NI-ELVIS-II实验一：波形发生器设计

江苏大学电气信息工程学院212-EDA实验室NIELVISII基础实验（一）四通道波形发生器设计江苏大学电气信息工程学院NIELVISII基础实验教程1目录一．设计要求................................................................2二．原理仿真…………………………………………………………….31.方波发生电路…………………………………………………………………………..32.三角波发生电路……………………………………………………………………….43.基波发生电路……………………………………………………………………………54.三次谐波发生电路……………………………………………………………………6三．线路连接………………………………………………………………………………71.原件清单………………………………………………………………………………….72.接口说明………………………………………………………………………………….83.连接调试…………………………………………………………………………………10四．综合分析…………………………………………………………………………….111.操作步骤…………………………………………………………………………………112.效果展示…………………………………………………………………………………13江苏大学电气信息工程学院NIELVISII基础实验教程2一．设计要求在NIELVISII上用555芯片和一片通用四运放324芯片，设计制作一个频率可变的同时输出脉冲波、锯齿波、正弦波Ⅰ、正弦波Ⅱ的波形产生电路。给出方案设计、详细电路图和现场自测数据波形。要求如下：3.同时四通道输出、每通道输出脉冲波、锯齿波、正弦波Ⅰ、正弦波Ⅱ中的一种波形，每通道输出的负载电阻均为600欧姆。4.四种波形的频率关系为1:1:1:3（3次谐波）；脉冲波、锯齿波、正弦波Ⅰ，正弦波Ⅱ5.输出频率范围为8KHz——10KHz，输出电压幅度峰峰值为1V；正弦波Ⅱ输出频率范围为24KHz——30KHz，输出电压幅度峰峰值为9V。脉冲波、锯齿波和正弦波输出波形应无明显失真（使用示波器测量时）。6.频率误差不大于10%；通带内输出电压幅度峰峰值误差不大于5%。脉冲波占空比可调整。7.每通道输出的负载电阻600欧姆应标清楚、至于明显位置，便于检查。注意：不能外加555和324芯片，不能使用除综合测试板上的芯片以外的其它任何器件或芯片。江苏大学电气信息工程学院NIELVISII基础实验教程3二．原理仿真1.方波发生电路用555芯片构成一个施密特触发器，产生方波。具体详细可参考《数字电子技术基础》这本书。下面是他的波形：峰值符合题目要求U1LM555CMGND1DIS7OUT3RST4VCC8THR6CON5TRI210VR15kΩKey=A50%R25kΩKey=A50%R310kΩKey=A50%10VVCC13D11N1202C4D21N1202CC110nFC210uF007VCCR65.4kΩR7600Ω025江苏大学电气信息工程学院NIELVISII基础实验教程42.三角波发生电路右图题目对三角波的要求不高，所以我们就没有必要使用一块运放构成积分电路来产生三角波，所以我们取电容两端的电压，通过对电容的充放电来实现我们的要求。用555产生的方波来产生三角波。波形如下：峰峰值约为1vU1LM555CMGND1DIS7OUT3RST4VCC8THR6CON5TRI2VCC10VR15kΩKey=A50%R25kΩKey=A50%R310kΩKey=A50%VCC10VVCC13D11N1202C4D21N1202CC110nFC210uF007VCCR65.4kΩR7600Ω0R8500ΩR9100ΩR10100ΩC3280nF1012555定时器多谐振荡器三角波发生器11三角波方波2425XSC4ABExtTrig++__+_130江苏大学电气信息工程学院NIELVISII基础实验教程53.基波生成电路采用有源低通滤波器，截止频率为10Khz电路图如下：仿真波形如下：峰峰值达到要求U3BLM324AD561147R1110kΩC41nFR125.5kΩ15R1310kΩC53.9nF0160XBP1INOUTXFG100XSC1ABExtTrig++__+_00VCC10VVCCR22600Ω0基波271方波24江苏大学电气信息工程学院NIELVISII基础实验教程64.三次谐波发生电路采用带通滤波电路铜带为24KHZ-30KHZ，中心频率为27KHZ，带宽6KHZ，通带增益20dB。电路如下图所示：仿真如下图所示：U4CLM324AD1091148U5DLM324AD121311414R1451kΩR155.1kΩR164.3kΩR17750ΩR18910ΩC61nFC71nFC81nFR1943kΩC91nF18192022210000VCC10VVCCVCC10VVCC三次谐波四阶带通滤波器XFG20XBP2INOUTABExtTrig++__+_00VCC10VR205.5kΩVCCR215.5kΩ026R23600Ω01三次谐波251方波24江苏大学电气信息工程学院NIELVISII基础实验教程7三．线路连接1.元件清单QuantityDescriptionRefDes1RESISTOR,910ΩR181RESISTOR,750ΩR173RESISTOR,600ΩR7,R22,R231RESISTOR,51kΩR141RESISTOR,500ΩR83RESISTOR,5.5kΩR12,R21,R201RESISTOR,5.4kΩR61RESISTOR,5.1kΩR151RESISTOR,43kΩR191RESISTOR,4.3kΩR162RESISTOR,10kΩR13,R112RESISTOR,100ΩR10,R92RESISTOR,1.5kΩR5,R42POTENTIOMETER,5kΩR2,R11POTENTIOMETER,10kΩR31CAPACITOR,3.9nFC51CAPACITOR,280nFC35CAPACITOR,1nFC4,C9,C8,C7,C61CAPACITOR,10uFC21CAPACITOR,10nFC1江苏大学电气信息工程学院NIELVISII基础实验教程82.接口说明由于开发板上的电压接有限，我们用正负15V的电压给LM324芯片供电，用+5V的电压给555芯片供电。板子上面的信号发生器出输出的用来测试我们的滤波电路是否正确，用虚拟信号发生器模拟一个方波输入到LM324电路中，用来检查排除错误最为方便不过。江苏大学电气信息工程学院NIELVISII基础实验教程9本次试验AI0是方波输入，AI1是三角波输入,AI2是基波输入，AI3是三次谐波，其余接口知识用来测试电路某个部分是否连接正确设置的测试输入。注意：每个输入都应该接有一个参考电位，我们这里是用的是GND。江苏大学电气信息工程学院NIELVISII基础实验教程103.连接调试连接调试就是将一些器件插到面包板上，没有太多的技术要求，在这里就不一一赘述。只不过有几点注意事项：1)开发板正负极不要短路，清楚哪一列是VCC，哪一列是GND。2)胆大心细，头脑保持清醒，知道某根线是从哪里来要到哪里去3)面包板地方很大，可以把原件分散开来，不要让原件之间相互接触，特别是电阻，腿太长，容易短路4)不要剪掉电阻的铁丝，还可以重新拆下利用这是我的连接方法，左上角是一个三角波发生电路，中间有一个555，LM324上面的部分是低通滤波，下半部分是带通滤波，节省了一个运放没有使用。江苏大学电气信息工程学院NIELVISII基础实验教程11四．综合分析1.操作步骤在确保电路都连接没有错误的情况下，我们依次执行以下步骤。1)打开背部电源2)等待ready灯亮起，如果没有亮，请重新断电插拔USB接口3)打开面包板电源4)运行虚拟示波器5)打开示波器更改设置，因为我们是用AI0方波，AI1三角波,AI2基波，AI3三次谐波，所以要显示波形需要选好通道，点击运行查看波形。江苏大学电气信息工程学院NIELVISII基础实验教程126)波特图显示仪江苏大学电气信息工程学院NIELVISII基础实验教程132.效果展示1)方波2)三角波江苏大学电气信息工程学院NIELVISII基础实验教程143)正弦波4)三次谐波江苏大学电气信息工程学院NIELVISII基础实验教程155)低通滤波器6)带通滤波器江苏大学电气信息工程学院NIELVISII基础实验教程16