压控阶梯波课设

目录任务书..........................................................................................................................................2一、方案论证..........................................................................................................................31.1提出方案.........................................................................................................................31.2方案比较........................................................................................................................5二、单元电路设计及原理................................................................................................62.1直流稳压电源...............................................................................................................62.2压控振荡器....................................................................................................................72.3计数器...........................................................................................................................102.4数模转换器..................................................................................................................112.5反相器...........................................................................................................................12三、实验装调........................................................................................................................143.1直流电压源的调试....................................................................................................153.2压控振荡器的调试....................................................................................................153.3五进制计数器的调试...............................................................................................153.4D\A转换器的调试.....................................................................................................163.5反相器的调试..............................................................................................................163.6误差分析......................................................................................................................16四、总结与体会...................................................................................................................16五、附录...................................................................................................................................18附录A整体电路图..........................................................................................................18附录B管脚图...................................................................................................................18附录C元器件清单..........................................................................................................20参考文献...................................................................................................................................212任务书压控阶梯波发生器的设计与制作一、任务和要求设计并制作一个压控阶梯波发生器，要求如下：1、输出阶梯波的波形如图示，频率f与电压Vc的函数关系为：f=1/T=100Vc（Hz/V）式中控制电压Vc的变化范围为+1V～+10V；2、阶梯波的实际频率与按上述函数关系计算所得数值相比，误差不超过±5%；3、输出电压Vo的实际值与理论值相比，误差不超过±10%；4、设计并制作本电路所用直流稳压电源，用AC220V供电。二、提示和参考文献1、压控振荡器参阅《模拟电子技术》（第二版）第九章附录9A；2、D/A转换器采用《电子技术基础课程设计参考资料》第一章图1-29的右半部分。3一、方案论证1.1提出方案方案一：基于模拟电路的设计基于模拟电路的阶梯波信号产生电路如图1.2所示，它实际上是将方波序列转变为阶梯波的电路。这样，在一个周期中，两端的电压增量为：图1.1阶梯波发生器的原理框图图1.2基于模拟电路的阶梯波信号产生电路4由于二极管保证了电荷只能单向传输，所以每一个阶梯的电压幅度均为ΔvC3，保持时间与方波的周期相等。这样，每当方波经过一个周期，输出波形就变化一个阶梯ΔvC3。在忽略复位时间时，阶梯波电压的周期可近似为：其仿真电路图为：方案二：基于数字电路的设计方案原理框图如下：、5V直流稳压源压控振荡器五进制计数器数模转换器反相器图1.3基于模拟电路的阶梯波仿真电路5直流电源用来提供稳定的电流；压控振荡器产生方波，其频率主要由输入电压决定；五进制计数器作为数模转换器的开关，通过数模转换器送出反向的阶梯波；通过反相器，最终得到正向的五阶波形。仿真电路如下：1.2方案比较数字电路是在模拟电路的基础上发展起来的，数字电路是以模拟电路为基础的，两者最大的区别就是信号的传输形式，一个是数字信号，一个是模拟信号。在计算精度方面，模拟系统是不能和数字系统相比拟的。为此，许多测量仪器为满足高精度的要求，只能采取数字系统。数字电路比较精确但是受器件限制较为明显，模拟电路器件耐受程度较高，造价相对低廉。基本上没有绝对的纯数字电路，数字电路一般也是靠模拟电路支撑。为了得到更精确的波形，采用数模混合方案即第二个方案。具有算术运算能力和逻辑运算能力，可进行逻辑推理和逻辑判断。图1.4基于数字电路的设计方案原理框图图1.5基于数字电路的阶梯波仿真电路6二、单元电路设计及原理2.1直流稳压电源交流电压通过整流、滤波后虽然变为交流分量较小的直流电压，但是，当电网电压波动或负载发生变化时，其平均值也将发生变化。稳压电路的功能是使输出直流电压基本不受电网电压波动和负载电阻变化影响，从而获得足够高的稳定性。a.设计要求设计并制作本电路所用5V直流稳压电源，用AC220V供电。b.直流稳压电源的基本原理直流稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成，其方框图如下图所示：1)变压器的作用是将220V50HZ的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压Vi2)整流滤波电路。整流电路将交流电压Vi变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除纹波，输出直流电压VI.3)三端集成稳压器W7805。该系列稳压块有过流、过热和调整管安全工作区保护，以防过载而损坏。经此输出直流5V电压。c.电路设计交流输入220V50HZVOVIVi变压器稳压电路整流虑波电路图2.1-1直流稳压电源设计原理框图7d．参数选择变压器选择：要输出5V直流电压，所以选择型号为220V／9V的变压器。稳压管选择：因为要输出V5的电压，故选择W7805。电容的选择：C1=4.7uF,C2=C4=1000uF,C3=2.2uF。2.2压控振荡器a.电路设计压控振荡器由积分器和滞回比较器组成，设计电路图如下：b.仿真波形图2.2-1压控振荡器设计电路图图2.1-2直流电源设计电路图8压控阶梯波是由积分电路和滞回比较器组成，积分电路用于给滞回比较器提供锯齿波，然后输出矩形波。由积分电路输出的仿真波形“锯齿波”由滞回比较器输出的仿真波形“矩形波”c.工作原理压控振荡器如上图，上半部分是积分电路，下半部分是同相输入滞回比较器，他起开关作用，当滞回比较器的输出电压ZoUu2时，二极管截止，输入电压经电阻1R向电容C充电，输出电压ou逐渐下降，当ou下降到零再继续下降使集成运放2A同相输入端的电位略9低于零时，2OU由ZU跳变到ZU，二极管由截止变导通，电容放电。由于放电回路的等效电阻比1R小得多，因此放电很快，ou迅速上升，使2A的u很快上升到大于零，2ou很快从ZU跳回到ZU，二极管又截止，输入电压经1R再向电容充电。如此周尔复始，产生振荡。据以上分析可画出ou和2ou的波形如图所示，d.参数计算由以上分析可知，电容放电的时间很短，因此振荡周期近似等于充电周期T1，它由以下公式求出：omTIUdtRUc21101(1)其中omU是输出电压的峰值，它与三角波发生电路输出电压的峰值类似，即ZomURRU43(2)T1uoUo2tttt+UZ+UZ+UZ-UZ-uomuomttT2图2.2-2压控振荡器波形10将它代入（1）并设IU在1T时间为常值，则可得IZUURCRRT43112因