电赛培训ppt课件

1、2014年武汉大学珞珈学院电子设计竞赛研讨2014-11-15.模电相关一、信号的产生二、信号的滤波三、信号合成.一、信号的产生（一）三角波和矩形波（二）正弦波.一、信号的产生（一）三角波和矩形波1、RC积分电路+比较器555芯片T=tW1+tW2tW1=0.693（R1+R2）CtW2=0.693R2C.一、信号的产生（一）三角波和矩形波1、RC积分电路+比较器555芯片占空比可调充电放电频率也可调.一、信号的产生（一）三角波和矩形波1、RC积分电路+比较器RC2T.一、信号的产生（一）三角波和矩形波1、RC积分电路+比较器ii.一、信号的产生（一）三角波和矩形波1、RC积分电路+比较器滞回

2、比较器.一、信号的产生（一）三角波和矩形波1、RC积分电路+比较器.一、信号的产生（一）三角波和矩形波1、RC积分电路+比较器方波输出幅值UOm由稳压管DZ1和DZ2的稳压值决定，当DZ1=DZ2=DZ时，三角波的输出幅值为R1R2此电路三角波线性差.=0， =1，为振荡电路一、信号的产生（一）三角波和矩形波1、RC积分电路+比较器2、反馈型多谐振荡器幅度条件：放大倍数=1，相位条件：相位相同注意以上条件可以在多次反馈中满足反馈环节：直接反馈，电容反馈，晶振反馈， 选频电路反馈多谐振荡器正弦波振荡.一、信号的产生（一）三角波和矩形波（二）正弦波.1、正弦信号的产生1、反馈型振荡器2、选频滤波电

3、路+比较器构成环路3、用二极管等对三角波进行非线性变换4、DDS 数字信号通过DA转换产生反馈型正弦波振荡器RC反馈网络LC反馈网络文氏电桥振荡器三级RC移相双T型RC网络高频电路.文氏电桥振荡器=1/RC时，文氏桥的相移为0放大倍数为1/3 要求主放大器A=3，=0.文氏电桥振荡器.文氏电桥振荡器=1/RC.1、正弦信号的产生1、反馈型振荡器2、选频滤波电路+比较器构成环路反馈型正弦波振荡器RC反馈网络LC反馈网络文氏电桥振荡器三级RC移相双T型RC网络高频电路.1、正弦信号的产生1、反馈型振荡器2、选频滤波电路+比较器构成环路3、用二极管等对三角波进行非线性变换4、DDS 数字信号通过DA

4、转换产生反馈型正弦波振荡器RC反馈网络LC反馈网络文氏电桥振荡器三级RC移相双T型RC网络高频电路.模电相关一、信号的产生二、信号的滤波三、信号合成.滤波器的分类（按功能）.滤波器的分类（按结构）直流几百兆，电流大直流几百k，体积小 适宜制成集成芯片.滤波器、移相器等的基本分析方法：基本元件：常用电阻器：u iR；常用电容器：常用电感器：正弦条件下：u i Z ZR， u i同相Z1/（jC），i 超u 90ZjL，u超i 90具体电路在器件模型的基础上加上元件的复阻抗,求得到该电路的幅频和相频特性.NP一阶有源低通滤波电路.N一阶有源低通滤波电路.-40dB/十倍频.带通滤波器将高通和低通分

5、别设计，然后串联而成实际带宽不能做到很窄，可作为宽带带通滤波电路.带通滤波器典型带通滤波器.模电相关一、信号的产生二、信号的滤波三、信号合成.图1 基本电路示意图 设计制作一个信号波形合成电路，其基本要求的电路如图1所示。.基本要求（1）正弦波发生器产生单频正弦信号u1，频率f0为1kHz0.1 kHz，峰峰值不小于3.0V；（2）用三倍频电路对u1进行处理，产生频率为3f0的方波信号u2；（3）用滤波电路处理u2，产生频率为3f0，峰峰值为.0V0.1V的正弦信号u3；（4）设计制作一个移相器，对信号u1进行移相，移相后，信号u4具有与u3相同的初相位，并且u4的峰峰值为6.0V0.2V；（

6、5）设计制作一个加法器进行信号合成，将u4和 u3分别作为基波和3次谐波进行合成，合成后的波形uo为近似方波，其峰峰值为5.7V0.4V，形状如图2所示。.图2 利用基波和3次谐波合成的近似方波.1、移相.简单元器件移相UO=URUCUi.简单元器件移相UO=URUCUi实际上：当电容及输入信号频率固定时，容抗XC也是固定的常数。UC:UR= XC:RUC2+XC2=Ui2=常数相位差接近0时，输出UR很小相位差接近90 时，电阻R的阻值应接近一般可选R和XC在同一数量级相位差的变化小于90R=XC时，相位差为45看起来R的改变可使相位在0到90 的范围内移动.简单元器件移相为使相位差的改变不

7、影响输出幅度，可用桥式移相器缺点：无公共接地端.等幅移相器.等幅移相器当R=0时，=0当RXC时，在 -/2 到 之间= - 60，R=0.577XC，= - 90，R=XC， = -120，R=1.732XC， = -150，R=3.732XC 可调移相器针对特定的频率，希望输出的相位能够调节。.在XC=R时，桥式移相器的扩展.可调移相器.图1 基本电路示意图.2、倍频锁相环倍频三分频器PWM.锁相环倍频f.3、合成反向求和运算电路多个输入信号均作用于集成运放的反相输入端Ni3i2i1if-+uoui3R3Rfui2R2ui1R1RN点电流：u+ = u- i+ = i- =0 =0 （虚地

8、）叠加原理.同相求和电路多个输入信号均作用于集成运放的同相输入端NPi3i2i1ifi4-+uoui3R3Rfui2R2ui1R1RR4uP = uN iP = iN =0 P点电流： i1+i2+i3=i4N点电流：若R/Rf=R1/R2/R3 则可省去R4 .-+uoui1RRfNui2RPRf加减混合电路.典型数字电路1、时钟发生器2、计数器3、译码器4、555单稳电路.数字电路中的时钟发生器多谐振荡器1、555时基电路2、三极管反馈型3、门电路反馈型4、晶振电路5、压控振荡器频率要求，精度要求，稳定度要求有源晶振无源晶振.普通反相门构成多谐振荡器 石英晶体振荡器反相器推荐CMOS电路.

9、普通反相门构成多谐振荡器 石英晶体振荡器反相器只能用CMOS电路.普通反相门构成多谐振荡器将主要电路集成于芯片中T2.2RTCT32768Hz2Hz.二分频触发器分频74LS76/106 74LS74/CD4013CPQT触发器.典型数字电路1、时钟发生器2、计数器3、译码器4、555单稳电路.常用计数器芯片分频都有时钟输入及控制，都有清0输入引脚，都有Q0Q3输出。160系列有CO或置数输入及控制如何级联，如何设置为计数到某固定值时动作（改变计数值）.级联计数器级联方式适用计数器特点低进位送高计数输入有进位输出低进位送高使能有进位输出和使能端低状态组合送高计数输入无进位输出或不计满就需进位低

10、状态组合送高计数使能同上且有使能端可用输出引脚组合后级联到下一级，例如7490系列和CD4518可用最高位输出的下降沿供给下一级输入。74160系列有进位输出，可以用进位输出连接到下一级的输入端。.组合信号级联（059） 用进位位级联使能端组合信号反馈清零及级联 组合信号反馈置零及级联.改变计数分频值反馈置数 反馈置数（0） 反馈清零74160系列有置数输入，可以用进位输出或输出组合设定置数输入7490系列和CD4518只能用输出组合提供本级的清零，并可提供给声光信号。.计数分频值能任意设定吗？方法1、用开关控制或门电路多输入或门电路的输入接上拉电阻，并通过开关接到计数器各输出端，或门输出接到

11、计数器清零端。方法2、用数字比较器.输入：本级：A3,A2,A1,A0，B3,B2,B1,B0 串入：IAB，IAB，OABIABOAB3HLLA3B2HLLA3=B3A2B1HLLA3=B3A2=B2A1B0HLLA3=B3A2=B2A1=B1A0B0LHLA3=B3A2=B2A1=B1A0=B0HLLHLLA3=B3A2=B2A1=B1A0=B0LHLLHLA3=B3A2=B2A1=B1A0=B0HLLHA3=B3A2=B2A1=B1A0=B0HHLLLLA3=B3A2=B2A1=B1A0=B0LLLHHL.计数分频值能任意设定吗？方法1、用开关控制或门电路多输入或门电路的输入接上拉电阻，

12、并通过开关接到计数器各输出端，或门输出接到计数器清零端。方法2、用数字比较器数字比较器的A、B输入分别接计数器各输出端和设置开关，计数器输出与设置开关值相等时数字比较器输出发信号并对计数器清零。.二、典型数字电路1、时钟发生器2、计数器3、译码器4、555单稳电路.名称逻辑符号基本功能常用器件主要应用变量译码器n 位输入，m位输出，m2n 对n位输入代码进行“翻译”，在m个输出中每一次产生一个有效信号。74LS139 (双2-4), 138 (3-8), 42 (4-10), CD4514 (4-16) 实现多输出组合逻辑函数；地址译码或状态译码；用作数据分配器代码变换译码器按照一定规则将n位

13、输入代码“翻译”成m位输出代码，n和m的多少没有限定关系，在m个输出中每一次允许有多个有效信号。BCD-段码译码器：74LS47/48， CD4511用作各种代码之间的固定变化。译码器.LED静态显示 3LED数码管的电极、公共极、显示.几款代码译码器芯片引脚.型号器件名称说明74LS46BCD-7段译码/驱动器OC门，输出低电平有效74LS47BCD-7段译码/驱动器OC门，输出低电平有效74LS48BCD-7段译码/驱动器输出高电平有效74LS246BCD-7段译码/驱动器OC门，输出低电平有效74LS247BCD-7段译码/驱动器OC门，输出低电平有效74LS248BCD-7段译码/驱动

14、器输出高电平有效CD4511BCD-7段译码/驱动器输出高电平有效，电流达25mACD4547BCD-7段译码/大电流驱动器输出高电平有效，电流达60mACD4055BCD-7段译码/液晶显示驱动器有显示频率输出CD4056BCD-7段译码/液晶显示驱动器有锁存功能.功能或数字输入 /biRbo 输出显示字型/LT/RBIDCBAabcdefg灭灯0入0000000灭灯试灯0111111118动态灭010000000000000灭灯0110000111111100110001101100001911001111110119101101010001101111101110011001121110

15、010100011131110111001011141111010001111151111110000000灭灯 74LS48功能表 .74LS47的引脚排列与74LS48的引脚排列一样，两者的功能也差不多。使用时注意74LS47是用来驱动共阳极显示器的，74LS48是用来驱动共阴极的；因驱动共阴数码管需要高电平，74LS48内部有上拉电阻，使用时可以直接与显示器相连，而74LS47因驱动共阳数码管，各段码只需要连到地就能发光，所以74LS47做成了集电极开路输出，使用时为避免各段码流过电流过大，各段码应通过电阻和74LS47相连。.CD4511的使用、引脚定义和显示效果也与74LS48基本一样，二者的区别在于CD4511的输入码超过1001(即大于9)时，它的输出全为“0”，数码管熄灭，而且，CD4511的驱动电流较大，使用时，输出端与数码管之间一般要串入限流电阻。另外CD4511增加了LE锁存引脚，没有RBI引脚，引脚bi仅有低