1、* 學 院課 程 設 計 任 務 書姓名學號班級學院課程 電子技術綜合題目簡易信號發生器和簡易頻率計設計任務1.設計一個的正弦波、方波和三角波發生器： (1) 頻率可調范圍：2hz20khz，分為4檔： 220hz；20200hz；200hz2khz；220khz； (2) 幅度可調范圍：05v； (3) 可調偏置。2.設計一個簡易數字頻率計： (1) 可測量信號頻率范圍：1100khz，顯示單位為hz； (2) 輸入電壓幅度vpp：100mv10v； (3) 輸入信號波形：任意周期信號； (4)顯示方式: 6位十進制數顯示。時間進度第17、18周 2010.12.27-2011.1.7星期一

2、、二 預設計及驗收星期三、四、五 計算機仿真及仿真結果驗收 星期一上午 發放元器件、領取工具 星期一下午 焊接星期二、三、四 安裝、調試、教師驗收星期周五 打印圖紙、寫設計報告主要參考資料【1】康華光.電子技術基礎.高等教育出版社【2】任為民.電子技術課程設計指導書.北京大學出版社摘要：函數信號發生器是一種能夠產生多種波形，如三角波、鋸齒波、矩形波（含方波）、正弦波的電路。函數信號發生器在電路實驗和設備檢測中具有十分廣泛的用途。通過對函數波形發生器的原理以及構成分析，可設計一個能變換出三角波、正弦波、方波的函數波形發生器。本課題采用由集成運算放大器與晶體管差分放大器共同組成的方波三角波正弦波函

3、數發生器的設計方法，先通過比較器產生方波，再通過積分器產生三角波，最后通過差分放大器形成正弦波。波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性曲線的非線性。數字頻率計屬于時序電路，它主要由具有記憶功能的觸發器構成。在計算機及各種數字儀表中，都得到了廣泛的應用。在電子技術中，頻率是最基本的參數之一，并且與許多電參量的測量方案、測量結果都有十分密切的關系，因此頻率的測量就顯得更為重要。測量頻率的方法有多種,其中電子計數器測量頻率具有精度高、使用方便、測量迅速，以及便于實現測量過程自動化等優點，是頻率測量的重要手段之一。關鍵詞：函數信號發生器 方波 三角波 正弦波數字頻率計 測量頻率 過程自動化 觸發器ab

4、stractfunction signal generator is able to generate a variety of waveforms, such as the triangle wave, sawtooth wave, rectangular wave (including square wave), sine wave circuit. function signal generator has a very wide range of uses in the detection circuit experiments and equipment. function wave

5、form generator principle and composition analysis, design can transform a triangle wave, sine wave, square wave function waveform generator. this topic used jointly by the integrated operational amplifier with transistor differential amplifier consisting of square wave - triangular wave - sine funct

6、ion generator design method, the first comparator generates a square wave, triangular wave generated through the integrator, formed by the differential amplifier sine . waveform conversion principle is to use nonlinear differential amplifier transfer characteristic curve.digital frequency meter is a

7、 timing circuit, it is mainly constituted by the flip-flop has a memory function. , have been widely used in computer and digital instrument. in electronic technology, the frequency is one of the most basic parameters, and many electrical parameter measurement solutions, the measurement results are

8、very close relationship between the frequency measurement becomes more important. measurement frequency variety, electronic counter measures the frequency with high precision, easy to use, rapid measurement, as well as facilitate the realization of the measurement process automation is one of the im

9、portant means of frequency measurementkey words: function signal generator, square wave, triangle wave, sine wavedigital frequency meter, measurement frequency, process automation, triggers1、 前言本次課程設計是數電和模電知識結合的來實際運用，這次課設計，將設計電路、計算機仿真、安裝調試等過程，全部結合在一起，并由此讓我們掌握一些測試電路的基本方法，和一些集成器件的功能以及怎樣運用的技能，通過這次課程設計讓

10、我們的理論和實踐更好地結合起來。2、 總體方案設計 通過不同的電阻電容根據rc振蕩電路的原理設計一個信號發生器正弦波、方波、三角波，經過整波放大之后傳送到由一些集成器件構成的一個簡易的頻率計數器輸入端進行計數。三、設計原理1. 信號發生器信號發生器的整體結構如下（1） 正弦波 由正弦波振蕩電路產生正弦波，通過電容和電位器調節頻率，由4個電容進行換檔，分別控制4個量程，量程確定后通過電位器進行頻率的微調。 （2）偏置電路 電路中產生的正弦波以及后面要產生的方波和三角波容易產生上 下偏移，所以需要在電路中設置偏置電路，來調節偏移。 偏置電路可由運算放大器組成的加法電路來實現。(3)方波由運算放大器

11、組成的過零比較器可實現將正弦波轉換為方波的功能。 （4）三角波 由運算放大器組成的積分電路可實現將方波轉換為三角波的功能。方波 和三角波的頻率與正弦波的頻率相同，通過正弦波振蕩電路來調節。在積 分電路中，信號的周期和積分時間常數兩者在數值上有一定的要求。當信 號頻率改變時，也應相應地改變積分電路中的電容值。 注意：在測試三角波的時候，當積分常數過小，三角波幅值過大，會出現 頂部和底部都失真的情況；當積分常數過大時，三角波的幅值過小，所以 調節的時候要合適的調節三角波的積分常數。 （5）調幅電路：可由運放組成的比例電路來實現，反 饋電阻由電位器構成，即可達到調幅的目的。2頻率計 放大整形電路脈沖

12、計數器數據鎖存電路譯碼驅動電路led顯示電路時鐘電路單穩態清零脈沖輸入（1） 放大整形電路 由雙運算放大器ne5532組成，采用5v電源。其中一個運算放大器對輸入信號進行放大，放大倍數選用50；另一個運算放大器接成過零電壓比較器，對放大后的信號進行整形，產生5v的脈沖信號。要想得到ttl脈沖信號，需要設計成帶限幅的過零比較器。 放大整形電路的波形變換： 為了能夠對直流周期信號的頻率進行測量，需要在放大前加入濾波電路。待測信號 u濾波后信號 u放大后信號 uu帶限幅過零比較器輸出： (2)時鐘電路、清零和鎖存脈沖 晶振采用平常較為多見的時鐘晶振，諧振頻率為 32.786khz，用 cd4060

13、對其進行 214 分頻，得到2hz的信號，再由j-k觸發器cd4027進行2分頻得到需要的1秒的時鐘信號。 時鐘信號同時又作為鎖存器的鎖存信號，直接送到鎖存器74hc374，在時鐘信號的上升沿進行鎖存。 在時鐘信號的上升沿時刻，用單穩態觸發器cd4528產生一個寬度25微秒的清零脈沖送至計數器cd4518的clr端，使脈沖計數器清零后重新開始計數。由于單穩態觸發器的時間延時，可以保證鎖存器進行鎖存之后，計數器才開始清零操作。（3）計數，鎖存，譯碼，顯示電路 同步六進制加法計數器構成，可以選擇同步六進制加法計數器74ls160、同步十進制加法計數器 74ls190或74ls192、雙bcd碼計數

14、器cd4518等電路來實現。本次實驗采用了74ls160作為同步十進制加法計數器。計數部分電路（只畫其中兩個）如圖所示 鎖存器可采用8d鎖存器74373或74ls273.本實驗采用的是74ls273。鎖存器的作用是將計數器在1s結束時的計數值進行鎖存，使顯示器上或得穩定的測量值。當時鐘脈沖cp的正跳變來到時，鎖存器的輸出等于輸入，從而將計數器的輸出值送到鎖存器的輸出端。正脈沖結束后，輸出不再改變。 譯碼器及數碼管譯碼器可采用共陰極顯示譯碼器74ls48或共陽極顯示譯碼器74ls47，由于本實驗中采用的是74ls48 來實現的譯碼功能，并與六個數碼管相連。4、 電路調試與仿真 1、電路的調試1方

15、波三角波發生器的調試比較器a1與積分器a2組成正反饋閉環電路，同時輸出方波和正弦波，a1輸出為方波，a2輸出為三角波，微調rp1，使三角波的輸出幅度滿足設計指標要求，調節rp2，則輸出頻率連續可變。 2 三角波正弦波變換的調試1）差分放大器傳輸傳輸特性曲線調試。將c4與rp3的連線斷開，經電容c4輸入差模信號電壓uid=50mv，fi=10khz的正弦波。調節rp4及電阻r，使傳輸特性曲線對稱。再逐漸增大uid，直到傳輸特曲線形狀如圖2-3-2所示，記下此時對應的uid，即uidm值。移去信號源，再將c4左端接地，測量差分放大器的靜態工作點io、uc1q、uc2q、uc3q、uc4q。 2）三

16、角波-正弦波變換電路的調試。將rp3與c4連接，調節rp3使三角波的輸出幅度經由rp3 后輸出等于uidm值，這時u03的輸出波形應接近正弦波，調整c6大小可以改善輸出波形。如果u03的波形出現如圖3-1-1所示的幾種正弦波失真，則應調整和修改電路參數，產生失真的原因及采取的相應措施有：鐘形失真：如圖（a）所示，傳輸特性曲線的線性區太寬，應減小re2。半波圓頂或平頂失真： 如圖b）如示，傳輸特性曲線對稱性差，工作點q偏上或偏下，應調整電阻r。非線性失真：如圖（c）所示，三角波的線性度較差引起的失真，主要受運放性能的影響。可在輸出端加濾波網絡（如c6=100pf）改善輸出波形。2 、電路的仿真方

17、波-三角波發生電路的仿真三角波-正弦波轉換電路的仿真五、焊接與調試 1、焊接部分 這次課設有兩個板子需要焊接，器件也不少，雖然不用自己排版設計電 路，但是將各個元器件正確的焊在板子上，也是需要很認真。在焊接的時 候，正確的理解原理圖和各個器件的功能是很重要的。因為對各個器件比 較熟悉，所以兩三個小時就把板子焊好了，經過測試之后確定板子能夠通 路的話，就開始調試。 2、調試部分 經過測試之后確定電路板沒問題，就開始通電調試。首先是調試波形發 生器的那塊板子。先通過調節rw1讓a點產生正弦波，然后分別測出b、c、d 三點的波形。然后換成不同頻率段的不同波形，若是不同長生波形或則失 真的話。就再次調

18、節rw1、rw3等。按照課設要求分別記錄數據。六、心得體會此次課程設計是我們小組分工完成的，周一到周二我們按老師給的原理圖開始認真了解此次課設的原理，整理思路，然后通過其他軟件重新設計原理圖然后進行仿真。在老師發完器件之后，我們便開始進行焊接。焊接可以說還是比較簡單的，只要認真就行。讓我感觸最深的調試階段。剛開始時，因為對示波器應用和原理圖不是很了解。所以一直調不出來波形。后來在慢慢分析之后。開始慢慢調rw1，通過a點測出正弦波之后，慢慢的調節其他的滑動變阻器，進而得到各個階段的不同波形。在調試三角波是最難的，因為它最容易失真，而且由于rc的不合適，得到的波形也是各種各樣。不過，我在其他班上倒

19、是看到有同學做出來的，而且波形也很不錯。請教過別人之后，我就又重新調試，還是先調rw1。然后調rw2，接著調節控制幅值的rw3和rw4。最后終于調出來了。因為板子上的器件好像反應不是太靈敏，你需要慢慢地調。特別是在測量最大最小頻率時，調節rw對波形的影響反應比較慢，需要慢慢來，不然的話波形會一直出不來。頻率計數器相對于波形發生器就簡單一點，因為焊接沒什么問題，所以通電之后就能正常工作。不過對于正弦波當低于20hz時，不能夠正確計數。不過方波和三角波能夠準確的測到7hz。經過這次課程設計，我覺得以為對于實驗要求的器件一定要有深入的了解，不能馬馬虎虎，對于器件的空腳問題，一定要搞清楚。另外對于在電

20、腦仿真能出來的電路圖，在連好板子之后并不一定能成功，這時候就要慢慢的調試，一定不能著急。而且，這時第一次模電和數電的綜合設計，學到了不少東西。特別是在示波器的應用和波形調試上。只要原理沒問題，一定能成功。七、附錄參考文獻數字電子技術基礎 康華光 高等教育出版社 2005數字電路邏輯設計（第三版） 王毓銀 高等教育出版社 2005數字電路實驗基礎 崔葛瑾 同濟大學出版社 2005數字電路實驗與課程設計 呂思忠、施齊云 哈爾濱工程大學出版社 2001電子線路 設計 實驗 測試（第三版） 謝自美 華中科技大學出版社 2006multsim9在電工電子技術中的應用 董玉冰 清華大學出版社 2008數字電路及制作實例 陳振官 國防工業出版社 2006常用邏輯器件引腳排列示意圖 序號名稱型號及參數數量1c11、c211uf22c12、c22、c320.1uf33c13、c23、c33 0.01uf34c14、c24、c341000pf35c312uf16d1、d21n414827dz1、dz21n473128rw100k（雙聯、含旋鈕）19rw3100k（3296）110rw1、rw2、rw41