五用途三态音频逻辑笔-模电课设报告综述

1、屯g辰空女罟课程设计说明书课程设计名称： 模拟电路课程设计课程设计题目：五用途三态音频逻辑笔学院名称：南昌航空大学信息工程学院专业：通信工程班级： 学号： 姓名：评分： 教师：2013_年 _3_ 月 13日模拟电子技术 课程设计任务书2012 - 2013学年第2学期 第 1周一 3周题目五用途三态音频逻辑笔内容及要求 测量数字信号的电平，高电平发出1300Hz信号。 低电平发出700Hz信号，没有接触无声。进度安排第1周：查阅资料，到机房学习仿真软件，确定方案，完成原理图设计及仿真；第2周：领元器件、仪器设备，制作、焊接、调试电路，完成系统的设计；第3周：检查设计结果、撰写课设报告。学生姓

2、名：指导时间：周一、周三、周四下午指导地点：E楼311室任务下达2013年2月25日任务完成2013年3月15日考核方式1.评阅2. 答辩3.实际操作 4.其它口指导教师系（部）主任注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份 备查。2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务档逻辑笔是采用不同颜色的指示灯为表示数字电平的高低的仪器它是测量数字电路子种较简便的工具使用逻辑笔可快速测量出数字电路中有故障的芯 片。逻辑笔上一般有二三只信号指示灯，红灯一般表示高电平，绿灯一般表示低电 平黄灯表示所测信号为脉冲信号。此次设计的电路主要由多谐振荡器、四双向开

3、关CD4066(IC1)与一些阻容元件构成的门电路等组成。主要参考器件 ：555芯 片 CD4066芯片目录刖 言 1第一章系统设计 21.1设计内容及要求分析 21.2单元电路设计 2第二章系统工作原理 62.1系统原理图如下图 2.1 62.2系统工作原理 6第三章仿真与安装调试 83.1仿真83.2安装与调试10结论：11参考文献 12附录一主要元件参数 131、 三极管3DG6 132、 555 芯片 13附录二元器件清单16对学生大学整个阶段知识积累的总结是毕业设计，而对一门课程的阶段性 总结手段就是课程设计。如果学生经过的是一个完善的课程设计环节，不仅可以 提升学习兴趣，总结所学知

4、识，更重要的是可以将学过的知识进行系统的整合， 是一个有效的知识的在提高，再丰富的过程，此次课程设计其目的在于加深对专 业基础课与专业课基本知识的理解， 是将理论与实践相结合的环节，是真正锻炼 学生实践能力的环节。是提高大学生的动手能力的一个环节。12第一章系统设计1.1设计内容及要求分析设计内容及要求：设计并制作五用途三态音频逻辑笔测量数字信号的电平， 高电平发出1300Hz信号，低电平发出700Hz信号，没有接触无声。分析：由以上要求可知该音频逻辑笔有两点要求：1检测电平的高低2发出两种音频信号由此，该音频逻辑笔至少有两个模块即电平检测系统和音频发声系统。高电平发出1300Hz信号，低电平

5、发出700Hz信号，没有接触无声。1.2单元电路设计1.2.1电平检测系统电平检测系统是用来控制音频发声系统和显示系统的，其作用相当于一个 开关，控制部分电路的通断，实现相应功能，即使音频发声系统发出1300HZ或是700HZ的音频信号。在查阅相关资料后，决定选用 CD4066芯片。实现电平检测这一功能的主要芯片是 CD4066，它是四双向模拟开关，主要 用作模拟或数字信号的多路传输并且 CD4066的四个双向开关相互独立，每个开 关有一个控制信号端，开关可以相互独立的断开，互不影响，可以消除开关晶体 管阈值电压随输入信号的变化，在整个工作信号范围内导通阻抗都较低。 与单通 道开关相比，具有输

6、入信号峰值电压范围等于电源电压以及在输入信号范围内导 通阻抗比较稳定等优点。因此选用 CD4066。当CD4066模拟开关的电源电压采用双电源时，例如VDD= + 5V，VSS =-5V （均对地0V而言），则输入电压对称于0V的正、负信号电压（+ 5V-5V）均能传输。这时要求控制信号 C= “ 1为+5V, C= “0”为-5V，否则只能传输正极性的信号电压。其内部结构图如下图所示:CONTftGls；J*11.1| f图1.3 CD4066内部结构图CD4066的引脚功能如图1.2所示。每个封装内部有4个独立的模拟开关, 每个模拟开关有输入、输出、控制三个端子，其中输入端和输出端可互换。

7、当控 制端加高电平时，开关导通；当控制端加低电平时开关截止。模拟开关导通时， 导通电阻为几十欧姆；模拟开关截止时，呈现很高的阻抗，可以看成为开路。模 拟开关可传输数字信号和模拟信号。1.2.2音频发生系统音频发声系统是用来发出连续的音频信号的，因此考虑可以用NE555构成无稳态多谐振荡器输出连续的特定频率的方波来驱动蜂鸣器，实现此功能R:RESETGNDoIDISTHRTKGCTOUTOutGNDCTRL图1.4 555构成无稳态多谐振荡器电路图NE555构成无稳态多谐振荡器时可输出连续的特定频率的方波。电阻Ri接在Vcc与放电引脚(引脚7)之间,另一个电阻(R2)接在引脚7与触发引脚(引脚2

8、) 之间，引脚2与阈值引脚(引脚6)短接。工作时电容通过Ri与R2充电至2/3 Vcc, 然后输出电压翻转，电容通过 R2放电至1/3 Vcc，之后电容重新充电，输出电压 再次翻转。无稳态模式下555定时器输出波形的频率由Ri、R2与C决定：1f In (2) C (R 2R)(1-1)当发出1300HZ的音频信号时，取 C=0.01uF, R仁47K,R2=3.3Kf =(1.44 R1 2R2)UC(1-2)= 1.44 (470002 33000)0. 00000001=1274Hz约为1300H Z,基本符合要求，该参数选择合理。当发出700HZ的音频信号时，取 C=0.01uF，R1

9、=147K,R2=3.3Kf =(1.44 R1 2R2)UC(1-3)= 1.44 (147000 2 33000) 0.00000001=676 Hz约为700HZ,基本符合要求，该参数选择合理.它的各个引脚功能如下：1脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。8脚：外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5 16V，CMOS型 时基电路VCC的范围为3 18V。一般用5V。3脚：输出端Vo2脚：低触发端6脚：TH高触发端4脚：是使能端。当端接低电平，贝U时基电路不工作，此时不论、TH处于何电平，时基电路输出为“0,该端不用时应接高电平。5脚：VC为控制电压端。若此端外接电压，

10、则可改变内部两个比较器的基准 电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01卩电容接地，以防引入干扰。7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。在1脚接地，5脚未外接电压，两个比较器 A1、A2基准电压分别为的情况 下，555电路的功能表如下所示：表1-1555定时器的功能表清零端高触发端TH低触发端Q放电管T功能0XX0导通直接清零101x保持上一状态保持上一状态110x保持上一状态保持上一状态1010110导通截止置1清零第二章系统工作原理2.1系统原理图如下图图2.1系统原理图2.2系统工作原理如图2.1为五用途三态声频逻辑笔电路。该电路主要由一片555和一块四向开关C

11、D4066及少量外围元件组成。R3和D1、D2两个二极管的作用是分压限 流，保证三极管的正常工作。CK1即为探针，使用时应与被测电压相连接。当 正探针接触高电平“ 1时，负探针与被测电路 地”连结，则VT1导通，由于三极 管发射极接地，导通后，其基极也相当于接地为低电平，因此IC1-2的控制端为低电平，其截止，IC1-3的控制端为高电平，其导通，R7短接，取R7=100K, R8=47K，R9=33K，C1= 0.01uF则振荡频率为：f -(1.44 R8 2R9)C1(2-1)= 1.44(47000 2 33000) 0.00000001=1274Hz约为1300Hz左右。当正探针接触低

12、电平“0”，IC1-4的控制端为低电平，其阻断，IC1-3的控 制端也为低电平，也阻断，振荡频率为f =(1.44R7 R8 2R9)LJC1=1.44 (1 00000470002 33000)0.0000000 1= 1.44 (100000 47000 2 33000) 0.00000001=676 Hz振荡频率约为700Hz左右。当探针未接触任何电平时，NE555和CD4511的使能端均为低电平，两个芯片都 不工作，即音频发声系统不发出声音，显示系统也不显示点电平高低。可见，当测量时发出高音，表明为高电平；若发出的声音为低音，则为低 电平；无声时，表示未接触上。并且电路正常工作时发光二

13、极管会发光第三章仿真与安装调试3.1仿真3.1.1仿真步骤在电路完成设计后，开始进行仿真。（1）在MULTISIM7中，按照设计的电路图进行电路连接，注意检查各个部 分是否连接正确和连接端是否连接好。（2）检查设计思路以及电路，按照设计框图原理，查看仿真电路与原理图 是否吻合。如果不吻合则需要就将其逐个问题解决，直到所有问题都解决了为止。（3）单击运行按钮运行仿真。（4）根据仿真情况与课程设计任务对比，对于不能实现的任务修改并调试 程序，根据仿真结果对仿真电路进行修改，将仿真软件不能正确仿真的部分元件 删除，重新装载并重新运行调试仿真，直到实现能完全实现所要求的功能为止。（注意所选择的芯片参数

14、是否正确，电解电容的极性是否连接正确，在测试看看 各管脚的电平是否符合理论计算上达到的值， 同时观察各个集成器件的各个管脚 的电平变化情况，以及数码显示器的显示是否正确。）（5）进一步改进和简化程序在进行调试仿真。3.1.2仿真结果1. 探针接高电平时，仿真电路图即仿真结果如下：vcc图3.1三态笔仿真电路图图3.2示波器波形2. 探针接高电平时，仿真电路图即仿真结果如下: 3.2安装与调试321电平检测系统与信号发生系统的安装与调试1. 安装：（1）拿到元器件后，分别对各个元件进行值测量并对其功能好坏进行检测。（2）确定各元件符合要求后按照电路图，对电路板进行布局，布线，由于本次使用元件较少

15、，电路较少，因此采用人工布线，将主要芯片CD4066和NE555 先摆放到电路板上，确定位置，然后根据电路图将其周围元件摆放上去，摆放时尽量使导线少交叉。（3） 布线完成后开始进行焊接，采用拖焊法，先进行 CD4066和NE555的 插槽焊接，然后进行电阻、电容、蜂鸣器等元件的焊接，最后进行发光二极管，普通二极管和三极管的焊接。2调试将正负电源与电路正确连通后，将探针分别与高低电平相连，若电路正常工 作，则发LED灯会发光，并且探针接触高电平和低电平时会发出不同的声音， 但是笔者对电路加电时并没有看到预期的结果，LED灯亮但是蜂鸣器不响，发现芯片没有装上，在装上芯片后，蜂鸣器一直响。去电后，先

16、用万用表检测电路 是否有短路、短路或是虚焊的情况，结果发现焊接正常。因此要加上正负电源， 对电路进行参数测量，经过仔细检测发现二极管两端管压降不对，为0.3V，在更换二极管后压降仍是 0.3V，于是将一个发光二极管与电路中的二极管串联才 使得压降为0.7V。接电后将探针接高电平发出一种声音，接低电平发出另外一 种声音，电路能正常工作。电平检测系统与发声系统调试完毕。结论:本次试验结果符合珅论计算值通过恭枕试验我学会了如何设汁制作一个电路 任何电路的设计都不是只存在一个电路。它是冇各个小模決细成的 因油在电 路的设计中就必须注意将电路模块化。这样才能有针对性的将问题解决。如果我们不将电路模块北

17、血只是一个劲的将电路焊接好.來。只怕当我们焊接完检查电 路Z时 我们口己都不知道从何处下手。同时 电路的焊接或多或少的存在一些 问題很少在悍接完成勺时俣 电路不存在任何的问题。适到过很多难题也问 过老师 M的理论知识 逍过悍接 我进一步在实践屮 村学习剑的理论冇了更深一步的 理娜 并冃培养了対今后堞和学习的兴趣。授重歴的是 本次实验屮 我懂得了 团队I办作的重要性 明L了必须合作 必须团结 才训以达到H标。虽然比较 好的将电路完成了但是述是发现存在一些问题。动手能力不够强必须加强 必须培养分析问题和烬決问题的能力 在电路设计屮必须冇替代的思想。在今片 的学习屮必须注恵痔珅一论与实践相结合再好的

18、岬论都屈须宙实践去讣叨ii参考文献1 .王港元.电工电子实践指导（第二版）M.南昌：江西科学技术出版社,2005.2 .阎石，数字电子技术基础5版M，北京：高等教育出版社，2006。3 .郝鸿安等.555集成电路实用大全M.上海科学普及出版社.，1996.4 .陈兆仁.电子技术基础实验研究与设计M.北京：电子工业出版社，2000.5 .杜龙林.用万用表检测电子元器件M.2001。14附录一主要元件参数1、三极管3DG63DG6型NPN硅放大三极管号 符 数参063AcBD极限参数%IWo o1O1I20r517直流参数VI.54-5454A u ocT1T-V15o2扎 u o c=lI/V4AA o1 戶IV53fl o w0 3V11 VEBQI52V I交流参数Z MH00 Ro51A502xz2、555芯片555定时器是一种集成电路芯片，常被用于定时器、脉冲发生器和振荡电路。555可被作为电路中的延时器件、触发器或起振元件。555定时器于1971年由西