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多种波形产生电路.pdf

发布时间：2022-06-14 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.76M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
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    郑州轻工业学院 课程设计说明书 题目： 多种波形产生电路 姓 名： 陈 建 伟 学 院： 物理与电子工程学院 专业班级： 电子科技 16-01 学 号： 541611010104 指导教师： 曹卫锋、周林涛 成 绩： 时间： 2018 年 12 月 10 日至 2018 年 12 月 14 日
    郑州轻工业学院 课 程 设 计 任 务 书 题目 多种波形产生电路 专业、班级 电子科技 16-01 学号 541611010104 姓名 陈建伟 主要内容、基本要求、主要参考资料等： 主要内容 1．学习电子制图软件的使用。 2．使用 LM324、555 和一片 HD74LS74 芯片设计制作一个多波形产生电路。 基本要求 1、使用 555 时基电路产生频率 20kHz-50kHz 连续可调，输出电压幅度为 1V 的方波Ⅰ。 2、使用数字电路 74LS74，产生频率 5kHz-10kHz 连续可调，输出电压幅度为 1V 的方波Ⅱ。 3、使用数字电路 74LS74，产生频率 5kHz-10kHz 连续可调，输出电压幅度峰峰值为 3V 的三角波。 4、产生输出频率为 20kHz-30kHz 连续可调，输出电压幅度峰峰值为 3V 的正弦波Ⅰ。 5、产生输出频率为 250kHz，输出电压幅度峰峰值为 8V 的正弦波Ⅱ。 主要参考资料 1．杨力.电子技术课程设计[M].北京：中国电力出版社，2017. 2．彭介华.电子技术课程设计指导[M].北京：高等教育出版社，2007. 3．吴扬.电子技术课程设计[M].合肥：安徽大学出版社，2018. 4．张莉萍,李洪芹,吴健珍.电子技术课程设计实用教程[M].北京：清华大学出版社，2014. 完 成 期 限： 2018 年 12 月 14 日 指 导 教 师 签 名 ： 课程负责人签名： 2018 年 12 月 09 日 I
    摘要 本课程设计要求设计一种多波形产生电路，该电路主要由信号的运算与处理电路， 它主要由信号产生电路、信号运算电路、信号处理电路构成。多种波形的产生就是使 用各种基本的电子元器件对电信号产生，运算，处理等电路。具体应用了 555 芯片、 74LS74 芯片、LM324 运放芯片。555 芯片是一个可以产生多谐振荡的芯片，配合其他 电子器件可以产生方波等。74LS74 是以个有着四个双 D 触发器的芯片，我们可以把它 连接为一个四分频的电路；RC 积分器就是使用电容的充放电对方波积分产生三角波； LM324 是有四个运放的芯片，我们可以使用这些运放器构成低通滤波电路，和振荡器产 生正弦波。本次课程设计的目是 1.使用 555 时基电路产生频率 20kHz-50kHz 连续可 调，输出电压幅度为 1V 的方波Ⅰ。2.使用数字电路 74LS74，产生频率 5kHz-10kHz 连 续可调，输出电压幅度为 1V 的方波Ⅱ。3.使用数字电路 74LS74，产生频率 5kHz- 10kHz 连续可调，输出电压幅度峰峰值为 3V 的三角波。4.产生输出频率为 20kHz- 30kHz 连续可调，输出电压幅度峰峰值为 3V 的正弦波Ⅰ。5.产生输出频率为 250kHz， 输出电压幅度峰峰值为 8V 的正弦波Ⅱ。 关键词: 多波形产生电路；信号产生电路；信号运算电路；信号处理电路 II
    目录 1. 设计方案 ............................................................................................................................................................................ 1 1.1 总设计方案 ........................................................................................................................................................... 1 1.2 设计流程图 ........................................................................................................................................................... 1 1.3 实验软件................................................................................................................................................................ 2 1.3.1 Altium Designer 介绍 ............................................................................................................. 2 1.3.2 Microsoft Office Visio 介绍 ............................................................................................. 2 2.单元电路设计 ................................................................................................................................................................... 3 2.1 555 多谐振荡器 .................................................................................................................................................. 3 2.2 74LS74 分频电路 ............................................................................................................................................... 4 2.3 积分电路................................................................................................................................................................ 5 2.4 低通滤波器 ........................................................................................................................................................... 6 2.5 正弦振荡器 ........................................................................................................................................................... 7 3.电路元器件介绍 .............................................................................................................................................................. 8 3.1 555 定时器 ........................................................................................................................................................... 8 3.1.1 555 介绍 ........................................................................................................................................ 8 3.1.2 555 定时器引脚 ........................................................................................................................... 8 3.2 74LS74 芯片 ......................................................................................................................................................... 9 3.2.1 74LS74 芯片 .................................................................................................................................. 9 3.2.2 74LS74 芯片介绍 ...................................................................................................................... 10 3.3 LM324 运算放大器 ........................................................................................................................................... 10 3.3.1 LM324 介绍 .................................................................................................................................. 10 4.结论 ................................................................................................................................................................................... 11 5.个人总结 .......................................................................................................................................................................... 12 参考文献 ............................................................................................................................................................................... 13 附录 1 复合信号发生器总原理图 .............................................................................................................................. 14 附录 2 元件参数列表 ..................................................................................................................................................... 15 III
    1.1 总设计方案 1. 设计方案 波形产生电路通常可采用多种不同电路形式和元器件获得所要求的波形信号输出。 波形产生电路的关键部分是振荡器，而设计振荡器电路的关键是选择有源器件，确定振 荡器电路的形式以及确定元件参数值等。具体设计可参考以下思路。 ①用多谐振荡器产生频率 20kHz-50kHz 连续可调，输出电压幅度为 1V 的方波Ⅰ输 出；由 74ls74 对信号进行四分频处理产生，频率 5kHz-10kHz 连续可调，输出电压幅度 为 1V 的方波Ⅱ；方波经电路 74LS74，积分电路可得，产生频率 5kHz-10kHz 连续可调， 输出电压幅度峰峰值为 3V 的三角波；方波经低通滤波器输出频率为 20kHz-30kHz 连续 可调，输出电压幅度峰峰值为 3V 的正弦波Ⅰ。 ②用正弦波振荡器产生正弦波输出，运放构建的正弦波振荡电路产生输出频率为 250kHz，输出电压幅度峰峰值为 8V 的正弦波Ⅱ。 1.2 设计流程图 图 1 设计流程图 1 多谐振荡器产生方波20kHz-50kHz，幅度1V的方波Ⅰ5kHz-10kHz幅度1V的方波Ⅱ20kHz-30kHz峰峰值为3V的正弦波Ⅰ74ls74四分之一分频触发器调频积分电路5kHz-10kHz峰峰值为3V的三角波低通滤波器正弦波振荡器产生正弦波输出频率为250kHz峰峰值8V正弦波Ⅱ运放电路
    1.3 实验软件 此次多种波形产生电路的设计，我使用 Altium Designer 软件来进行电路图的绘 制，使用 Visio 软件来进行流程图的设计。 1.3.1 Altium Designer 介绍 Altium Designer 是原 Protel 软件开发商 Altium 公司推出的一体化的电子产品开 发系统，主要运行在 Windows 操作系统。这套软件通过把原理图设计、电路仿真、PCB 绘制编辑、拓扑逻辑自动布线、信号完整性分析和设计输出等技术的完美融合，为设计 者提供了全新的设计解决方案，使设计者可以轻松进行设计，熟练使用这一软件使电路 设计的质量和效率大大提高。 1.3.2 Microsoft Office Visio 介绍 Office Visio 是 office 软件系列中的负责绘制流程图和示意图的软件，是一款便 于 IT 和商务人员就复杂信息、系统和流程进行可视化处理、分析和交流的软件。使用 具有专业外观的 Office Visio 图表，可以促进对系统和流程的了解，深入了解复杂信 息并利用这些知识做出更好的业务决策。 Microsoft Office Visio 具有专业外观的图表，以便理解、记录和分析信息、数据、 系统和过程。 大多数图形软件程序依赖于结构技能。然而 Visio 可视方式传递重要信息就像打开 模板、将形状拖放到绘图中以及对即将完成的工作应用主题一样轻松。Office Visio 2010 中的新增功能和增强功能使得创建 Visio 图表更为简单、快捷，令人印象更加深 刻。 2
    2.1 555 多谐振荡器 2.单元电路设计 图 2 555 多谐振荡器原理图 由 555 定时器和外接元件 R1、R2 和 C 构成的多谐振荡器， 2 脚与 6 脚直接相 连，电路没有稳态，只有两个暂稳态，电路也不需要外加触发信号，利用电源通过 R1、 R2 向电容 C 充电，使电路产生震荡， 电容在 1/3VCC 和 2/3VCC 之间充电和放电，调 节电位器 R21 的阻值就可以调整所产生方波的频率。 NE555 的工作温度范围为 0-70°C，军用级的 SE555 的工作温度范围为−55 到 +125°C。555 的封装分为高可靠性的金属封装（用 T 表示）和低成本的环氧树脂封装 （用 V 表示），所以 555 的完整标号为 NE555V、NE555T、SE555V 和 SE555T。 外部元件的稳定性决定了多谐振荡器的稳定性，该电路用少量的元件就可以获得高 精度震荡频率和较强的功率输出能力，输出的方波经过电阻分压就得到了稳定的 20kHz- 50kHz 连续可调的方波 I。所以该电路符合设计要求。 3
    2.2 74LS74 分频电路 图 3 四分频电路原理图 74LS74 是个双 D 触发器，把其中的一个 D 触发器的 Q 非输出端接到 D 输入端，时 钟信号输入端 CLOCK 接时钟输入信号，这样每来一次 CLOCK 脉冲，D 触发器的状态就会 翻转一次，每两次 CLOCK 脉冲就会使 D 触发器输出一个完整的正方波，这就实现了 2 分 频。把同一片 74LS74 上的两路 D 触发器串联起来，其中一个 D 触发器的输出作为另一 个 D 触发器的时钟信号，还可以实现 4 分频。 一个 74LS74 集成芯片有两个 D 触发器，一个 D 触发器可以组成一个二分频电路， 把其中的一个 D 触发器的 Q 非输出端接到 D 输入端，时钟信号输入端 CLOCK 接时钟输入 信号，这样每来一次 CLOCK 脉冲，D 触发器的状态就会翻转一次，每两次 CLOCK 脉冲就 会使 D 触发器输出一个完整的正方波，这就实现了信号二分频。 二分频电路输入信号过零上升沿每到来一次二分频器状态翻转一次便可得到二分 频，把两个 D 触发器串联起来，就是四分频电路。于是基本方波信号就被分频成了 5kHz- 10kHz 的方波，然后经过分压电路，就得到 5kHz-10kHz 的方波幅值为 1V 的方波 II。 4
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