波形发生器设计+数电课程设计+数字电路课程设计

数数 字字 电电 子子 课课 程程 设设 计计 专业 专业 班级班级 姓名姓名 学号学号 指导老师指导老师 2 目录目录 一 目录 2 二 设计介绍 3 三 设计任务和要求 4 四 选用器材 4 五 设计方案 4 六 电路图 8 七 电路说明及原理分析 8 八 设计总结及心得体会 9 九 参考文献 10 3 波形发生器设计 设计介绍设计介绍 波形发生器是用来产生一种或多种特定波形的装置 这些波形 通常有正弦波 方波 三角波 锯齿波 等等 以前 人们常用模拟电 路来产生这种波形 其缺点是电路结构复杂 所产生的波形种类有 限 随着数字电子技术的发展 采用数字集成电路产生各种波形的 方法已变的越来越普遍 虽然 用数字量产生的波形会呈微小的阶 梯状 但是 只要提高数字量的位数即提高波形的分辨率 所产生 的波形就会变的非常平滑 用数字方式的优点是电路简单 改变输 出的波形极为容易 下面将说明以数据存贮器为核心来实现波形发 生器的原理 用波形数据贮存器记录所要产生的波形 并将其在地址发生器 作用下所产生的波形的数字量经过数 模转换装置转换成相应的模拟 量 以达到波形输出的目的 其实现的原理如图所示 4 设计任务和要求设计任务和要求 设计一个多种波形发生器 其具体要求如下 1 实现多种波形的输出 这些波形包括正弦波 三角波 锯齿波 反 锯齿波 梯形波 台型阶梯波 方波 阶梯波 等等 2 要求输出的 波形具有 8 位数字量的分辨率 3 能调整输出波形的 周期和幅值 4 能用开关方便的选择某一种波形的输出 选用器材选用器材 1 NET 系列数字电子技术实验系统 5 2 稳压电源 3 集成电路 74LS161 2716 DAC0832 NE4558 4 电阻 开关 可变电阻 5 计算机 EPROM 编程器 6 万用表 示波器 设计方案设计方案 按地址发生器 波形数据存贮器 数 模转换器三个部分分别说明 1 地址发生器组成 地址发生器说输出的地址位数决定了每一种波形所能拥有的数据 存贮量 但在同一地址发生频率下 波形贮存量越大输出越低 考 虑到我们要求输出波形具有 8 位数字量的分辨率 因而可将地址发 生器设计成 8 位 以获得较好的输出效果 如果地址发生器高于 8 位 那么输出波形的分辨率将会收到影响 选用 2 片 4 位二进制计数器 74LS161 组成 8 位地址发生器 其最 高工作频率可达到 32MHZ 2 波形数据存贮器 6 8 位地址发生器决定了每种波形的数据贮存量为 256 字节 因为 总共要输出 8 种波形 故贮存量为 2K 字节 可选用 2716 EPROM 作 为波形数据存贮器 8 种波形在存贮器中的地址分配如图 三三三 三三三三三 三三三 三三三 三三三三 三三三 三三 三三三 0 00 0 H 0 0F F H 0 10 0 H 0 1F F H 0 20 0 H 0 2F F H 0 30 0 H 0 3F F H 0 40 0 H 0 4F F H 0 50 0 H 0 5F F H 0 60 0 H 0 6F F H 0 70 0 H 0 7F F H 贮存在 EPROM 中的波形数据是通过一个周期内电压变化的幅值按 8 位 D A 分辨率分成 256 个数值而得到的 例如正弦波的数据可按公 7 式 D 128 1 sin360 255x x 0 255 3 数据转换器 可采用具有 8 位分辨率的 D A 转换集成芯片 DAC0832 作为多种波 形发生器的数模转换器 由于多种波形发生器制使用一路 D A 转换 因而 DAC0832 可连续接成单缓冲器方式 另外 因 DAC0832 是一种 电流输出型 D A 转换器 要获得模拟电压输出时 需外接运放来实 现电流转换为电压 由于在实际使用中输出波形不仅需要单极性的 0 xV 或 0 xV 有时还需要双极性的 xV 因而可用两组运算放大器作为模拟电 压输出电路 运放可选用 NE4558 其片内集成了两个运算放大器 主要电路图主要电路图 8 三三三三三三 5V 2716 V pp E P O E D 7 D 6 D 5 D 4 D 3 D 2 D 1 D 0 D A C0832 D I0 D I1 D I2 D I3 D I4 D I5 D I6 D I7 C S X FE R G ND 4 W R2 AG ND Iout2 Iout1 R FB V RE F W R1 V cc IL E 5V A 10 A 9 A 8 A 7 A 6 A 5 A 4 A 3 A 2 A 1 A 0 5V 4 7 x3 74LS 161 15K 15K N E4558 2 3 1 A 7 5K 6 5 8 15V 15V T ext 7 B V ou t 10K C P 5V 5V 74LS 161 5 VC P C R LD Q 3 Q 2 Q 1 T P D 3 D 2 D 1 D 0Q 0 C R LD Q 3 Q 2 Q 1 Q 0 T ext C PT P D 3 D 2 D 1 D 0 8 4 电路说明及原理分析电路说明及原理分析 1 2716 EPROM 的地址信号 两片 74LS161 级练成八位计数器 其两组 Q3 Q0 输出作为 2716 的低 八位地址 A7 A0 这样 读出一个周期的波形数据需要 256 个 CP 脉 冲 故输出波形的频率为 CP 时钟脉冲频率的 1 256 2716 的高三位 地址 A10 A8 用作必须选择 他们与三个选择开关相连 利用开 关的不同设置状态 可选用八种波形种的任意一种 2 DAC0832 的单缓冲器方式 在电路中 DAC0832 被接成单缓冲器方式 它的 ILE 与 5V 相连 CS XFER WR2 与 GND 相连 WR1 与 CP 信号相连 这样 DAC0832 的 8 9 位 DAC 寄存器始终处于导通状态 因此当 CP 变成低电平时 数据线 上的数据便可直接通过 8 位 DAC 寄存器 并有其 8 位 D A 转换器进 行转换 3 波形的输出和调整 在上图种 DAC0832 输入的电流信号经过双运放 NE4558 被转换成 0 5V 再经过一级运放后得到了 双极性输出 5V 通过改变 CP 脉冲的频率 可得到不同周期的输出波形 而对图种 可变电阻的调节 则可以改变输出波形的幅值 4 波形数据 波形的数据可 用 EPROM 编程器将这些数据写入 2716EPROM 中 设计总结及心得体会设计总结及心得体会 这次实验是一次将理论知识和实践动手能力相结合的一次 它大 大锻炼了我的动手和分析能力 巩固了我的知识 从而增加了我的 信心 也明确了我的努力方向 这次课程设计 让我对电气这门学 科更加热爱了 总之 这次的课程设计让我受益匪浅 尤其是掌握 了 PROTEL99 的应用 虽然花费了不少时间 但是比起我的收获 这 算得了什么 这次的课程设计让我记忆深刻 很感谢这次的设计 感谢老师给我这个锻炼的机会 希望今后还能有这样的课程设计