电子技术课程设计圆形波发生器

电子技术课程设计圆形波发生器学院：机电学院学号：12010323姓名：蔡明指导教师：_崔晶结题日期2015年5月10日1目录一、课题名称……………………………………………………………………3二、课题摘要……………………………………………………………………3三、电路原理图…………………………………………………………………3四、工作原理分析………………………………………………………………3五、电路仿真和结果分析………………………………………………………51.仿真………………………………………………………………………52.思考题……………………………………………………………………6六、元器件选择…………………………………………………………………61.CD4024……………………………………………………………………62.ADG408……………………………………………………………………83.LM324N……………………………………………………………………9七、电路的制作与实验测试……………………………………………………11八、心得体会……………………………………………………………………12九、参考资料……………………………………………………………………132电子技术课程设计编号B17课题名称圆形波发生器难度B简要说明：该电路的uo1与uo2两个输出端可以分别输出正半周和负半周半圆形的波形，将它们同时显示在双踪示波器上可以形成念珠串式的波形。思考题：1．电阻R2~R7的阻值是根据什么确定的？2．怎样修改电路可以提高波形的精度？3．你能设计一个能显示一串小鱼形波形的电路吗？参考文献：施良驹《集成电路应用集锦》电子工业出版社，1988，6何希才，白广存《最新集成电路应用300例》科学技术文献出版社，1995张长清，郑寿安《CMOS集成电路应用800例》福建科学技术出版社，1997余孟尝《数字电子技术基础简明教程》高等教育出版社，1999R111kΩR224kΩR334kΩR440kΩR534kΩR624kΩR711kΩS2S3S1S4S6S7S5S8ABCQ1Q2Q3Q4Q5Q6Q7CPMRClock10kHzVDDVDDVEEVSSDVDD10kΩR8∞-+++5V-5VN1VDDR96.8kΩC13300pFVEE∞++-+5V-5VN2VDDVEER1010kΩW20kΩR114.7kΩuo1uo2U1CD4024U2CD40513一、课题名称：圆形波发生器二、课题摘要该电路的uo1与uo2两个输出端可以分别输出正半周和负半周半圆形的波形，将它们同时显示在双踪示波器上可以形成念珠串式的波形。对此，我分析了该电路的工作原理，之后进行电路仿真并选择元器件，然后制作电路并进行实际测试。本次课程设计中，我自己动手动脑，并亲手设计、制作、组装与调试，培养了我的设计思维，增加了动手操作的能力。三、电路原理图四、工作原理分析输入信号为10kHz时钟脉冲，经CD4024-7位二进制串行计数器调节，转化为三个高低电平信号，输入CD4051，根据3位二进制地址线A0、A1和A2所确定的地址，将8路输入之一切换至公共输出。该公共输出控制S1至S8与𝑅8连接。当某一路接通时，由电阻的分压原理可的D处电压为𝑉𝐷=𝑉𝐷𝐷∗𝑅𝑖(𝑅𝑖+𝑅8)⁄,其中i取0至7，且𝑅0为0.𝑅9起保护电路作用。电容𝐶1利用其充放电的特性，电压上升电容充电，电压R111kΩR224kΩR334kΩR440kΩR534kΩR624kΩR711kΩS2S3S1S4S6S7S5S8ABCQ1Q2Q3Q4Q5Q6Q7CPMRClock10kHzVDDVDDVEEVSSDVDD10kΩR8∞-+++5V-5VN1VDDR96.8kΩC13300pFVEE∞++-+5V-5VN2VDDVEER1010kΩW20kΩR114.7kΩuo1uo2U1CD4024U2CD40514下降电容放电，使波形变的平稳。运放器𝑁1构成同向等比例电路。放大倍数为1。运放器𝑁2构成反向比例运算电路。由“虚断”和“虚短”可得𝑖𝑅10≈𝐼𝑊,uu,=0𝑖𝑅10=(𝑢𝑖−𝑢−)𝑅10⁄=𝑢𝑖𝑅10⁄,𝐼𝑊=(𝑢−−𝑢𝑜)𝑅𝑤⁄=−𝑢𝑜𝑅𝑤⁄;由此可得𝑢𝑜=−𝑅𝑤𝑅10⁄∗𝑢𝑖,电压放大倍数为𝐴𝑢𝑓=𝑢𝑜𝑢𝑖⁄=-𝑅𝑤𝑅10⁄,故当𝑅𝑤=𝑅10时，𝐴𝑢𝑓=1.5五、电路仿真和结果分析1.仿真输入矩形波频率为10kHz.仿真结果如图62.思考题（1）.电阻R2~R7的阻值是根据什么确定的？答：由𝑅8的大小，及将以电压𝑉𝐷𝐷为半径的半圆等分成八份之后所对应的的电压值，根据公式𝑉𝐷=𝑉𝐷𝐷∗𝑅𝑖(𝑅𝑖+𝑅8)⁄确定。(2).怎样修改电路可以提高波形的精度？答：可以让CD4024输出更多的信号，同时设置相对应的电阻，使得圆形波更精确。(3).你能设计一个能显示一串小鱼形波形的电路吗？答：改变R1~R7的阻值，可依次改为0、11k、24k、40k、24k、11k、0、34k，仿真结果如图所示。7六、元器件选择1.CD4024CD4024是7位二进制串行计数器。所有的计数器为主从触发器。计数器在时钟下降沿进行计数。CR为高电平时，对计数器进行清零。由于在时钟输入端使用斯密特触发器，对脉冲上升和下降时间无限制，所有输入和输出均经过缓冲。注:CC4000系列与CD4000系列的区别:国产CMOS集成电路主要为CC（CH）4000系列，其功能和外引线排列与国际CD4000系列相对应。8CD4024引脚图92.ADG408本次课设中，使用ADG408代替CD4051.ADG408是一款单芯片CMOS模拟多路复用器，内置8个单通道。它根据3位二进制地址线A0、A1和A2所确定的地址，将8路输入之一切换至公共输出。该器件提供EN输入，用来使能或禁用器件。禁用时，所有通道均关断。ADG408采用增强型LC2MOS工艺设计，具有低功耗、高开关速度和低导通电阻特性。接通时，各通道在两个方向的导电性能相同，输入信号范围可扩展至电源电压范围。在断开条件下，达到电源电压的信号电平被阻止。所有通道均采用先开后合式开关，防止开关通道时发生瞬时短路。设计本身具有低电荷注入特性，当切换数字输入时，可实现最小的瞬变.引脚图如下:10真值表3.LM324N元件LM324N（通用集成运放）的性能参数如下：LM324N管脚图11LM324为四运放集成电路，采用14脚双列直插塑料封装。，内部有四个运算放大器，有相位补偿电路。电路功耗很小，lm324工作电压范围宽，可用正电源3～30V，或正负双电源±1．5V～±15V工作。它的输入电压可低到地电位，而输出电压范围为O～Vcc。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互单独。每一组运算放大器可用如图所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。lm324引脚功能及内部电路完全一致。lm324为民品。由于LM324四运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等特点，因此他被非常广泛的应用在各种电路中。12七、电路的制作与实验测试元器件电阻：4K×1，7K×1，10K×4，24K×2，34K×2，40K×1滑动变阻器：20K×1电容：3300PfCD4024x1,ADG408x1,LM324Nx1.实物图如下13实验测试结果如下图八、心得体会本次课程设计中，尽管这道题可能是比较简单的一个，我还是遇到了很大的困难。我参考了许多相关的资料，也重新查看了课本上的电路相关原理，开始时我还不太明白电路是如何连接的，并且对其原理也不甚了解，但通过对所学知识更深入的学习和同学的讲解和帮助，最终使我克服了难关，理解了许多东西。一路走来，我收获了知识，收获了希望和努力后的成果。本次课程设计中，我自己动手动脑，并亲手设计、制作、组装与调试。课设将基本技能训练，基本工艺知识和创新启蒙有机结合，培养我们的实践能力和创新精神。作为大学生，仅会书本理论是不够的，基本的动手能力是一切工作和创造的基础和必要条件。总之，这次实验过程中我受益匪浅，培养了我的设计思维，增加了动手操作的能力。最重要的是我明白了自学的重要性，掌握了更为正确的自学方法，这将使我今后离开学校，踏上社会是相当有帮助的。我深深地意识到了我必须提高我的自学能力。此外，我还体会到，我们书本上所学的知识和实际的东西相差甚远，14我们所不懂的知识还有很多，因此今后我们要更加注重实际方面的锻炼和运用。在解决问题的过程无疑也是对自己自身专业素质的一种提高与肯定。此次设计不仅增强了自己在专业设计方面的信心，鼓舞了自己，更是一次兴趣的培养。这是一次难得的实践！九、参考资料施良驹《集成电路应用集锦》电子工业出版社，1988，6何希才，白广存《最新集成电路应用300例》科学技术文献出版社，1995张长清，郑寿安《CMOS集成电路应用800例》福建科学技术出版社，1997余孟尝《数字电子技术基础简明教程》高等教育出版社，1999