宽度可调的矩形波发生器.docx
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宽度可调的矩形波发生器
课程设计任务书
学生姓名:
陈德松专业班级:
电信0901班
指导教师:
苏杨工作单位:
信息工程学院
题目:
宽度可调的矩形波发生器
初始条件:
本课程设计,要求用使用Proteus仿真软件进行系统设计与仿真。
要求完成的主要任务:
(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求)
1、课程设计工作量:
1周内完成对系统的设计、仿真。
2、技术要求:
1)使用集成运算放大器设计一种宽度可调的矩形波发生器,进行仿真实验,并说明其工作原理。
2)要求学生主动思考,自主发挥,实现系统的特色功能。
3、查阅至少5篇参考文献。
按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。
全文用A4纸打印,图纸应符合绘图规范。
提交报告的主要内容:
(使用Proteus7.5sp3)
1)题目
2)仿真所完成的主要功能和特色简介——摘要(特别是自己扩展的功能,根据特色功能评优)
3)Proteus仿真的基本流程
4)所使用芯片以及引脚功能简介(需要提供对应芯片DataSheet的下载链接)
5)设计方案与工作原理,给出仿真电路图
6)实验记录与结果分析
时间安排:
1)2011年7月9~10日,查阅相关资料,学习设计原理。
2)2011年7月11~12日,方案选择和电路设计仿真。
3)2011年7月13日,设计说明书撰写。
4)2011年7月14日上交报告,同时进行答辩。
指导教师签名:
年月日
系主任(或责任教师)签名:
年月日
目录
摘要………………………………………………………………………………1
1Proteus简介……………………………………………………………………1
2电路原理分析及设计………………………………………………………2
2.1原理分析………………………………………………………………2
2.2电路设计………………………………………………………………3
3仿真分析及拓展…………………………………………………………………5
3.1仿真的建立………………………………………………………5
3.2结果分析…………………………………………………………………6
3.3拓展部分……………………………………………………………………8
4心得与体会…………………………………………………………………9
参考文献………………………………………………………………………10
1Proteus简介
Proteus是一款非常强大的仿真软件,可以以虚代实、以软代硬,独立建立一个完善的虚拟实验室。
代替了在实验室和教室里的以实物进行实践的方式,可以在计算机上学习电工基础,模拟电路、数字电路、单片机应用系统等课程,并进行电路设计、仿真、调试等。
是工作、学习上难得的工具软件。
Proteus软件提供多达30多个元件库,元件涉及到数字和模拟、交流和直流等,有RAM、ROM、键盘、马达、LED、LCD、AD/DA等等,编译方面支持Keil和MPLAB等编译器。
它的功能强大,集电路设计、制版及仿真等多种功能于一身,不仅能够对电工、电子技术学科涉及的电路进行设计与分析,还能够对微处理器进行设计和仿真,也能仿真单片机外围电路或没有单片机参与的其它电路的工作情况。
它还提供多种现实存在的虚拟仪器,这些仪表有极高的输入阻抗、极低的输出阻抗,尽可能减少仪器对测量结果的影响。
本次设计便是运用了该软件进行仿真,简单实用。
2电路原理分析及设计
2.1原理分析
宽度可调的矩形波发生器可由方波发生器改进而来,因为矩形波电压只有两种状态,不是高电平,就是低电平,所以电压比较器是它的重要组成部分;因为产生振荡,就是要求输出的两种状态自动地相互转换,所以电路中必须引入反馈;因为输出状态应按一定的时间间隔交替变化,即产生周期性变化,所以电路中要有延迟环节来确定每种状态维持的时间,即RC积分电路。
而要求能够宽度可调,就要设法改变充、放电时间常数,即可实现矩形波宽度可调,因此可以利用二极管的单向导电性使积分电容C充电和放电的时间常数不等来实现。
2.2电路设计
如图2.1所示,为宽度可调的矩形波发生器设计图:
图2.1宽度可调的矩形波发生器设计图
工作原理:
C充电时,充电电流经R、电位器的上半部、二极管D4;C放电时,放电经R、二极管D3、电位器的下半部。
由于充、放电时间常数不同,这样就
得到了矩形波电路。
占空比为:
其中:
Ra是电位器中点到上端的电阻,Rb是电位器中点到下端的电阻,控制T1和T2的比值即可得到输出高低电平宽度不同的波形。
当Rw动臂上移时,充电时间常数将小于放电时间常数,则波形变窄,反之则变宽。
因此通过调节Rw,即可连续地改变其占空比Q的大小。
而运放的转换速率将影响脉冲前、后沿的陡度,欲要得到窄脉冲输出,必须选用SR高的运放。
经考虑和比较,我选用了LM324型运算放大器,其引脚图如下
图2.2LM324管脚图
1脚为输出,3脚为同向输入,2脚为反向输入,4脚和11脚分别接为正负电源。
其更多详细介绍在:
3仿真分析及拓展
3.1仿真的建立
根据电路原理图,从protus元件库中找出所需元件,并连好电路图。
由于要看输出波形,则从虚拟仪器中找出示波器,连好。
检查电路无误后,单击开始键进行仿真。
仿真图如下
图3.1
3.2结果分析
Rw在中间时,得到波形图
图3.2
Rw往上移时,得到波形图
图3.3
Rw往下移时,得到波形图
图3.4
由仿真结果可看出,电路设计正确,效果良好。
3.3拓展部分
由矩形波的周期T=T1+T2,频率是周期的倒数,可将时间常数RC的R用一个可变电阻代替,便可以构成频率和宽度都独立可调的矩形波发生器。
原理图如下
图3.5频率和宽度都独立可调的矩形波发生器原理图
4心得与体会
强化训练可以培养我们综合运用所学知识发现、提出、分析和解决实际问题,可以锻炼我们的实践能力,是对我们实际工作能力的具体训练和考察过程。
在这几天的强化训练期间,我曾失落过,也曾一度因看到结果而热情高涨。
从开始时的满腔激情到最后汗水背后的复杂心情,点点滴滴无不令我回味成长。
在这强化训练的几天里,可以说得是苦多于甜,但是可以学到很多的东西,不仅可以巩固了以前所学过的知识,而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。
通过该强化训练,使我对高频电子线路、模拟电子技术和数字电子技术的学习有了一个系统地、整体的认识,把原来零散的章节学习组合成了一个整体,进一步了解了调制的概念,收获很大。
在做proteus仿真的过程中我遇到了很多问题,比如说我认为两根线是连接在一起的,但是放大后却发现两根线是互不相连的,一个节点就可以导致整个实验的失败,可谓是牵一发而动全身,因此,在画电路图时,一定要仔细,把每个点、每根线都连接好,这样最后调试的时候才不容易出错。
在做调制器电路的时候,我把电路连接好后观测不到波形,检查连线都没有问题,最后终于发现原来是我错把-16V的电源和+16V的电源接反了,因此一直显示仿真失误。
在用示波器同时观察两个波形时,可以把其中一个信道的颜色设为红色或者其它颜色,以方便区分。
当我看到示波器上清晰地显示出理论波形时,兴奋之情难以言表。
对我而言,从这次强化训练中学到的知识上很重要,精神上的丰收也很重要。
挫折是一份财富,经历是一份拥有。
这次实习必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆!
参考文献
[1]刘泉.通信电子线路(第二版).武汉:
武汉理工大学出版社,2005
[2]俞加琦.高频电子线路.西安:
西安电子科技大学出版社,1997
[3]周润景,张丽娜,刘印群.PROTEUS入门实用教程.机械工业出版社,2007
[4]康华光.模拟电子技术基础(第五版).北京:
高等教育出版社,2006
[5]杨翠娥.高频电子线路实验与课程设计.哈尔滨:
哈尔滨工程大学出版社,
2001
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