中国地质大学电路综合实习报告资料Word格式文档下载.docx
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1、实习内容及要求……………………………………...22
2、设计方案………………………………………...........22
3、调试过程与结果………………………………...........32
4、测试数据记录…………………………………...........33
四、实习总结………………………………………………...34
五、参考文献………………………………………………...36
技能要求:
1、能使用EDA(电子设计自动化)软件进行电路绘制,如应用Protel软件绘制详细电路原理图。
2、会查阅相关参考文献
3、能够阅读英文器件数据手册,进行单元电路设计。
4、在万用板上完成电路的焊接工作。
学习和熟悉在万用板上进行电路焊接的方法和技术。
5、掌握某些常用芯片的功能及引脚图
6、具备元器件检测能力。
7、具有装配、调试和指标测量的能力。
能使用电子仪器(如直流电源,万用表,信号发生器,示波器等)对电路进行测试,能根据要求调试出较好的性能。
8、掌握模拟电路、数字电路、单片机原理等课程的基本知识。
9、会进行C语言和汇编语言编程。
10、具备一定的分析、总结能力,写出一份较为完备的实习报告
一、函数发生器设计
1、实习内容及要求:
任务:
一个电路同时产生正弦波、三角波、方波。
①要求:
1)正弦波幅度不小于1V;
三角波不小于5V;
方波不小于14V;
2)频率可调,范围分为三段:
10HZ—100HZ;
100HZ—1KHZ;
1KHZ—10KHZ。
②主要性要求能:
1)输出信号的幅度准确稳定
2)输出信号的频率准确较稳定
2、设计方案
产生正弦波、方波、三角波的方案有多种,如先产生正弦波,然后通过整形电路将正弦波变换成方波,再由积分电路将方波变成三角波;
也可以先产生三角波—方波,再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波。
方案1:
正弦波方波
RC桥式振荡电路
Vo1
迟滞比较器
Vo2
积分器
Vo3
框图中第一部分单元电路为RC文氏电桥正弦波振荡电路。
其输出的正弦波Vo1通过第二部分单元电路迟滞比较器变换为方波输出Vo2。
第三部分单元电路为积分器,它将方波Vo2积分变换为三角波Vo3输出。
方案2:
将迟滞比较器与积分器首尾相连,构成方波-三角波产生器,然后将三角波用差动发达器变换为正弦波。
三角波→正弦波的变换主要有差分放大器来完成。
其设计框图如图:
方案3:
采用IC芯片8038设计的方案:
ICL8038是性能优良的集成函数信号发生器芯片。
8038在使用中可用单电源(+10V~+30V)供电,也可以用双电源(+5V~+15V)供电。
频率的可调范围为0.001Hz-300kHz。
输出矩形波的占空比q的调节范围为2%-98%,上升时间为180ns,下降时间为40ns。
输出三角波的非线形小于0.05%,输出正弦波的失真度小于1%,8038为压控振荡器(VCO)或频率调制器(FM)。
方案选择:
差分放大器具有工作点稳定,输入阻抗高、抗干扰能力强等优点。
特别是做直流放大器时,可以有效的抑制零点漂移,因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。
由于本实验要求最低频率为10Hz,并且变化的范围较大,因此方案一对于此试验无法满足此要求;
对于方案三,由于芯片的造价太高,不实际,因此选用方案二比较合适。
集成运放是一种高增益放大器,只要加入适当的反馈网络,利用正反馈原理,满足振荡条件,就可以构成方波-正弦波-三角波等各种振荡电路。
但由于受集成运放带宽的限制,其产生的信号频率一般都在低频范围。
故选用第二种方案。
1)功能模块
①方波—三角波产生电路
上图所示为产生方波-三角波电路。
工作原理如下:
若a点短开,运算放大器A1与R1、R2及R3、RP1组成电压比较器,C1为加速电容,可加速比较器的翻转。
由图分析可知比较器有两个门限电压
运放A2与R4、RP2、C2及R5组成反相积分器,其输入信号为方波Uo1时,则输出积分器的电压为
当Uo1=+VCC时
当Uo1=-VEE时
可见积分器输入方波时,输出是一个上升速率与下降速率相等的三角波,其波形如图所示。
A点闭合,即比较器与积分器首尾相连,形成闭环电路,则自动产生方波-三角波。
方波-三角波的频率为:
由上分析可知:
(1)电位器RP2在调整方波-三角波的输出频率时,不会影响输出波形的幅度。
(2)方波的输出幅度应等于电源电压。
三角波的输出幅度应不超过电源电压。
电位器RP1可实现幅度上午微调,但会影响波形的频率。
②正弦波产生电路
波形变换的原理是利用差分放大器传输特性的非线性。
(1)传输特性曲线越对称,线性区越窄越好;
(2)三角波的幅度Um应正好使晶体管接近饱和区或截止区。
图2.3.2.2b为三角波→正弦波的变换的电路。
其中RP1调节三极管的幅度,RP2调整电路的对称性,其并联电阻RE2用来减少差分放大器的线性区。
电容C1、C2、C3为隔直电容,C4为滤波电容,以减少滤波分量,改善输出波形。
比较器A1与积分器A2的元件参数计算如下:
由于
因此
取R3=10kΩ,则R3+RP1=30kΩ,取R3=20kΩ,RP1为47kΩ的电位器。
取平衡电阻R1=R2//(R3+RP1)≈10kΩ。
因为
当1Hz≤f≤10Hz时,取C2=1μF,则R4+RP2=(75~7.5)kΩ,取5.1kΩ,RP2为100kΩ电位器。
当19Hz≤f≤100Hz,取C2=0.01μF以实现频率波段的转换,R4、RP2的值不变。
取平衡电阻R5=10kΩ。
三角波→正弦波变换电路的参数选择原则是:
隔直电容C3、C4、C5要取得大,因为输出频率较低,取C3=C4=C5=470μF,滤波电容C6一般为几十皮法至0.1μF。
RE2=100Ω与RP4=100Ω,相并联,以减少差分放大器的线性区。
差分放大器的静态工作点可通过观测传输特性曲线,调整RP4及电阻R’确定。
2)总电路图(方波—三角波—正弦波产生电路)
3)引脚图
LM741
4)元件清单
名称
型号
数量
直流稳压电源
1台
双踪示波器
万用表
1只
运算放大器
LM741
2片
电位器
50K
2只
100K
100Ω
电阻
20K
10k
5只
8K
6.8K
5.1K
2k
电容
470uF
3只
10uF
1uF
0.1uF
0.01uF
三极管
9013
4只
万用板
1块
导线
1.
若干
3、调试过程与结果
1方波—三角波的调试
由于比较器A1与积分器A2组成正反馈闭环电路,同时输出方波与三角波,这两个单元电路可以同时安装。
需要注意的是,安装电位器RP1与RP2之前,要先将其调整到设计值,如设计举例题中,应先使RP1=10KΩ,RP2取(2.5~70)Ω内的任一阻值,否则电路可能会不起振.只要电路接线正确,上电后,U01的输出为方波,U02的输出为三角波,微调RP1,使三角波的输出幅度满足设计指标要求,调节RP2,则输出频率在对应波段内连续可变.
2正弦波调试
装调三角波-正弦波变换电路,其中差分放大器可利用课题三设计完成的电路。
电路的调试步骤如下:
经电容C4输入差模信号电压uid=500mV,fi=100Hz的正弦波。
调节RP4及电阻R*,使传输特性曲线对称。
再逐渐增大uid,直到传输特曲线形状如图3-73所示,记下此时对应的uid,即uidm值。
移去信号源,再将C4左端接地,测量差分放大器的静态工作点I0、Uc1、Uc2、Uc3、Uc4。
将RP3与C4连接,调节RP3使三角波的输出幅度经RP3后输出等于uidm值,这时U03的输出波形应接近正弦波,调整C6大小可以改善输出波形。
如果U03的波形出现如图1所示的几种正弦波失真,则应调整和修改电路参数,产生失真的原因及采取的相应措施有:
1钟形失真,如图1.2(a)所示,传输特性曲线的线性区太宽,应减小RE2。
②波圆顶或平顶失真,如图1.2(b)如示,传输特性曲线对称性差,工作点Q偏上或偏下,应调整电阻R*。
③非线性失真如图1.2(c)所示,三角波的线性度较差引起的非线性失真,主要受运放性能的影响。
可在输出端加滤波网络(如C6=0.1mF)改善输出
4、测试数据记录
在各个波形都不失真的情况下,得到下列测试结果:
初始值
电容大小
C1=10u
C2=1u
波形
峰峰值
频率
方波
10.5V
20.8Hz
18.8Hz
三角波
6.0V
24.6V
正弦波
0.58V
(Vcc+=11.9VVcc-=-11.8V)
测量值
峰峰值范围
频率范围
0.45~33Hz
4.15~30.2Hz
5.5~16V
9.9~32.0Hz
16.0~45.0V
4.13~30.2Hz
0.24~0.6V
10.5~32.0Hz
0.4~0.55V
50~30.2Hz
二、多功能数字钟设计
1、实习内容及要求
1)学习要求
掌握数字电路系统的设计方法、装调技术及数字钟的功能扩展电路的设计。
2)基本功能
准确计时;
以数字形式显示时、分、秒;
小时的计时要求为“24进制”,分、秒计时要求为60进制;
能够校正时间。
3)扩展功能
定时(闹时)控制,时间可自行设定;
仿广播电台整点报时;
报整点时数;
1)数字钟组成系统框图
2)设计总体思路和原理
如上图所示,数字钟电路系
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- 中国地质大学 电路 综合 实习 报告 资料