电工电子课程设计.doc

目录第1章 技术指标 1 1.1 系统功能要求11.2 系统结构要求11.3 电气指标11.4 扩展指标11.5 附加指标11.6 设计条件11.6.1 电源条件11.6.2 可供选择的元器件范围1第2章 整体方案设计 2 2.1 整体方案2 2.1.1 方案一2 2.1.2 方案二22.1.3 方案三2 2.1.4 方案比较3 2.2 整体方框图及原理3 2.2.1 整体方框图3 2.2.2 原理3第3章 单元电路设计 5 3.1 基准信号电路设计5 3.2 频率合成器电路设计6 3.2.1 频率合成器的总体电路6 3.2.2 锁相电路设计6 3.2.3 频率控制电路设计7 3.3 地址计数器、存储器电路设计及函数表1 3.3.1地址计数器、存储器电路设计13.3.2正弦波、锯齿波、三角波和方波函数表13.4 D/A转换电路设计13.5 数字幅度控制电路设计13.6 输出阻抗电路设计13.7 整体电路图13.8 整体元件清单1第4章 测试与调整 1 4.1 基准信号电路调测14.2 频率控制电路调测1 4.3 锁相电路调测1 4.4 地址计数器与存储器电路调测1 4.5 D/A转换电路调测1 4.6 数字幅度控制电路调测1 4.7 整体指标测试1 4.8 测试用仪器1第5 章 设计小节1 5.1 设计任务完成情况1 5.2 问题及改进1 5.3 心得体会1参考文献1附录一 函数表的C语言程序1附录二 整体电路图1附录三 预习报告电路图1附录四 输出阻抗的有关解决方案1附录五 调测整体电路的常见问题及解决方法1摘要 本次电子电路课程设计所设计的数控正弦函数信号发生器，在面包板上装配完成之后，能产生出正弦波，其输出频率范围为15.625Hz6KHz，通过开关能控制其输出频率，产生出所需要的正弦波频率，并能通过幅度控制开关控制其输出幅度。同时，改变波形控制开关，还能产生出锯齿波、三角波和方波，它们的频率和幅度均可调。关键词：数控正弦函数信号发生器； 正弦波； 锯齿波； 输出频率； 三角波；方波； 幅度可调。第1章 技术指标1.1 系统功能要求 数控正弦函数信号发生器的功能是，用数字电路技术产生正弦波信号，并产生各种用户所需频率的信号，输出信号频率可变，其频率精度在整个频率范围内一致。正弦波输出信号的电压幅度由数字式开关控制。1.2 系统结构要求 数控正弦函数信号发生器的结构要求如图1-1所示，其中正弦波发生器采用数字电路产生正弦信号，用户设定频率选择开关后，信号产生电路将时基信号变换为用户要求的信号f0，也即正弦波的输出频率，幅度选择开关用于选择输出信号电压幅度。频率选择开关和幅度选择开关均应采用数字电路。 时基信号 信号产生电路输出信号f0正弦波发生器正弦出波输出 频率选择开关幅度选择开关 图1-1 数控正弦函数信号发生器结构图1.3 电气指标1.3.1 输出信号波形：正弦波。1.3.2 输出信号频率范围：50Hz5KHz。1.3.3 输出信号最大电压：（峰峰值）。1.3.4 输出频率最小步长：20Hz。1.3.5 幅度选择档位：8档。1.3.6 输出阻抗：50。1.4 扩展指标1.4.1 输出频率最小步长：1Hz.1.4.2 输出信号电压档位要求：8档，每档之间电压变化10倍。1.4.3 输出信号宾率误差：1。1.5 附加指标：输出信号波形：锯齿波、三角波和方波。1.6 设计条件1.6.1 电源条件：5V。1.6.2 可供选择的元器件范围如表1.1所示。表1.1 可供选择的元器件 型号 名称及功能 数量（片） DAC0832 8位D/A转换电路 1 MC4046 锁相电路 1 28C64 EEPROM存储器 1 74LS393 双16进制计数器 1 MC4052 四模拟开关 1 LM324 运算放大器 1 74HC160 十进制同步计数器 3MC4060 分频器 1 74HC04 六反相器 1 LED 发光二极管 1 R电阻 1M 1 CL电容 22PF 2 晶体振荡器 2.048MHz 1 五环金属膜电阻 10K电阻 3 电位器 50K 1 8路开关 双制直插式微型开关 4其他阻、容元件自选。第2章 整体电路设计2.1 整体方案2.1.1 方案一 采用RC文氏桥振荡电路产生正弦波，通过改变电阻电容的比例关系，调节频率变化，在振荡器输出端连接电位器，选出符合条件的幅度，输出到幅度调节电路中；幅度调节电路用于调节输出信号的电压幅度。振荡器输出的正弦信号经过整形电路，波形可转变为矩形波；再经过积分电路可转变为三角波，设置一选择电路即可选择出三种波形输出。2.1.2 方案二 采用集成芯片MAX038构成正弦波发生电路.由MAX038的技术性能知,它能产生准确的高频三角波、矩形波、脉冲波和正弦波,频率范围为0.1Hz20MHz。正弦波失真低于0.75%,输出波形由地址A0和A1控制,A1=1时输出正弦波。MAX038输出频率主要取决于注入引脚端IIN的电流大小,若电流由一个电压(VIN)与一个电阻(RIN)串联电路产生,则振荡器频率的计算公式如下:FO= VINRINCP(PF)将本次输出频率50Hz5KHz分为50Hz500Hz和500Hz5KHz两个区域,各选定一适当的电容, RIN由电位器构成,选定适当的阻值范围与合适的电容,使之在各自区间均能变化。即能产生出正弦波,在MAX038输出端外加幅度控制电路,使幅度可控。基本电路可参见参考书目10 。2.1.3 方案三 晶体振荡器作为频率源,由分频器分频后选择合适的输出频率作为基准信号,经过锁相环锁相,并由可由数字开关控制分频比的分频电路改变输出频率,以作为M=256的地址计数器的输入频率。在EEPROM存储器的地址单元中依次存放正弦波、锯齿波、三角波和方波的幅度量化值，计数器的8个输出端作为EEPROM的地址控制端，将波形的幅度量化值转变为数字信号，并由双极性的D/A转换电路将这些数字信号转化为模拟信号，输出产生正弦波、锯齿波、三角波和方波，在输出端用反相比例放大器的原理，改变反馈电阻阻值，实现幅度控制。2.1.4 方案比较 显然方案一的电路简单，整体方案成本低，但输出波形的频率调节受到一定限制。由于RC文氏桥振荡电路的频率覆盖系数为10，需要设置多个档位才能满足输出信号的频率范围要求。 方案二采用集成芯片MAX038设计，由于芯片本身即可产生正弦波，只需外加幅度控制电路即可实现设计要求，电路简单，易于实现，整体电路占用的空间小。 方案三采用DAC0832、MC4046、28C64、LM324、74系列的计数器等基本元件设计，电路复杂，整体电路占用的空间比较大，在面包板上搭接完成之后，调测过程复杂。但由于所用到的芯片已在所学课程中学到，用此方案不仅能巩固所学到的知识，还能提高自己的动手能力以及电路检测的能力。显然，方案二由于电路简单，其单元电路与整体电路的设计所需的理论知识少，达不到对已修课程理论知识的实践化的目的，对电路设计的基本能力的提高收效甚微。故本次设计采用方案三。2.2 整体方框图及原理2.2.1 整体方框图图2-1为数控正弦信号发生器系统框图。2.2.2 原理 时基信号由于输出信号频率范围为50Hz5KHz,则则锁相电路输出的频率fx的范围为50256 Hz5K256 Hz，即12.8KHz1.28MHz，因可编程分频器的分频比N最小为二，故时基信号fo为12.8KHz26.4 KHz。晶体振荡源提供fM2.048MHz的频率，经4060分频器能产生满足条件的频率有125Hz、500Hz、2KHz、4KHz,由于可编程分频器的分频比N的范围为21000，所以只有2KHz和4KHz能满足要求。本设计选择fo2KHz。 可编程分频器选择三片74HC160，同步级联，在置数端用开关控制置数的高低电平，即可改变N的范围，实现分频控制，第三级的进位信号可作为鉴相器的输入信号。 锁相环CD4046 设压控振荡器VCO输出的信号为fx，根据锁相原理，fxNfo，N变化时，fo随之变化。Fx经N分频后为fo，在锁相环锁定时fofo。如果fo偏离了fo，则其偏离的相位差由鉴相器鉴别出来。当fo与fo的相位一致时，称为锁相环锁定。CD4046含有两个鉴相器，鉴相器要求两个输入信号fo与fo都是占空比为50的方波，鉴相器对占空比没有要求，显然，本次设计应选择鉴相器。 压控振荡器的压控特性如图2-2所示。当VDD一定时，中心频率f0、fmax和fmin的高低与振荡器的外接阻抗元件R1、R2、C1取值大小有关。R2不接时，振荡器的频率为0 Hzfmax，这时，fmax1R1（C1+32pF）。使用R2时，振荡器的频率为fminfmax 。fmin和fmax由下式给出：fmin1R2（C1+32pF）fmax1R2（C1+32pF）+1R1（C1+32pF）f ffmax fmax fo fo fminfmin Vvcoi VvcoiO VDD/2 VDD O VDD/2 VDD R2 R2 图2-2 MC4046中压控振荡器的压控特 低通滤波器采用图2-3所示电路。图中R3、R4、C3的取值与锁相环鉴相器的输入信号频率有关，详见3.2.2低通滤波器的设计。 图2-3 低通滤波器电路 地址计数器、存储器 一片74393级联即可产生M256的计数器，其输出信号作为存储器28C64的低八位地址控制端，28C64的地址线A8，A9作为波形控制开关，依次产生正弦波、锯齿波、三角波和方波。EEPROM存储器的0000FF个地址单元存放着正弦信号的幅度量化值，1001FF个地址单元存放着锯齿信号的幅度量化值，2002FF个地址单元存放着三角波信号的幅度量化值，3003FF个地址单元存放着方波信号的幅度量化值。通过D/A转换电路，将函数量化值转换成模拟信号，输出正确波形。 D/A转换电路 存储器输出的波形函数量化值，作为DAC0832的地址端采样数据，由D/A转换的理论知识知，通过D/A转换电路可将地址端的数字信号转化为模拟信号，输出产生正弦波、锯齿波、三角波和方波。通过分压装置，使输出基本幅度满足要求。 幅度控制如图2-4(a)，根据模拟电子技术理论知识，改变滑动变阻器的阻值，输出电压的幅度也随之改变。图2-49（b）为模拟开关4052的原理图，等价于4选1MUX。输出端连接不同阻值的电阻，由A、B控制选择运放的反馈电阻，即可实现幅度控制。Y3Y1Y0Y2IN/OUT BA(a) （b）第3章 单元电路设计3.1 基准信号电路设计时钟发生器部分电原理图如图3-1所示。 图3-1 时钟发生器电路基准信号电路的晶体振荡器的启振电容C的最佳取值范围为10PF30PF，此次设计选择22PF。由2.2.2原理知，4060分频器产生的满足条件的输出频率为2 KHz和4 KHz，选择2 KHz作为时钟信号时，输出频率最小步长为2 K/2567.8Hz，是4 KHz作为时钟信号时的一半。由于实际信号不能产生6.4KHz的信号，故不能输出50Hz的信号。（选择500Hz作为时钟信号时，输出频率最小步长为2，但最后输出频率范围为4Hz2KHZ）。3.2频率合成器电路设计3.2.1 频率合成器总体电路频率合成器的总体电路如图3-2所示图3-2 频率合成器电路3.2.2 锁相电路设计由2.2.2锁相环的压控振荡器的压控特性知，取R2时，fmax1R1（C1+32pF），fofmax/2，通常情况下fmax2MHZ，则fo1MHZ。由图3-3外部参数对VCO频率特性的影响知，VDD5V时，R1取10K，C1取10PF40PF时即可满足条件。此次设计取C1为20PF，R1为10K。图3-3外部参数对VCO频率特性的影响 低通滤波器的设计参考书目2第十一章CMOS锁相环和定时器中频率合成器电路提供了电路所需要的参数取值。 参考书目1锁相环（PLL）电路设计与应用第3章PLL电路中环路滤波器的设计方法和参考书目11锁相环：设计仿真与应用给出了低通滤波器的详细设计方案。3.2.3 频率控制电路设计 由于74HC160是十进制同步8421BCD码加法计数器，三片74HC160用同步级联法可使计数器的模长M1000，若在地址端改变置数值，即可实现模长M从2到1000的控制。当需要分频比为N时在置数端置数应为1000-N。在未接控制置数开关时，保证置数端逻辑电平为0,如图3-4所示。由于用第三级计数器的进位信号QCC作为鉴相器的一个输入信号，鉴相器选择CD4046的鉴相器。图3-4 可编程分频器3.3 地址计数器和存储器电路设计及函数表3.3.1 地址计数器、存储器电路的设计如图3-5所示。由74LS393的内部结构知，一片74LS393可级联成M256的计数器，作为28C64的地址端数据输入，控制28C64函数表存储单元数据的输出。28C64存储器的0000FF个地址单元存放着正弦信号的幅度量化值，1001FF个地址单元存放着锯齿信号的幅度量化值，2002FF个地址单元存放着三角波信号的幅度量化值，3003FF个地址单元存放着方波信号的幅度量化值，设四种函数的函数表达式为f(t)，其量化值为一个周期内（f(t)+1）128分成256份得到的数值，详见表3.1正弦波、锯齿波、三角波和方波函数表与附录一函数表的C语言程序。通过控制A8，A9端的高低电平，选择波形的存储单元幅度量化值，实现四种波形的控制输出，如图3-5所示。 图3-5 地址计数器、存储器电路3.3.2正弦波、锯齿波、三角波和方波函数表28C64的0000FF个地址单元存放着正弦波的幅度量化值，1001FF个地址单元存放着锯齿波的幅度量化值，2002FF个地址单元存放着三角波的幅度量化值，3003FF个地址单元存放着方波信号的幅度量化值。量化值具体值如表3.1所示。表3.1正弦波、锯齿波、三角波和方波函数表低位高位 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 00 80 83 86 89 8C 8F 92 95 98 9C 9E A2 A5 A8 AB AE01 B0 B3 B6 B9 BC BF C1 C4 C7 C9 CC CE D1 D3 D5 D802 DA DC DE E0 E2 E4 E6 E8 EA EC ED EF F0 F2 F3 F503 F6 F7 F8 F9 FA FB FC FC FD FE FE FF FF FF FF FF04 FF FF FF FF FF FF FE FE FD FC FC FB FA F9 F8 F705 F6 F5 F3 F2 F0 EF ED EC EA E8 E6 E4 E2 E0 DE DC06 DA D8 D5 D3 D1 CE CC C9 C7 C4 C1 BF BC B9 B6 B307 B0 AE AB A8 A5 A2 9F 9C 98 95 92 8F 8C 89 86 8308 80 7C 79 76 73 70 6D 6A 67 63 60 5D 5A 57 54 5109 4F 4C 49 46 43 40 3E 3B 38 36 33 31 2E 2C 2A 270A 25 23 21 1F 1D 1B 19 17 15 13 12 10 0F 0D 0C 0A0B 09 08 07 06 05 04 03 03 02 01 01 00 00 00 00 000C00 00 00 00 00 00 01 01 02 03 03 04 05 06 07 080D 09 0A 0C 0D 0F 10 12 13 15 17 19 1B 1D 1F 21 230E25 27 2A 2C 2E 31 33 36 38 3B 3E 40 43 46 49 4C 0F 4F 51 54 57 5A 5D 60 63 67 6A 6D 70 73 76 79 7C10 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B 0C 0D 0E 0F11 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 1A 1B 1C 1D 1E 1F12 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 2A 2B 2C 2D 2E 2F13 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 3A 3B 3C 3D 3E 3F14 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 4A 4B 4C 4D 4E 4F15 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 5A 5B 5C 5D 5E 5F16 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 6A 6B 6C 6D 6E 6F17 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 7A 7B 7C 7D 7E 7F18 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 8A 8B 8C 8D 8E 8F19 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 9A 9B 9C 9D 9E 9F1A A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 AA AB AC AD AE AF1B B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 BA BB BC BD BE BF1CC0 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 CA CB CC CD CE CF1D D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 DA DB DC DD DE DF1E E0 E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 E9 EA EB EC ED EE EF1F F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 FA FB FC FD FE FF20 01 03 05 07 09 0B 0D 0F 11 13 15 17 19 1B 1D 1F2121 23 25 27 29 2B 2D 2F 31 33 35 37 39 3B 3D 3F2241 43 45 47 49 4B 4D 4F 51 53 55 57 59 5B 5D 5F2361 63 65 67 69 6B 6D 6F 71 73 75 77 79 7B 7D 7F2481 83 85 87 89 8B 8D 8F 91 93 95 97 99 9B 9D 9F25A1 A3 A5 A7 A9 AB AD AF B1 B3 B5 B7 B9 BB BD BF26C1 C3 C5 C7 C9 CB CD CF D1 D3 D5 D7 D9 DB DD DF27E1 E3 E5 E7 E9 EB ED EF F1 F3 F5 F7 F9 FB FD FF28FF FD FB F9 F7 F5 F3 F1 EF ED EB E9 E7 E5 E3 E129DF DD DB D9 D7 D5 D3 D1 CF CD CB C9 C7 C5 C3 C12ABF BD BB B9 B7 B5 B3 B1 AF AD AB A9 A7 A5 A3 A12B9F 9D 9B 99 97 95 93 91 8F 8D 8B 89 87 85 83 812C7F 7D 7B 79 77 75 73 71 6F 6D 6B 69 67 65 63 612D5F 5D 5B 59 57 55 53 51 4F 4D 4B 49 47 45 43 412E3F 3D 3B 39 37 35 33 31 2F 2D 2B 29 27 25 23 212F1F 1D 1B 19 17 15 13 11 0F 0D 0B 09 07 05 03 0130 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 0031 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 0032 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 0033 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 0034 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 0035 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 0036 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 0037 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 0038 FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF39 FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF3A FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF3B FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF3C FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF3D FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF3E FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF3F FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF 3.4 D/A转换电路设计D/A转换电路用于产生正弦波、锯齿波、三角波和方波，电路如图3-5所示。为方便四种函数的量化值的编码，采用双极性输出电路，28C64的输出端即函数幅度的量化值作为DAC0832的D0D7地址输入端，以产生波形。由DAC0832的理论知识知，单极性输出信号VO1的表达式为：VO1-VR（f(t)+1）/2则VO2-（2VO1+VR）VR f(t)实现双极性输出VR2.5V，VOPP5V。图3-5 D/A转换电路3.5 数字幅度控制电路设计数字幅度控制的电路如图3-6所示。图3-6 数字幅度控制电路调整电位器，使Vopp32.8 V。取RR14K，R23 K，R22 K，R21 K，由2.2.2幅度控制的原理知，当BA00时，VoR1/RVo3Vo3；当BA01时，VoR2/RVo30.75Vo3；当BA10时，VoR3/RVo30.5Vo3；当BA11时，VoR4/RVo30.25Vo3；即可实现幅度控制。若改变R1、R2、R3、R4、R的阻值大小，输出幅度也随之改变。由于运算放大器的限制，应确保输出波形的VOPP7V，同时由于直流稳压源输出的直流中有纹波，输出波形的VOPP最佳为VOPP0.5V，即输出波形的峰峰值范围为0.5VVOPP7V。3.6 输出阻抗电路设计输出阻抗电路如图3-7所示。理想的运算放大器输出阻抗为0，但实际电路中，运放的输出阻抗不为0，故不能直接使50的电路输出阻抗直接接地，应采用图3-7电路接法。图3-7 输出阻抗电路3.7 整体电路图 整体电路图参见附录二。在+5V电源输入端与接地端连接1000F以上的电解电容和小电容，使输入面包板的的+5V电压波形稳定，另加一稳压管，保护电路，如附录二所示。在计数器74HC160的电源与地间设置一旁路电容，这样可以在一定程度上弥补电源调整数度不足引起的电压变化，从而可减弱电源电流冲击引起的干扰信号。3.8 整体元件清单 整体元件清单如表3.2所示。表3.2 整体元件清单 型号 名称及功能 数目 DAC0832 8位D/A转换电路 1 HEF4046 锁相电路 1 28C64 EEPROM存储器 1 74LS393 双16进制计数器 1 MC4052 四模拟开关 1 LM324 运算放大器 1 74HC160 十进制同步计数器 3HCF4060 分频器 1 74HC14 六反相器（由施密特触发） 1 LED 发光二极管 1 R电阻 1M 1 CL电容 22PF 2 晶体振荡器 2.048MHz 1 五环金属膜电阻 10K电阻 4 电位器 50K 1 8路开关 双制直插式微型开关 1 4路开关 双制直插式微型开关 2 2路开关 双制直插式微型开关 1 2CW4 稳压二极管 1 CL电容 47n 1 CL电容 20P 1 CL电容 68n 1 CL电容 100P 4 电解电容 220 5 R电阻 5.1K 1 R电阻 100K 1 R电阻 10K 3 R电阻 20K 3 R电阻 4K 2 R电阻 3K 1 R电阻 2K 1 R电阻 1K 1 R电阻 50 1第4章 测试与调整4.1基准信号电路调测每次电路测试前,应确保接地端正常接地,高电平正常接入，用万用表直流电压档或示波器测定。用示波器检测基准信号电路管脚连接情况，分频器和晶振能否正常工作。晶振正常工作时，用示波器观察的输出波形如图4-1所示：图4-1 振荡源输出信号分频器第15脚输出波形如图4-2所示：图4-2 基波输出信号若不能出现上示波形，则首先检测面包板相应接孔之间是否相通，然后检测电路连接情况，至能出现上示波形。4.2 频率控制电路调测只有在确保频率控制电路正常工作的前提下，才能对整个锁相电路进行调测。电路正常工作时，能够通过改变置数端高低电平，使第三级74HC160的Qcc进位信号的频率改变，测试时，给74HC160电路的CP端外加一方波信号。确定74HC160的LD端能正常控制置数，即LD端波形与Qcc端波形相反，且Qcc端波形正确，即波形如图4-3所示：图4-3 可编程分频器进位信号和置数信号输出波形置数端高低电平改变时，Qcc输出频率变化情况如表4.1所示。表4.1 可编程分频器频率变化表D2 C2 B2 A2D1 C1 B1 A1D0 C0 B0 A0输入端频率fi(Hz)输出端频率fo(Hz)1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 4K 2K0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1M 2K0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2M 2K三片74HC160的输出信号端即1114脚的波形均应正确。具体调测过程参见附录五：调测整体电路的常见问题及解决方法。4.3 锁相电路调测在分频器正常工作时，按电路图连接锁相电路4.4 地址计数器与存储器电路调测 将函数信号发生器接入到74393的CLK端，加上方波信号。检测74393和28C64的管脚是否正确连接。观察74393的8个输出端有无波形输出，波形是否正确，正确的输出波形如图4-4所示。 图4-4 地址计数器输出波形检测28C64的A8，A9管脚的波形控制开关能否正常控制，确保A8，A9管脚的电平值随开关的闭合而改变。检测28C64的地址输入端A0A7的波形与图4-1是否对应一致，如果不一致，则连接出错，用万用表的电阻档测试面包板上管脚连接情况，若正常，则28C64芯片可能损坏。芯片正常、管脚连接正确时，28C64的I/O0I/O7输出端应有方波输出。4.5 D/A转换电路调测 首先检测电路的连接状况，确保LM324的正负电源连接正确，以防止LM324烧坏；DAC0832的D0D7端的波形要与28C64的I/O0I/O7端一致。用万用表测得图3-5 D/A转换电路中的VR1.6V。用示波器观察图3-5 D/A转换电路中的V01、V02波形如图4-5所示。 图4-5 运放第一、二级输出的函数波形4.6 数字幅度控制电路调测幅度控制电路中4052的第7脚VEE连接电路时为空脚；检测4052第8、9脚幅度控制开关能否正常控制，即要使 BA00时，13脚与12脚连通；BA01时，13脚与14脚连通；BA10时，13脚与15脚连通；BA11时，13脚与11脚连通；由4052的控制原理知，4052只能实现4档幅度控制。 用示波器观察图3-6数字幅度控制电路的输入波形Vo3，调节电位器，使Vopp32.8 V。则当BA00时，VoppVopp32.8 V；当BA01时，Vopp0.75Vopp32.1 V;当BA10时，Vopp0.5Vopp31.4 V;当BA11时，Vopp0.25Vopp30.7 V;其中当BA00时，输出波形如图4-6所示。由于经过三级运放，锯齿波波形是下降的。最后输出时，按图3-7输出阻抗电路连接，才能出现图示波形，若输出阻抗直接接地，则会出现削底现象，且当BA00时，Vopp2.6 V。 图4-6 输出波形图4.7 整体指标测试整体指标测试前，应仔细调测，确保面包板上的电路搭接正确。将28C64的波形选择开关打开，选择正弦波波形，调节图3-6中电位器，使Vopp2.8V。在74HC160端置数时应保持发光二极管一直发光，即锁相环正常工作。改变74HC160端置数高低电平，输出频率变化如表4.2所示。 表4.2 输出频率变化表D2 C2 B2 A2D1 C1 B1 A1D0 C0 B0 A0置数值输出端频率fo(Hz)1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 998 15.6251 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 994 46.8751 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 993 54.71 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 872 1K0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 616 3K0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 360 5K0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 250 5.859K0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 100 5.923K当置数值小于250时，由于受锁相环上限频率的限制，输出频率基本保持不变。正弦波的输出波形如图4-7正弦波形所示，其频率变化如表4.2所示。 BA00 BA01BA10BA11图4-7 正弦波输出波形步长测量如表4.3所示。输出频率f1（Hz）输出频率f0（Hz）输出频率f2（HZ） 步长（Hz） 15.625 23.438 31.25 7.8 1992.2 2000 2007.8 7.8 4992.2 5000 5007.8 7.8 输出阻抗测量，用开路电压法测得输出阻抗为Rout（2.8V/1.41V-1）5049.3。 开路电压法测输出阻抗原理详见参考书目12电工电子实验技术（下）第7章第2节。4.8测试用仪器测试用仪器如表4.4所示。表4.4 测试用仪器名称 型号 名称型号 双踪示波器 DOS5022M 函数发生器 EE1641B 电压源 双直流稳压源 万用表 TY360第5 章 设计小节5.1 设计任务完成情况 对整体电路进行测试，能产生正弦波、锯齿波、三角波、方波；输出信号频率范围为15.625Hz6KHz；输出信号最大的峰峰值为2.8V；输出频率最小步长为7.8Hz；幅度选择档位为4档，以1、0.75、0.5、0.25的倍率衰减；输出阻抗为49.3；输出信号误差为1。次此设计的幅度控制电路由于采用MC4052，只能实现4档幅度选择；输出频率最小步长达不到1Hz，详细原因见5.2问题及改进；同时由于直流稳压源输出的直流中由纹波，其峰峰值可达50mV，若每档之间电压衰减10倍，即输出波形的峰峰值分别为2.8V、280mV、28mV、2.8mV，显然由于纹波的存在，后两种输出波形不正确，同时由于噪声的干扰，波形将严重失真；由于锁相环采用HEF4046及面包板搭接等各种外界因素影响，输出信号误差达不到1。5.2 问题及改进 输出频率最小步长的有关问题及改进 此次设计若要使输出频率达到5KHz，输出频率最小步长为7.8Hz，达不到1Hz。从50Hz以步长为1Hz的频率递增，则需经过4950步，即可编程分频器的模长N4950，所以电路应采用4片74160级联。设时基信号输出的频率为f1,步长为f,则f1/256N=f, N=1,若f1Hz，则f1256Hz，即时基信号要产生256Hz的方波，也即晶体振荡源的输出频率f为 Hz，N取值为4，5，9，10，12，13，14。 输出峰峰值的有关问题 若使运放的第二级输出的峰峰值增大，可在D/A转换电路19脚与8脚之间的10K电阻阻值降低，使VR分压升高。将5.6K与10K并联，第二级输出的峰峰值可达到5V。 幅度选择档位的改进 由5.1知，选择4052只能实现4档幅度控制，若要实现8档幅度控制，则应选择MC4051。 输出波形稳定的改进 为使74HC393地址计数器输入的信号稳定且是方波，则74160应选择74LS160，或反相器选择有施密特特性的7414反相器，锁相环4046应选择稳定度较好的74HC4046。在各芯片的Vc