电子测量课程设计报告--四脉冲发生器

1、.9电子测量课程设计报告 电气工程学院 Beijing Jiaotong University 电子测量课程设计报告四脉冲发生器学院：电气工程 班级：学号：姓名：一、实验目的1、设计内容：设计一个四脉冲发生器，要求信号输出用发光二极管显示，输出波形如下所示：2、设计要求： 周期要求如上图所示。 脉冲峰值大于8V。二、电路工作原理：由于本电路设计方案中运用到两个不同的方波发生电路，首先叙述一下这两个电路的工作过程：1. 集基耦合多谐振荡器集基耦合多谐振荡器如左图所示，它是一种典型的分立元件脉冲产生电路。通常，电路两边是对称的。接通电源后，两管均应导通。为便于分析，假定因某种因素影响，iC1有上升

2、趋势，那么就会发生如下的正反馈循环过程：      iC1uRC1uA1ub2ib2iC2uRC2uA2       ib1ub1致使T1迅速饱和， uA1为低电平；T2迅速截止，uA2为高电平。此后，一方面C2将通过RC2、T1的be结构成的回路充电（电压极性左负右正）；另一方面，C1将通过T1、R1构成的回路，将本身贮存的电荷（左正右负）逐渐释放。这样ub2逐渐上升，当ub2高于晶体三极管导通电压后，将发生如下的正反馈循环：    

3、  ub2ib2iC2uRC2uA2ub1ib1ic1       uA1 uRC1致使T2迅速导通uA2为低电平；T1迅速截止，uA1为高电平。此后，一方面C1将通过RC1、T2的be结构成的回路充电（电压极性左正右负），另一方面，C2将通过T2、R2构成的回路放电，ub1相应提高。当ub1高于三极管导通电压后，又发生使T1导通，T2截止的正反馈过程，于是形成振荡。从T1、T2集电极输出的输出电压是矩形脉冲。可以证明，集基耦合多谐振荡电路的振荡周期T0.7R1C10.7R2C21.4RC，输出幅度接近电源电压。2

4、.与非门构成的方波发生器上述电路有两种过程。其一是正反馈过程。非门G1和非门G2均处于非高电平或低电平，而A点电压uA上升时，G1输出电压uQ下降，通过C1的耦合使B点电压uB下降，使G2输出电压uQ上升，又通过C2的耦合使uA再上升，最终使Q降到降到低电平，Q升到高电平。这个过程时间极短，是瞬间完成的；其二是暂稳态过程。正反馈过程完成后，两个电容开始按指数规律充放电，当其中之一达到阈值电压时，电路又进入正反馈，结果是达到另一个暂稳态，如次往复循环，形成振荡。若电路对称，即R1=R2=R,C1=C2=C,则输出方波，其重复周期为 T=2t=1.4RC3.整体电路的工作原理：下图的左边上下两个是

5、方波发生器，左上方的是用NPN三极管组成的集基多谐振荡器，左下方是由与非门构成的方波发生电路，它们产生方波的原理在前面已经叙述过了。根据实验的设计要求，用集基多谐振荡器产生周期为5ms的方波A，用与非门构成的振荡器产生周期为40ms的方波B。然后用40ms的方波通过由两个D触发器构成的二分频器。经过第一个分频器时，输出一个80ms的方波C，在经过一个分频器后产生一个周期为160ms的方波D。然后将这四个方波进行逻辑与，就可得到一个周期大于100ms的含有四个周期为5ms小脉冲的四脉冲发生器，但按照实验要求，在最后加上一个有三极管构成的共射放大电路进行放大，即可得到满足课题要求的输出大于10V的

6、条件。由于实验元件的限制，图中用每两个与非门当做一个与门来用。由于共射电路是倒相放大，所以最后一个与非门之后直接连上三极管。 四、主要元器件介绍1.双D型正沿触发器74LS74（带预置和清除端）实现功能Q=D2.二输入四与非门74LS00 五、元件清单：序号名称型号规格数量1集成电路与非门74LS002片2集成电路D触发器74LS742片3三极管90133个4电阻100K2个20K3个51K3个10K2个5瓷介电容33nF2个0.47F2个6直流电源5V1个12V1个六、仿真的波形：七、调试过程：由于我们这个电路原路固有的特性，我是分模块来连接电路的，首先也是最重要的一步是将两个方波给调试出来

7、。但是这个过程没有想象中的那么容易。稍微参数没选好电路振荡不起来了。就拿多谐振荡器来说吧，上述原理图中的发射极的集电极电阻R1和R2，由于没有理论之上的要求，所以就必须得通过实际的不断地更改参数来查看实验的结果是否符合要求。还有与周期有关的、虽然有理论计算公式，但实际还是与理论有所不同，也必须得不断地来回更换参数，已达到设计的要求。我调试的大部分时间都用在了这个过程里面，感觉要能够出来一个比较标准的方波还是需要付出很大的努力的。前面的方波出来后，接着就是要搭建后面的74LS00和74LS74连接的部分电路了。这个过程还算比较顺利。但后面的共射放大电路的基极和集电极电阻也需要更换好几回才会出现想

8、要的波形来。八、PCB图：九、问题与经验总结：1.存在的问题（）此电路虽然已经能够正常地工作了，但还存在输出波形不够稳定的问题，即不能够保证两个方波发生电路同步产生的问题。所以在示波器上显示的波形可能有时只有三个脉冲或五个脉冲，如下图所示。（）还有一个问题是多谢振荡器工作不够理想，输出波形较差，而且不易起振。这也是导致我们实验周期比较长的一个原因，需要反复地调试，找到理想的那个点。如下图所示为此可以利用隔离二极管来改善波形上升沿的多谢振荡器，如下图所示。这样输出的波形就是比较标准的方波了。2、经验总结： 我的这次电测实验之旅用“漫长，充满了心酸、无奈、痛苦”等词来形容一点都不过分。在上周四（1

9、2月11号）之前，几乎每次都是无功而返，连最开始的两个方波发生器都产生不了稳定的方波，虽然中途出现了方波的影子，但却是昙花一现，只要稍微一改参数，方波还是消失得无影无踪。当三天都过去了还没出现一点进展的时候，我几乎都差点想放弃了，信心都被耗尽了。眼看着别人都一个一个地被验收了，而我只能无助地在实验桌旁一个一个管脚地查找这其中出现的错误，真的感到特别的无奈。好在我坚持下来了，在上周四经过一天整整八小时的连续奋斗，顺利地完成了这次课设的任务，达到了预期的实验目标。这次电测课设分配给我的题目是四脉冲发生器，可以说是这次课设中最难弄的课题之一了。所以我已经最好了投入很多时间进去的准备。但实际比我想象得

10、还要曲折很多。由此我得到了如下经验：（1）实际与理论肯定是有一定的差距的。我预先设计的那些参数用到实验时，出来的结果总是不怎么符合实验的要求。电阻和电容都有一定的误差，而且它们实际的值和标在上面的值也有一定的差异。和理论最大的差别是每块面包板上都有附加的电阻电容值。（2）我意识到要让它能够实现所要求的功能，最重要的不是如何迅速地搭建电路，而是应该知道当电路出了问题后，知道该如何逐步地调试它。我根据个人的经验总结了如下调试电路的步骤：先查电路连接；查面包板内部的链接情况；检查导线是否断开；检查元器件、芯片等是否已被损坏。 自己亲自动手从设计到搭试、调试出正确合适的结果出来，这其中充满了枯燥、艰辛，但我从中学到了许多东西。首先一点是我附加的收获：掌握了示波器基本的使用方法，知道当示波器打开后屏幕上什么都没有的时候该调节什么旋钮，如何使示波器恢复到正常的测量状态。这次电测课设使我懂得了分析的重要性，尤其是锻炼了我的分析问题、解决问题的能力，自己的动手能力得到了很大程度上的提高。同时更加充分的锻炼了我的耐心与毅力。此次设