电子系统综合设计-2020版本

电子系统综合设计本次电子设计要求学生自行完成脉宽调制法电容/电压(C/V)转换器电路设计和方波-三角波发生器电MultisimMultisim/(C/V)电脑一套，仿真软件一套。实验一、方波-三角波发生器仿真分析实验二、脉宽调制法电容电压(C/V)换仿分析实验一、方波-三角波发生器仿真分析设计振荡频率为500Hz的方波-三角波发生器，要求方波输出电压为±12V，三角波输出电压为±6V。要求写出设计思路、电路结构、元器件参数的计算过程，运用仿真软件对所设计的电路进行10KHz0.01uF-0.33uFkΩ-100kΩ之间。一般来说，方波-三角波发生器是由一个迟滞比较器和一个积分电路组成，电路框图和电路设计原理图如图1和图2所示。图1路图图2电原图由于三角波最大输出电压为：由此可以得到：若取，则；取，的电位器；平衡电阻。根据方波-三角波的频率公式：可以得到：，取，则取RW210K的电位器，平衡电阻为。其中：图中的电位器是调节三角波幅值的，电位器是调整频率的。图3真形由分析结果可知：方波三角波的幅值:，NPNPNP，。实验二、脉宽调制法电容/电压(C/V)转换器仿真分析题目设计要求：利用脉冲宽度调制法(简称脉宽调制法，英文缩写为PWM)可以测量电CxD与CxA/DC/V43½S52000pF、20nF、200nF、2uF、20uF1pF~20uF±2.5%，最高分辨率达pC采用一片COS双定时C75631V、ICM7556ICaAB、RSF1~F3，放电管(NMOS)3R。4ICM7556采用DIP-14VDDICa为例(8~13脚)–TRIG=1TRIG=0Q(9)–(OUT2)Q与VDDQ与VSS200mA。R(10)–复位端。当R=0Q=0R=1ICaCVolt(11)–控制电压端。为减少外界干扰，通常在此端与VSS之间接0.01uF的高频滤波电容。THR(12)–THR与VSSTH2端与/TR2端短接。一旦ICaTHRVc，当Vc≥2/3VDD迫使ICa输出低电平。DIS(13)–放电端。Q=0时，定时器电容通过放电管放电。Q=1时此端开路，VDD经外部定时电阻给定电容放电。由ICa和外部定时电阻R5、R6定时电容C6(或C7)构成的脉冲发生器电路如图5所示。图5脉发电路图6A点形图7B点形其工作原理分析如下：VDD经过R6R5C6Vc≥2/3VDD时，内部比较器ARSR=1)，S=0()“0”F2Q=0F1C6NMOSR5Vc≤1/3VDDA“1”NMOSVDDC6或C7C6或C79脚(Q)C6=0.01uF，R6=150K，R5=300K(1)中得到f1=200Hz。若将C6改作C7(0.1uF)，f2=20Hz，T2=50ms。由式(2)不难看出，占空不比D(C6或C7)(0~20uF)C6=0.01uFT1=5ms；20uFC7=0.1uFICa输出的脉冲经C8隔断直流分量，送至ICb的第6脚(TRIG)。定时器ICb对应于2~6脚，它与被测电容Cx、R1(或R2、R3、R4)等组成单稳态电路。2000pF档的简化电路见图8所示。图82000pF档电路图9C点形图10D点波形利用Cx的充、放电过程来对脉冲宽度进行调制。电路的工作过程分析如下：当正脉冲加至TRIG(6)RS触发器R=1“0”，此时NMOSCxRS“1”NMOSCxVc≥2/3VDD时，内部RS“0”NMOSCxCxQ(5)仍以2000pF档为例，取R1=1M，Q(5)输出脉冲宽度为脉冲占空比4Cx(F)。显然，当Cx=0D2=0；当时，D2=44%，D2与Cx成正比。Vo2A/D与Cx1R7RP1和R8为QRP1(2K)Cx=2000pF，使。由于C/V转换器本身存在Vos，会导致不测电容时仪表在个位甚至十位上出现非零值，因此必须增加手动调零电路，由R14、RP2组成。RP2即是调零电位器(ZEROADJ)。R14的上端V-，由电位器RP2(2K)的滑动触头上可获取某一负压-Vo。适当调节RP2，使│-Vo│=Vos，Vos+(-Vo)=0，即可实现零点补偿，在未接Cx时/V=0，仪表显示为零。使用数字电容表时，每次测量之前应调整RP2，使读数为零，方可进行测量。特别是更换电容档时，由于各档的失调电压相差较大，必须重新调零。具体方法是在未接入电容时调整RP2，使仪表显示值为000。此外，20uF档的时间常数较大，测量大电容时须经历较长时间才能得到稳定读数。图1R9R10RR10=10RG6V+-Vco)2上。C9、R11、C10、R12、C11构成两级π型阻容滤波器。对于20nF~20uF档，被测电容Cx还分别与补偿电容C1~C3相并联。以20nF档为例。Cx||C1=Cx+220pF。式3变成对2000pF档而言，R1的下