方波-三角波函数发生器及频率显示的设计--课程设计.doc

课程设计方波-三角波函数发生器及频率显示的设计2010年 6 月 28 日模拟、数字电路课程设计设计一个用集成运算放大器构成的方波-三角波产生电路设计总说明：目的：1掌握电子系统的一般设计方法；2掌握模拟ic器件的应用；3培养综合应用所学知识来指导实践的能力；4掌握常用元器件的识别和测试5熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法；关键词：运算放大、方波、三角波、频率显示设计任务：设计方波三角波函数信号发生器课程设计的要求：1设计、组装、调试函数发生器；2输出波形：正弦波、方波；3频率范围 ：方波重复频率500hz，相对误差5% ；三角波重复频率500hz，相对误差5%；4输出电压：方波脉冲幅度（6-6.5）v；三角波脉冲幅度（1.5-2）v； 参考书籍：数字电子技术基本教程、模拟电子技术基础、摘要：本设计先是通过运输放大器构成方波信号发生器，再转换成三角波，然后用74ls192n与数码显示管构成计数电路来显示所产生方波的频率。由于数据设计问题，计数器所计得的频率与与实际的频率存在一定的误差。设计用到器件：集成运算放大器、电阻、滑动电阻、电容、直流电源、示波器、频率计、信号发生器、7409n 74ls192n芯片、数码管方波-三角波转换电路的工作原理：方波三角波产生电路工作原理如下：若a点断开，运算发大器u1与r1、r2及r3、rp1组成电压比较器，c1为加速电容，可加速比较器的翻转。运放的反相端接基准电压，即u-=0，同相输入端接输入电压uia，r1称为平衡电阻。比较器的输出uo1的高电平等于正电源电压+vcc，低电平等于负电源电压-vee（|+vcc|=|-vee|）, 当比较器的u+=u-=0时，比较器翻转，输出uo1从高电平跳到低电平-vee,或者从低电平vee跳到高电平vcc。设uo1=+vcc,则 将上式整理，得比较器翻转的下门限单位uia-为 若uo1=-vee,则比较器翻转的上门限电位uia+为 比较器的门限宽度由以上公式可得比较器的电压传输特性，如图3-71所示。a点断开后，运放a2与r4、rp2、c2及r5组成反相积分器，其输入信号为方波uo1，则积分器的输出uo2为时，时，可见积分器的输入为方波时，输出是一个上升速度与下降速度相等的三角波，其波形关系下图所示。三角波的幅度为方波-三角波的频率f为由以上两式可以得到以下结论：1. 电位器rp2在调整方波-三角波的输出频率时，不会影响输出波形的幅度。若要求输出频率的范围较宽，可用c2改变频率的范围，pr2实现频率微调。2. 方波的输出幅度应等于电源电压+vcc。三角波的输出幅度应不超过电源电压+vcc。电位器rp1可实现幅度微调，但会影响方波-三角波的频率。数码管频率显示电路数码管电路 电路采用的是74ls192n芯片，低位的进位输出作为高位的clk信号而形成一个十进制的计数器。通过输入脉冲而形成累加计数。显示计正确连接之后，只要输入的脉冲频率合理，示数就能显示从000999间的任何数字。总电路说明：总电路图由上图可见，将方波信号与一个脉冲频率为0.25hz，占空比为25的脉冲相与之后连接到个位数码管显示芯片up的脉冲输入接口，脉冲开始时为高电平，1s之后变为低电平，而在这1s时间之内数码管计数，当1s结束后，芯片输入clk为低电平，计数器停止计数，之后3s中数码管示数不变，由f=1/t可知，此示数为方波的频率。心得体会：本次实习让我们体味到设计电路、连接电路、调测电路过程中的乐苦与甜。设计是我们将来必需的技能，这次实习恰恰给我们提供了一个应用自己所学知识的机会，从到图书馆查找资料到对电路的设计对电路的调试再到最后电路的成型，都对我所学的知识进行了检验。在实习的过程中发现了以前学的数字电路的知识掌握的不牢。同时在设计的过程中，遇到了一些以前没有见到过的元件，但是通过查找资料来学习这些元件的功能和使用。制作过程是一个考验人耐心的过程，不能有丝毫的急躁，马虎，对电路的调试要一步一步来，不能急躁，因为是在电脑上调试，比较慢，又要求我们有一个比较正确的调试方法，像把频率调准等等。这又要我们要灵活处理，在不影响试验的前提下可以加快进度。合理的分配时间。在设计控制电路的时候，我