武汉理工大学专业综合课设报告.docx
- 文档编号:27935385
- 上传时间:2023-07-06
- 格式:DOCX
- 页数:27
- 大小:2.75MB
武汉理工大学专业综合课设报告.docx
《武汉理工大学专业综合课设报告.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《武汉理工大学专业综合课设报告.docx(27页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
武汉理工大学专业综合课设报告
学号
《专业综合课程设计》报告
题目:
编码电路测试与OSC电路设计
专业班级:
学生姓名:
指导教师:
武汉理工大学信息工程学院
年月日
《专业综合课程设计》任务书
学生姓名:
专业班级:
指导教师:
工作单位:
信息工程学院
题目:
编码电路测试与OSC电路设计
课程设计目的:
1.通过对THEX-1型综合实验平台的使用,较深入了解通信电路的原理;
2.掌握通信电路的测试方法和设计实验的方法;
3.学习利用EWB仿真设计简单通信系统的方法;
4.练习利用Protel绘制PCB电路的方法;
5.提高正确地撰写论文的基本能力。
课程设计内容和要求
1.电路测试:
测试CVSD1,CVSD2,HMC,CON,CYC,JZ实验电路板。
要求详细分析实验电路的工作原理(说明每个元器件的作用和功能),写出测试项目,并对测试结果作出详细分析;如果电路板不能测出所需要的结果,要分析原因,找出电路板损坏的部位。
2.用EWB做出OSC的仿真电路,并测试各点的波形;要求详细分析电路原理(说明每个元器件的作用和功能),对测试结果作出详细分析。
3.用Protel绘制PAM2的PCB电路。
4.查阅不少于6篇参考文献。
初始条件:
1.THEX-1型综合实验平台及实验指导书;
2.示波器,万用表。
3.EWB和Protel软件。
时间安排:
第18周,安排设计任务;
第19周,完成实验测试和仿真电路的设计与测试;
第20周,完成PCB电路绘制;撰写设计报告,答辩。
指导教师签名:
2011年6月18日
系主任(或责任教师)签名:
2011年6月19日
目录
1电路测试1
1.1CVSD增量调制编码实验CVSD11
1.2CVSD增量调制译码实验CVSD23
1.3卷积码编码、译码实验CON5
1.4循环码编码、译码实验CYC6
1.5(7、4)汉明码编码实验HMC1、HMC2、HMC37
1.6交织编码实验JZ9
2脉冲调幅PAM实验电路PCB绘制11
2.1PCB制作方法11
2.2实验电路简介13
2.3PCB原理图14
2.4PCB绘制结果14
3LC与晶体振荡实验(OSC)15
3.1电路工作原理15
3.2电路分析18
3.3测试结果及分析18
4心得体会21
参考文献22
1电路测试
测试CVSD1,CVSD2,HMC,CON,CYC,JZ实验电路板。
要求详细分析实验电路的工作原理(说明每个元器件的作用和功能),写出测试项目,并对测试结果作出详细分析;如果电路板不能测出所需要的结果,要分析原因,找出电路板损坏的部位。
1.1CVSD增量调制编码实验CVSD1
1.1.1电路工作原理
图1-1是增量调制编码器实验框图,图1-2是电原理框图。
图1-1增量调制编码器实验结构框图
图1-2增量调制编码器电原理框图
1.1.2测试内容
在J1输入800Hz,幅度2VP-P音频信号,J4输入32KHz时钟,测量TP1~TP6各点波形,并画出波形。
测量点说明:
TP1:
在J1输入端输入一个300Hz~3.4KHz的正弦波信号,若幅度过大,则被限幅电路限幅成方波了,因此信号波形幅度尽量小一些,即改变外部信号源的幅度大小。
TP2:
增量调制编码电路的本地译码信号输出波形。
其输出波形与TP1相近似,但它的上升斜率和下降斜率不同。
它是由一次积分电路输出波形TP5,再经过二次积分后输出波形到TP2中,因此测量点TP2的波形也称为二次积分波形。
TP3:
增量调制编码电路的数字信号输出波形,工作频率为64KHz或32KHz或16KHz,它由J4来决定。
TP4:
增量调制编码电路的工作时钟输入波形,工作频率为64KHz或32KHz或16KHz,它由J4来决定。
TP5:
一次积分信号输出波形,它再经过二次积分网络后输出二次积分波形到TP2中,因此测量点TP2的波形也称为二次积分波形。
TP6:
一致脉冲信号输出波形,它随输入信号波形的变化而变化。
它也是三连1,三连0的输出波形。
1.1.3实验结果及分析
音频信号通过函数信号发生器FUT模块产生,各点测试波形如下所示:
图1-3TP1处波形图1-4TP2处波形
图1-5TP3处波形图1-6TP4处波形
图1-7TP5处波形图1-8TP6处波形
结果分析:
由测试波形可知,TP1、TP2、TP4、TP5处波形基本上与理论相符,但TP3、TP6处得波形是不正确的,说明电路没有正确编码。
1.2CVSD增量调制译码实验CVSD2
1.2.1电路工作原理
图1-9是增量调制译码器实验框图,图1-10是电原理框图。
图1-9增量调制译码器实验框图
图1-10电原理框图
1.2.2测试内容
TP1编码输入波形同CVSD1模块的TP3编码输出波形;
TP4时钟输入波形同CVSD1模块TP4时钟输入的波形;
TP2话音输出波形(解调输出波形)同实验五TP1话音输入的波形;
测试TP2处的波形。
1.2.3测试结果及分析
图1-11TP2处的波形
结果分析:
由于在CVSD1部分没有正确编码,所以在CVSD2部分没有得到正确的结果。
1.3卷积码编码、译码实验CON
1.3.1电路工作原理
卷积码,亦称连环码,它是一种非分组码,区别于前面的循环码──线性分组码。
分组码编码时,先将输入的信息序列分为长度为k个码元的段,然后按照一定的编码规则(由生成矩阵或监督矩阵所决定),给含k个信息元的段附加上r长的监督元,于是生成n长(n=k+r)的码组。
在编码时,各n长码组是分别编码,各码组之间没有约束关系,因此在译码时各码组是分别独立地进行。
卷积编码则不同于此。
卷积码编码器把k比特信息段编成n比特的码组,但所编的n长码组不仅同当前的K比特信息段有关联,而且还同前面的(N-1)个(N>1,整数)信息段有关联。
人们常称这N个信息段中的码元数目nN为该卷积码的约束长度。
称N为码的约束长度,不同的是nN是以比特为单位的约束长度,而后者是以码组个数为单位的长度。
为方便起见本实验称谓的约束长度是指N。
一般来说,对于卷积码,k和n是较小的整数。
常把卷积码记作(n、k、N)卷积码,它的编码效率为RC=k/n。
(2,1,6)指的是1个码元的信息,2个码元的码组,6个码组的约束长度。
总原理方框图如下:
图1-12卷积码编译码系统实验框图
卷积码的编、译码系统由下列四部分组成:
信码发生器及显示部分、编码器、模拟信道部分(包括错码发生器及显示部分)、译码器。
1.3.2测试内容
CDIN/CODE_OUT1为输入信号,CDOUT/CODE_OUT2为监督码信号,CODE_OUT为译码输出波形同CDIN/CODE_OUT1。
可根据信码输入和译码输出指示灯直接观察,
观察经过译码器后,该码的纠错能力。
1.16个选择开关为误码输入,对应的指示灯亮为高表明输入误码,若信道加入1个或2个误码,译码显示电路与信码显示电路一致,则表示该码能纠正2个以下的错误。
2.若信道加入3个或3个以上误码,译码器显示电路与信码显示电路不一致,则表示错误码元已超过该码纠错能力,译码电路将产生乱纠现象。
3.若信道先加入3个或3个以上误码,再将误码数减至2个错误时,请按下CLR复位信号,译码显示电路应与信码显示电路一致。
1.3.3测试结果及分析
实验结果:
由于这部分的实验模块上主要芯片损坏,所以无法测得结果。
1.4循环码编码、译码实验CYC
1.4.1电路工作原理
循环码是一种重要的线性分组码。
它是在严密的代数学理论基础上建立起来的。
这种码的编码和解码设备都不太复杂,且检(纠)错能力较强,目前在理论上和实践上都有了较大的发展。
循环码具有两个特性:
(1)封闭性;
(2)循环性。
1.4.2测试内容
CDIN为输入信号,例输入信号为000001,如表其对应的监督码为001110011;
CDOUT为输出信号,即信息码加监督码为:
000001001110011;
观察经过译码器后,该码的纠错能力
加入1个或两个错码,译码与信码显示一致。
加入三个或三个以上错码,译码与信码显示不一致。
1.4.3测试结果及分析
测试结果:
没有加入误码时,译码与信码显示一致;加入1个或两个错码,译码与信码显示一致;加入三个或三个以上错码,译码与信码显示不一致。
注:
实验模块工作不稳定,再次验证时结果与上述有一些不一致。
1.5(7、4)汉明码编码实验HMC1、HMC2、HMC3
1.5.1电路工作原理
对于码组长度为n、信息码元为k位、监督码元为r=n-k位的分组码,常记作(n,k)码,如果满足2r-1≥n,则有可能构造出纠正一位或一位以上错误的线性码。
设分组码(n,k)中,k=4,为能纠正一位误码,要求r≥3。
现取r=3,则n=k+r=7。
我们用a0ala2a3a4a5a6表示这7个码元,用S1、S2、S3表示由三个监督方程式计算得到的校正子,并假设三位S1、S2、S3校正子码组与误码位置的对应关系如表1-1所示。
表1-1(7,4)码校正子与误码位置
S1S2S3
误码位置
S1S2S3
误码位置
001
a0
101
a4
010
a1
110
a5
100
a2
111
a6
011
a3
000
无错
由表可知,当误码位置在a2、a4、a5、a6时,校正子S1=1;否则S1=0。
因此有S1=a6⊕a5⊕a4⊕a2,同理有S2=a6⊕a5⊕a3⊕a1和S3=a6⊕a4⊕a3⊕a0。
在编码时a6、a5、a4、a3为信息码元,a2、a1、a0为监督码元,则监督码元可由以下监督方程唯一确定。
即(1-4)
由上面方程可得到表1-4所示的16个许用码组。
在接收端收到每个码组后,计算出S1、S2、S3,如果不全为0,则表示存在错误,可以由表1-4确定错误位置并予以纠正。
例如收到码组为0000011,可算出S1S2S3=011,由表1-4可知在a3上有一误码。
通过观察可以看出,上述(7,4)码的最小码距为dmin=3,它能纠正一个误码或检测两个误码。
如果超出纠错能力则反而会因“乱纠”出现新的误码。
上述方法构造的能纠正单个误码的线性分组码又称为汉明码。
它具有以下一些特点:
码长n=2m-1,最小码距d0=3,信息码长k=2n-m-1,纠错能力t=1,监督码长r=n-k=m。
这里m为≥2的正整数,给定m后,就可构造出汉明码(n,k)。
表1-2(7,4)许用码组
信息位
监督位
信息位
监督位
a6a5a4a3
a2a1a0
a6a5a4a3
a2a1a0
0000
000
1000
111
0001
011
1001
100
0010
101
1010
010
0011
110
1011
001
0100
110
1100
001
0101
101
1101
010
0110
011
1110
100
0111
000
1111
111
汉明码具有以下一些性质:
1.封闭性。
任意两个码组的和还是许用的码组。
2.码的最小距离等于非零码的最小码重。
当然,我们也可以不通过并串转换,直接并行传输、译码。
这样可以在7位汉明码并行传输时人为对其中的一位进行干扰,并观察其纠错的情况。
通过实验可以发现,出现两位以上错误时汉明码就不能正确纠错了。
因此,在要求对多位错误进行纠正的应用场合,就要使用别的编码方式了,如BCH码、RS码、卷积码等。
1.5.2测试内容
HMC1板上的A3、A4、A5、A6表示信息码
A0、A1、A2表示监督码,发光管亮表示高电平“1”,灭表示低电平“0”。
连接HMC1模块A6――A0和HMC2模块A6――A0
连接HMC2模块B6――B0和HMC3模块B6――B0
例如信码输入0001则可从下表中查出其监督位为011
则HMC1模块的A0――A6和HMC2模块的B0――B6将会显示0001011
HMC3模块的A3――A6将会显示0001代表信码输出,ERROR代表误码。
HMC2模块的S1――S7为误码输入,高电平为误码输入,低电平则无。
汉明码具有纠正一位错码的能力,给其加一位错码时HMC3ERROR指示灯亮表示有一位错码,但译码输出是正确的,如果加两位错码,译码输出则显示乱码。
1.5.3测试结果及分析
测试结果:
1.加入误码S2时,ERROR灯始终不亮;
2.HMC1中A6――A3为0000至1011时,能正确编译码,可以纠正一位错码,但从1100至1111,不论是否加入误码,ERROR灯始终亮,且在误码个数小于2时,HMC3中输出正确。
1.6交织编码实验JZ
1.6.1电路工作原理
本实验具体的电原理图如图1-13所示。
图1-13交织编码实验电原理图
1.6.2测试内容
TP12(DIN)为信码输入端,TP10(PN1)、TP11(PN2)为信码输出端;
PN1、PN2:
两路反相的16位串行码组;C为读/写控制信号;
OUT:
交织输出的16位串行码组。
连接TP12(DIN)和TP10(PN1000011110101100)下图为PN码和控制信号C的波形:
图1-14PN码和信号C
则用双踪示波器观测DOUT(1011010101100100)和控制信号C的波形:
图1-15DOUT和信号C
1.6.3测试结果及分析
测试结果:
加上电源后,板子电源处显示灯不亮。
测试波形如下:
图1-16测试PN码和C
图1-17测试DOUT和C
由图1-16和图1-17可以看出,测试的PN码和理论不一样,DOUT和信号C虽然有误差但波形大概形状还算可以。
2脉冲调幅PAM实验电路PCB绘制
AltiumDesignerSummer09的发布延续了连续不断的新特性和新技术的应用过程。
这必将帮助用户更轻松地创建下一代电子设计。
同时,我们将令AltiumDesigner更符合电子设计师的要求。
Altium的一体化设计结构将硬件、软件和可编程硬件集合在一个单一的环境中,这将令用户自由地探索新的设计构想。
在整个设计构成中,每个人都使用同一个设计界面。
2.1PCB制作方法
1创建PCB
打开工程mypcb。
prjpcb,其中原理图已经绘制完毕。
右键点击mypcb。
prjpcb,在弹出菜单中选择“Addnewtoproject\PCB”,并使用“Saveas”命令重新命名。
2定义PCB边框
2.1面板选项设定:
选择菜单命令“Design\Boardoption…”,打开设定界面。
Unit:
设定单位为Metric(米制:
设定边框时较方便)。
ElectricalGird:
选该项,电气连接不受网格限制。
Designatordisplay:
显示元件的物理或逻辑标号。
2.2设定原点:
选择命令“Edit\origin\set”,在PCB上设定原点。
2.3设定边框:
把层设定到Keepoutlayer,再使用“Design\boardshape\refineboardshape”命令,这时PCB显示为绿色。
使用鼠标绘制一个封闭多边形作为PCB边框。
在走线时使用“space”或“shift+space”键在“直线”、“斜线”、“圆弧”之间切换。
走线长度可以从窗口的左下角显示的位置获得。
然后再使用“Place\line”命令沿边框绘制封闭对边形,设定电气范围。
3从原理图导入信息到PCB
3.1编译原理图:
点击窗口左边Project面板,在弹出窗口中右键点击工程名“mypcb。
prjpcb”,选择命令“compilepcbprojectmypcb。
prjpcb”。
对原理图编译。
如果有错误、警告,会在弹出的message框中显示,双击错误联接,直接跳转到错误处,对相应的错误进行修改。
反复编译修改,直至没有错误。
(如果有些错误不影响PCB布线,可以不修改)。
3.2导入信息到PCB:
在原理图界面下选择命令“Design\updatePCBdocument?
?
。
pcbdoc”。
所示的对话框。
在该对话框中依次显示添加的元件、网络、网络组、room等,可以对每个单元选择添加或不添加。
然后依次选择“Validatechanges”“executechanges”命令,把相应元素导入PCB,如出现错误,则按提示进行相应的修改。
4编辑PCB
4.1元件布局:
鼠标直接拖动元件放置在相应的位置。
在放置时可以用“space”键旋转元件。
可以使用“Edit\Align\...”命令对元件排列。
4.2布线:
元件布局完成后,就可以布线了。
使用place菜单下的命令或使用图标都可以布线。
在布线过程中使用“space”、“shift+space”切换布线角度和布线模式。
图标依次为布线、差分对布线、智能布线、放置焊盘、过孔、圆弧、铜皮、字符等。
4.3铺铜及管理:
使用命令“place\polygonpour…”或快捷图标打开铺铜管理。
在这里可以设定铜皮模式(实心或镂空),设定连接网络等。
在“Minprimlength”中的值不能太小,不然会影响电脑速度。
点击OK后就可以在PCB上绘制铺铜多边形了。
5规则检测:
使用命令“Tools\designrulescheck…”对PCB设计进行错误检测。
出现错误的地方会以绿色高亮显示。
对相应的错误进行修改,编辑,直到没有错误为止。
2.2实验电路简介
多路脉冲调幅的实验框图如图2-1所示。
在图2-2电原理图中,BG1和BG2构成第一路脉冲调幅信号,BG3和BG4构成第二路脉冲调幅信号。
图2-1多路脉冲调幅实验框图
图2-2抽样定理和脉冲调幅实验电原理图
2.3PCB原理图
图2-3PCB原理图
2.4PCB绘制结果
图2-4PCB图
3LC与晶体振荡实验(OSC)
3.1电路工作原理
三点式振荡器基本电路结构如图3-1所示。
三点式振荡器包括电感三点式振荡器(哈脱莱振荡器)和电容三点式振荡器(考毕兹振荡器)。
图3-1三点式振荡器
(一)起振条件
1)相位平衡条件:
Xce和Xbe必需为同性质的电
抗,Xcb必需为异性质的电抗,
如图3-1所示,且它们之间满足下列关系:
2)、幅度起振条件:
式中:
qm——晶体管的跨导,FU——反馈系数,AU——放大器的增益,qie——晶体管的输入电导,qoe——晶体管的输出电导,q'L——晶体管的等效负载电导,FU一般在0。
1~0。
5之间取值。
(二)电容三点式振荡器
1)、电容反馈三点式电路——考毕兹振荡器,考毕兹振荡器电路组成及交流等效电路如图3-2所示。
(a)考毕兹振荡器(b)交流等效电路
图3-2考毕兹振荡器
图3-2是基本的三点式电路,其缺点是晶体管的输入电容Ci和输出电容Co对频率稳定度的影响较大,且频率不可调。
2)、串联改进型电容反馈三点式电路——克拉泼振荡器
电路如图3-3所示,其特点是在L支路中串入一个可调的小电容C3,并加大C1和C2的容量,振荡频率主要由C3和L决定。
C1和C2主要起电容分压反馈作用,从而大大减小了Ci和Co对频率稳定度的影响,且使频率可调。
(a)克拉泼振荡器(b)交流等效电路
图3-3克拉泼振荡器
3)、并联改进型电容反馈三点式电路——西勒振荡器
电路如图3-4所示,它是在串联改进型的基础上,在L1两端并联一个小电容C4,调节C4可改变振荡频率。
西勒电路的优点是进一步提高电路的稳定性,振荡频率可以做得较高,该电路在短波、超短波通信机、电视接收机等高频设备中得到非常广泛的应用。
本实验箱所提供的LC振荡器就是西勒振荡器。
(a)西勒振荡器(b)交流等效电路
图3-4西勒振荡器
(三)、晶体振荡器
本实验提供的晶体振荡器电路为并联晶振b-c型
电路,又称皮尔斯电路,其交流等效电路如图3-5所示。
图3-5皮尔斯振荡器
(四)实验电原理图介绍
本实验电原理如图3-6所示。
图3-6LC与晶体振荡器实验电原理图
3.2电路分析
本次实验电路图3-6的具体线路分析如下:
电阻R101~R106为三极管BG1提供直流偏置工作点,电感L101既为集电极提供直流通路,又可防止交流输出对地短路,在电阻R105上可生成交、直流负反馈,以稳定交、直流工作点。
用“短路帽”短接切换开关K101、K102、K103的1和2接点便成为LC西勒振荡电路,改变C107可改变反馈系数,短接K101、K102、K1032-3,并去除电容C107后,便成为晶体振荡电路,电容C106起耦合作用,R110为阻尼电阻,用于降低晶体等效电感的Q值,以改善振荡波形。
在调整LC振荡电路静态工作点时,应短接电感L102(即短接K1042-3)。
三极管BG2等组成射极跟随电路,提供低阻抗输出。
本实验中LC振荡器的输出频率约为1.3MHz,晶体振荡器的输出频率为11MHz,调节电阻R110,可调节输出的幅度。
3.3测试结果及分析
1)LC振荡器仿真测试
使用Multisim10进行仿真,分别测量lc振荡器和晶体振荡器的波形图,根据以上分析R10是阻尼电阻可以调节输出波形的幅度,即R10值越小输出值越大,在此不做解释。
用“短路帽”短接切换开关K101、K102、K103的1和2接点便成为原理分析中的LC西勒振荡电路,即个开关状态如图3-7所示:
图3-7LC振荡器(西勒电路)仿真测试电路
根据以上所示的公式计算可得预测波形频率约为1.3MHz左右,现分别测得检测和输出两处波形图如图3-8、3-9所示:
图3-8频率检测处波形
图3-9频率输出处波形
由以上的示波器显示,输出振荡波形为1.26MHz,约等于1.3MHz,符合电路分析计算的结果。
2)晶体振荡器仿真测试
短接K101、K102、K1032-3,并去除电容C107后,便成为晶体振荡电路,电容C106起耦合作用,这时的开关状态如电路图3-10所示:
图3-10晶体振荡仿真测试电路
根据以上所示晶体元件为11MHz,预测波形频率约为11MHz左右,现分别测得检测和输出两处波形图如图3-11、3-12所示:
图3-11频率检测处波形
图3-12频率输出处波形
由以上的示波器显示,输出振荡波形为10.6MHz,约等于11MHz,符合电路分析预测的结果。
不过测量时要注意开始J1开关先是闭合的,当开始测量时才闭合开关J1,这样才可以得到正确波形。
4心得体会
正所谓“纸上谈兵终觉浅,觉知此事要躬行”。
学习任何知识,仅从理论上去求知,而不去实践、探索是不够的,所以在期末考试之后紧接着来一次综合课程设计是很及时、很必要的。
这样不仅能加深我们对电子电路的认识和Multisim10等软件的掌握,而且还及时、真正的做到了学以致用。
这最后一周
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 武汉理工大学 专业 综合 报告