通 带阻2）单元电路性能参数低通滤波器二阶低通滤波器的通带增益 截止频率，它是二阶低通滤波器通带与阻带的界限频率。 品质因数，它的大小影响低通滤波器在截止频率处幅频特性的形状。高通滤波器 二阶高通滤波器的通带增益 截止频率，它是二阶高通滤波器通带与阻带的界限频率。 品质因数，它的大小影响高通滤波器在截止频率处幅频特性的形状。带通滤波器 通带增益 中心频率 通带宽度 选择性 带阻滤波器通带增益 中心频率 带阻宽度 B2（2Aup）f0

21、选择性 （3）元件参数的计算1）二阶低通滤波器二阶低通滤波器性能参数表达式为C2/（CC1RR1） (1-1)Q=0.707C/Q=1/R1C+1/R2C+(1+AV)/R2C1 (1-2)AV=1+R4/R3 (1-3)2）二阶高通滤波器二阶高通滤波器性能参数表达式为C2/（CC1RR1） (2-1)Q=0.707C /Q=1/R1C+1/R2C+(1+AV)/R2C1 (2-2)AV=1+R4/R3 (2-3)3）二阶带通滤波器二阶带通滤波器性能参数表达式为C2(1/R1+1/R3)/R2C2 (3-1)Q=0/BW (3-2)AV=1+R4/R5(AV2) (3-3)4）二阶带阻滤波器二

22、阶带通滤波器性能参数表达式为1/R3=1/R1+1/R2 (4-1)02=1/R1R2C2 (4-2)AV=1 本实验设计一带通滤波器，带通滤波器的带宽越窄，选择性越好，也就是电路的品质因数Q值越高（Q=），高Q值的滤波器有大的输出电压；反之，低Q值的滤波器带宽较宽，有较小的输出电压。我们所熟悉的RC桥式振荡电路其实就是一个选择性很好的有源带通滤波器。该电路在满足R1=R2=R，C1=C2=C的条件下，Q值与中心频率f,0分别为： 式中： 另外，也可以用一个低通滤波器和一个高通滤波器串联起来组成一带通滤波器，用该方法构成的带通滤波器通带较宽，截止频率易于调整，多用作测量信号噪声比的音频带通滤波

23、器。如图所示的带通滤波器，频率范围300Hz-3000Hz，整个通带增益为8 dB，非常适合语音放大。四、实验内容1、根据要求设计各级电路，并进行仿真、调试、分析。五、实验报告1、画出电路原理图，说明选择此方案的原因及电路原理。2、分析仿真测试结果。实验三 数字频率计设计（仿真）1、实验内容本实验设计一简易数字频率计，其基本要求是：1)测量频率范围09999Hz；2)最大读数9999HZ,闸门信号的采样时间为1s；.3)被测信号可以是正弦波、三角波和方波；4)显示方式为4位十进制数显示；5)使用EWB进行仿真；6)输入信号最大幅值可扩展。2、实验目的(1）了解数字频率计测频与测周的基本原理；(

24、2) 熟悉掌握数字频率计的设计与调试方法及减小测量误差的方法。3、实验原理数字频率计是直接用十进制的数字来显示被测信号频率的一种测量装置。它不仅可以测量正弦波、方波、三角波和尖脉冲信号的频率 ，而且还可以测量它们的周期。所谓频率就是在单位时间（1s）内周期信号的变化次数。若在一定时间间隔T内测得周期信号的重复变化次数为N，则其频率为f=N/T，据此，设计方案框图如图1所示：图1 数字频率计组成框图（1）整体电路设计如图2（a），2（b）为数字频率计的工作过程图 图2（a） 数字频率计的组成框图 图2（b） 数字频率计的工作时序波形数字频率计的工作过程是：被测信号f经脉冲电路整形，变成如所示的脉

25、冲波形，其周期T与被测信号的周期相同。实际电路输出标准时间信号，设其高电平持续时间为1s，计数器的计数时间就是1s，计数器计得的脉冲数N（如图所示）就是被测信号的频率。逻辑控制单元的作用有两个：其一，产生清零脉冲，使计数器每次从零开始计数；其二，产生所存信号，是显示器上的数字稳定不变。这些信号之间的时序关系如图2（b）所示数字频率计由时基电路、控制电路、闸门电路、计数锁存和清零电路、脉冲形成电路和译码显示电路组成（2）单元电路设计1）逻辑控制电路根据图2(b)所示时序波形，在标准时间信号结束时所产生的下降沿用来产生锁存信号 ，同时锁存信号经过反相器有用来产生清零信号，锁存信号的脉冲宽度由本身电

26、路的时间常数决定。因此这两个脉冲信号和可疑由单稳态触发器产生，其电路如图3所示设锁存信号的脉冲宽度t=1.1RC若取R=1000 K、C=0.01 Uf,则，t=1.1RC=0.011s。图3 控制电路2）锁存器和清零锁存器的作用是将计数器在1s结束时的计数值进行锁存，使显示器获得稳定的测量值。因为计数器在1s内要计算成千上万个输入脉冲，若不加锁存器，显示器上的数字将随计数器的输出而变化，不便于读数。如图2所示，1s的计数结束时。逻辑控制电路发出的锁存信号，将计数器此时的值送到译码器，因此显示器的数字是稳定的。选用了两片8D锁存器74LS273可以完成上述锁存功能。74LS273的真值表如表1

27、所示。表1 74LS273真值表当时钟脉冲CP的上升沿到来时，锁存器的输出等于输入，即Q=D。从而将4个十进制计数器即个位、十位、百位、千位的输出值送到锁存器的输出端。正脉冲结束后，无论输入端D为何值，输出端Q的状态仍然保持原来的状态。所以在计数周期内，计数器的输出不会送到译码显示器。清零信号是在计数器的计算值送锁存后，为了下次计数而把计数器进行清零，所以在锁存信号发出后，利用反相器的功能得到一个对计数器清零的延时信号。有计数器74LS90的R9（0）端接低电平，而把R0(1)作为清零输入，该清零信号是高电平有效，而锁存信号也是高电平有效，而且计数器清零必须在单稳触发信号之后，故在延迟反相器的

28、基础上再加个反相器得到计数器的清零信号。3）脉冲形成电路脉冲形成电路的作用是将待测信号（如正弦波、三角波或者其他呈周期性变化的波形）整形为计数器所要求的脉冲信号，其周期不变。将其他波形变换成脉冲波的电路有多种，如施密特触发器、单稳态触发器、比较器等，其中施密特触发器的应用较多。电路形式采用555构成的施密特触发器，电路原理如图4（a） 所示。 图中R1与R2的作用是将被测信号进行电平移动，因为555构成的施密特触发器的上触发电平UT+ =2/3Ucc，下触发电平UT-=1/3Ucc，如图4（b）所示。4(a) 原理图 图4（b） 波形图输入信号的直流电平Uxo应该满足下列关系1/3Ucc<

29、;Uxo<2/3Ucc。输入信号的幅度Uxm与直流电平Uxo和回差UT有关，一般说来，UT越小，对输入信号的幅值Uxm要求越小，如果需要减小回差，可以在555的控制端CO接入一个正电压。如果取+Ucc=+5V,回差UT=1.67V。对于图4（b）所示的波形图，若取Uxo=1/3Ucc+1/2UT=2.5V,则输入信号幅度为 Uxm>1/2UT=0.83V.为使Uxo=2.5V，对于图4（a）所示电路，则取R1=R2=10K。4）时基电路和闸门电路如图2（a）所示，闸门电路是控制计数器计数的标准时间信号，决定了被测信号的脉冲通过闸门进入计数器进行计数的计数个数，其精度很大程度上决定了

30、频率计的频率测测量精度。当要求频率测量精度高时，应使用晶体振荡器通过分频获得。在此频率计中，时基信号采用555定时器构成的多谐振荡器电路，当标准时间信号（1s高电平）来到时，闸门开通，被测信号的脉冲通过闸门进入计数器计数；标准时间脉冲结束时（为低电平），闸门关闭，计数器无时钟脉冲输入。例如，时基信号的作用时间为1s，闸门电路将打开1s，若在这段时间内通过闸门电路的脉冲数目为1000个，则被测信号的频率就是1000Hz。由此可见闸门电路的逻辑功能可以有一个与非门来完成，如图5所示图5 标准脉冲产生的闸门电路设标准时基为1s的脉冲是由555定时器构成的多谢振荡器电路产生的，由555定时器构成的多谐

31、振荡气的周期计算公式：t=t1+t2=0.693（R1+2R2）C；占空比为：D= t2/ t1+t2= R2/ R1+2R2<50%，t1为正方波的宽度，t2为负方波的宽度；若取振荡器的频率f0=1/ t1+t2=0.8HZ,则振荡器的输出波形如图6所示，其中t1=1s，t2=0.25s。图6 闸门电路各波形特点利用式t10.693（R1+R2）C；t20.693R2C。若取C=10Uf，则R2=36.07K,取标称值为36K；R1=108.22K,取R1=108K。门电路的输入输出个点波形如图6所示。5）被测信号幅度扩展电路采用图7所示电路，可以扩展被测信号幅度范围。输入信号Ux先经

32、过限幅器，在经过施密特触发器整形。当输入信号的幅度较小时，限幅器的二极管均截止，不起限幅作用。图7 幅度范围扩大电路（3）整体电路图图8 整体电路图经过以上各单元电路的设计，可以得到数字频率计数器的整体电路；如图8所示。电路的工作过程是：接通电源后，出发手动复位开关S，计数器清零。当标准时间秒脉冲到来时，与非门构成的闸门电路开通，4片74LS90组成的计数器开始计数，最大计数N=9999HZ。标准时间秒脉冲结束时所产生的负跳变触发单稳态触发器使之产生正脉冲，它的正跳变作为锁存器74LS273的锁存时钟脉冲，是锁存器的输出等于此时计数器的值。单稳态触发器输出的脉冲经过两个与非门延时，用来对计数器

33、清零，从而完成一次测量。下一个秒脉冲来到时又按照计数锁存复位的过程完成第二次测量，如此的周而复始，实现频率的自动测量。四、实验内容1、根据要求设计各单元电路，并进行仿真、调试、分析。2、整体联调将各单元电路连接起来仿真调试。五、实验报告1、画出总电路原理图，说明选择此方案的原因及电路原理。2、分析测试结果。3、写出调试中遇到的问题及解决办法。实验四 救护车振铃电路设计1、实验内容本实验设计和制作一救护车振铃电路。要求：（1）采用两个555时基电路组成两个多谢振荡器；（2）第一个时基电路产生低频振荡，振荡频率为700Hz，第二个时基电路产生振荡频率约为1400Hz，使扬声器发出呜呜的声音；（3）

34、画出仿真波形；（4）写出设计总结报告。2、实验目的（1）熟悉555定时器引脚排列；（2）掌握555定时器的逻辑功能与使用方法；（3）了解音响电路的组成与工作原理，并熟悉其设计及制作。3、实验原理（1）设计方案该电路主要通过两片555定时器模拟救护车扬声器发声电路，输出周期性变化的高频信号和低频信号，驱动扬声器发出高音低音周期交替的警报声。其电原理图如图1所示。图1 救护车振铃电路图将两片555定时器分别连接成多谐振荡器，其中555（1）的作用是控制高频声音和低频声音的持续时间，其输出Vo1是555（2）的控制电压；555（2）的作用是控制高低音的频率，作为压控振荡器将555（1）输出的高低电平

35、转化为频率，驱动扬声器发出响声。555（1）主要通过输出占空比一定的方波信号控制555（2）的控制端电压，当输出为高电平时，555（2）控制电压端为高电平，由振荡频率f的计算公式可知此时振荡频率较低，为低音；相对应，当输出为低电平时，555（2）控制电压端为低电平，此时振荡频率较高，为高音。而高低音的持续时间则由555（1）决定。（2）技术原理1）555定时器器件特性555定时器是一种中规模集成电路，外形为双列直插8脚结构，体积很小，使用起来方便。 集成时基电路555的电源电压范围较宽，可在516V范围内使用（TTL型，若为CMOS型的555芯片，则电压范围可在218V 内），电路的

36、输出有缓冲器，因而有较强的带负载能力。双极型时基集成电路最大的灌电流和拉电流都在200mA左右，因而可直接推动TTL或CMOS电路中的各种电路，包括能直接推动蜂呜器、小型继电器、喇叭和小型电动机等器件。集成555定时器有双极性型和CMOS型两种产品。它们的逻辑功能和外部引线排列完全相同。其主要参数见表1.表1(a)双极性型5G555的主要性能参数参数名称符号单位参数电源电压VCCV516电源电流ICCmA阈值电压VTHVVCC触发电压VTRVVCC输出低电平VOLV1输出高电平VOHV13.3最大输出电流IOMAXmA200最高振荡频率fMAXKHz300时间误差tnS5 VTH即Vi1 ,V

37、TR即Vi2 。 (b) CMOS型7555的主要性能参数参数名称符号单位参数电源电压VCCV318电源电流ICCA60阈值电压VTHVVDD触发电压VTRVVDD输出低电平VV0.1输出高电平VV14.8最大输出电流IOMAXmA200最高振荡频率fMAXKHz500时间误差tnS基于以上对555定时器参数及性能的分析，认为以555定时器搭建的电路能够驱动小功率扬声器发音，选择适当的外部电阻电容等器件与555定时器配合使用能够使此设计得以实现。图3 555定时器逻辑符号和引脚2）555定时器内部结构及工作原理图2 555定时器内部结构 内部结构：555定时器的内部电路框图及逻辑符号和管脚排列

38、分别如图2和图3所示。Vi1（TH）：高电平触发端，简称高触发端，又称阈值端，标志为TH。Vi2（）：低电平触发端，简称低触发端，标志为。VCO：控制电压端。VO：输出端。Dis：放电端。：复位端。555定时器内含一个由三个阻值相同的电阻R组成的分压网络，产生VCC和VCC两个基准电压；两个电压比较器C1、C2；一个由与非门G1、G2组成的基本RS触发器（低电平触发）；放电三极管T和输出反相缓冲器G3。是复位端，低电平有效。复位后, 基本RS触发器的端为1（高电平），经反相缓冲器后，输出为0（低电平）。VCO为控制电压端，在VCO端加入电压，可改变两比较器C1、C2的参考电压。不加控制电压时，要在VCO和地之间接001F（电容量标记为103）电容。放电管Tl的输出端Dis为集电极开路输出。工作原理：分析图2的电路：在555定时器的VCC端和地之间加上电压，当VCO悬空时