电工电子课程设计金老师修改版

1、题目：三角波发生器的设计班级：08工商管理（1）班学号： 200810410127 姓名： 李秀兰 指导： 金老师 时间：2010.6.7景德镇陶瓷学院三角波发生器（可显示频率）课程设计任务书姓名：李秀兰 班级 ：08工商管理（一）班 指导老师：金老师设计课题：三角波发生器（可显示频率）的设计设计任务与要求设计一个三角波发生器，基本要求如下：1、输入为交流电；2、输出波形工作频率范围0.02Hz20kH连续可调；3、三角波峰-峰值20V。4、输出波形幅值连续可调；5、输出波形的频率可用数码管显示屏直观显示；设计步骤1、 查阅相关资料，开始撰写设计说明书；2、 先给出总体方案并对工作原理进行大致

2、的说明；3、 依次对各部分分别给出单元电路，并进行相应的原理、参数分析计算、功能以及与其他部分电路的关系等等说明；4、 列出标准的元件清单；5、 总体电路的绘制及总体电路原理相关说明；6、列出设计中所涉及的所有参考文献资料。参考文献参考文献：1、 模拟电子数字基础 清华大学电子学教研组编 高等教育出版社2、 数字电子数字基础 清华大学电子学教研组编 高等教育出版社3、 电工电子实践 王港元主编 江西科技技术出版社4、 电子测量技术 李希文、赵健 主编 西安电子科技大学出版社5、 电路 JAmes W.Nilsson Susan A.Riedel编 电子工业出版社目录1、 总体方案与原理说明.

3、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11.1 设计作品与要求. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11.2 设计方法结构. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12、 系统方案设计. . . . . .

4、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 3、 系统单元电路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33.1 电源电路模块. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33.2 三角波发生电路模块. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33.3 精准时基T电路模块. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43.4 计数电路模块. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .63.5 译码/驱动/显示电路模块. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6、 . . . . . . . . . . . . . . . .64、 总体电路原理相关说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .85、 总体电路原理图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .96、 元件清单. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10 参考文献. . . . . . . . .

7、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11设计心得体会. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121、总体方案与原理说明引言随着信息时代的到来，电子技术在社会生活中发挥着越来越重要的作用，运用模电和数电知识设计的电子产品成为社会生活不可缺少的一部分。在研制、生产、测试和维修各种电子元件、部件以及整机设备时，都学要有信号源，由它产生不同频率不同波形的电压、电流信号并加到被测器件或设备上，用其他仪器观察

8、、测量被测仪器的输出响应，以分析确定它们的性能参数。信号发生器是电子测量领域中最基本、应用最广泛的一类电子仪器。 1.1 设计作品与要求 本课程设计是模拟电路、数字电路的综合设计，要求实现其功能，并能设计出合理的电路要求简单，性价比高等特点。此设计的三角波发生器输入为交流电，输出波形工作频率范围0.02Hz20kH连续可调，三角波峰-峰值20V，输出波形幅值连续可调。该函数发生器要求能输出频率范围可调的三角波，能够很好的实现本次试验的目的，将一些线性和非线性的元件与集成运放组合，输出性能良好的波形。 由方波或三角波的发生器产生相应的信号，通过数字测频电路实现数字频率显示。 通过调节RC振荡电路

9、中的振荡电阻来实现频率可调。通过调节比例运算电路的反馈电阻来实现幅度可调，最终做成要求的可调频、调幅函数发生器。1.2 设计方法结构此三角波函数发生器的设计采用模块化结构，主要由以下3个组成，即三角波发生模块、控制模块、测频显示模块。在设计此三角波函数发生器时，采用模块化的设计思想，使设计起来更加简单、方便、快捷。此电路设计是以三角波产生，整形，精准时基T电路，计数，译码显示为主要功能，在此结构的基础上，构造主体电路和辅助电路两个部分。此电路稳定性高，并电路清晰，容易管理作。2、系统方案设计 本系统要求电路能产生可调频调幅的三角波，并对其频率测量显示。首先则对每个电路的设计，基本的电源设计避免

10、不了的，另外实现功能则要三角波产生电路，然而对其频率测量显示，也需要精准的时基电路、计数、译码显示等几个基本部分构成。通过设计，画出总体设计电路方框图，如图1所示。输出稳定电压+5、+15、-15稳压电路整流滤波市电/降压输出三角波发生电路手动调频调幅整形主门与门计数4位显示器译码器精准时基T电路 图1 电路方框图 上述精准时基电路的设计方框图如图2所示：晶振32768Hz门控(双稳)档位选择分频整形图2 时基电路 在测频电路中对采样时间的精度要求较高，故电路中采用晶体振荡器来做，这样比如NE555的时间精度要高，电路的测量精度也较高。电路先产生32768HZ的时钟，在经分频电路分频为要求的频

11、率档位。此设计分为三档，即100ms、1s、100s。3、系统单元电路系统硬件电路有点逻辑性强，但分模块实现还是比较简单。其主要由电源电路模块、三角波发生模块、精准时基T电路模块、计数模块、译码/驱动/显示电路模块、总体控制逻辑模块等组成。下面对其主要模块进行简要介绍。 3.1、电源电路： 系统需要正+15V、-15V给三角波发生电路供电和+5V给测频电路供电，本模块采用变压器T1进行降压（220v18v），经D5矫式整流，C2、C8、滤波后，经稳压IC 得到正负15V电压，C3、C6和C5、C7、再一次滤波后输出。其中C5、C7小电容用于除去电网中的高频干扰。再通过一个稳压IC把+15V稳压

12、到+5V，经C4滤波输出稳定的5V电压。而图中还可以加F1是保险管，S1电源工作开关，用于控制电路的工作状态，此电路没有画出。电路原理图如图3所示：图3 电源电路3.2、三角波发生电路: 如图4所示为可调幅调频的稳定方波和三角波发生电路。该电路的特点是：方波和三角波的频率几乎相等，正、负向振幅对称；三角波的正、负斜率不受振幅变化的影响，而且正、负斜率可以分别调节。此外，调节基线电平时不会改变输出波形。运算放大器U5为积分器，它由运放U6的输出方波驱动。方波的振幅由两个齐纳二极管D1、D2固定在±5V。电位器R7调节三角波的正斜率，R6调节三角波的负斜率，则R6和R7共同决定了输出波形

13、 的频率。R5调节三角波的振幅。如果只需要相同的正、负斜率，则D3、D4和R6可以省掉。运算放大器U6为比较器。参考电压由电位器R2调节，R2决定输出的基线电平，但是不会影响振幅和斜率。最高工作频率由运算放大器的转换速率、最大输出电流以及二极管的开关速度决定。三角波振幅：方波振幅：Vo2=±5V(由二极管D1、D2决定) 图4 三角波发生电路3.3、精准时基T电路 由于此模块电路时用于测量产生的频率，而测量频率中要求一个很精准的采样时间，则要求有精准的时基电路。而系统要求能显示0.02HZ20KHZ，由于跨越比较大，然而就要就有几段不同的采样时间。电路中先得到一个100ms的时段，在

14、经过10分频电路得到1S的档位，再经过10分频而得到100S的档位。电路中采用了12位二进制串行计数/分频器CD4040，和74LS160十进制计数器进行分频。3.3.1 精准时钟电路设计 本电路主要用作数字钟的时钟振荡源，时基输出频率为60HZ，使用于LED数字钟集成电路。 工作原理：如图5所示电路是由12位二进制计数/分频芯片CD4040和六方向器CD4069等构成的数字钟时基电路。电路中，CD4069的门C和门E构成振荡频率为32768HZ的晶体振荡器。其输出经门F整形送入CD4040的时钟CP输入脚。CD4040的输出端由二极管D6D8置成分频系数为，经分频后在输出端Q9上便可输出一个

15、60HZ的时钟信号供给数字钟集成电路。本电路中，12位二进制串行计数器1分频器集成电路CD4040的输出端只用了Q2、Q6、Q8、Q9，其它输出端可悬空。图5 时钟电路3.3.2 分频电路 系统中要求用四位数码管显示0.02HZ-20KHZ的频率，故要把采样时基分为三档，分别为100MS、1S、100S。此电路中采用74LS160同步十进制计数器，对60HZ的频率进行分频，要得到100MS的频率，就要对60HZ时钟进行6分频，再进行10分频得到1S，然后10分频成100S。电路如图6所示：图6 分频电路 3.4、计数模块 计数电路采用4个74LS160是同步十进制加法计数器级联，使能计数范围是

16、09999，来与4位数码管显示相协调。电路如下图7所示：图7 计数电路3.5、译码/驱动/显示电路模块3.5.1 CD4511集成芯片的简介CD4511是一块含BCD-七段锁存/译码/驱动/消隐电路于一体的集成电路，CC4511 是BCD7 段所存译码驱动器，在同一单片结构上由COS/MOS 逻辑器件和npn 双极型晶体管构成。这些器件的组合，使CC4511 具有低静态耗散和高抗干扰及源电流高达25mA，由此可直接驱动LED 及其它器件。LT 、BI 、LE 输入端分别检测显示、亮度调节、存储或选通一BCD 码等功能。当使用外部多路转换电路时，可多路转换和显示几种不同的信号。CC4511 提供

17、了16 引线多层陶瓷双列直插（D）、熔封陶瓷双列直插（J）、塑料双列直插（P）和陶瓷片状载体（C）4 种封装形式。其引脚见图8所示。图8 CD4511引脚图3.5.2 显示电路 显示时通过4511译码/驱动数码管显示的，电路图如图9.图9 显示电路图中电阻R2-R8是限流电阻，计算方法是5/10MA=500.而REST是复位端高电平正常显示。A、B、C、D端是计数器计数输出的BCD码，在由CD4511译码、驱动、显示。4、 总体电路原理相关说明 总体电路是要保证整个电路中的各个功能模块能正常协调运行。 在三角波发生电路中可以通过调整R5来调整输出波形的幅度，而调整R6、R7则调整输出波形的频率

18、和上升与下降的斜率。在对输出波形的频率进行测量显示过程中，要就在单位时间内计数的脉冲个数即为其输出地频率。则要使精准的时基电路的时钟来控制计数器对输入信号的计数，用到与门对输入信号和控制信号协调控制，电路如图10所示：图10 控制部分5、总电路原理图6、电子元件清单类型商品名称数量（个）齐纳二极管5V2小型共阴极数码管BS201或BS202共阴高亮红色数码管4铝电解电容铝电解电容50V220uF2铝电解电容50V10uF3铝电解电容16V470uF4瓷片电容瓷片电容0.011瓷片电容0.1uF(104)50V3电位器WH06-2电位器50K1电阻WH06-2电位器2M21/4W25K伪金膜电阻

19、21/4W20K伪金膜电阻11/4W470伪金膜电阻401/4W100k伪金膜电阻51/4W1k伪金膜电阻21/4W10K伪金膜电阻5二极管1N4007(直插)4IN41488集成芯片74LS08174LS1606LM7805/LM7815/LM7915各1CD40401CD40691CD45111OP072CD40111电源线1晶振32768Hz1变压器220V/18V的变压器1参考文献：1. 王港元 · 电工电子实践指导 · 江西科技技术出版社，20072. 卿太全、李萧 · 常用数字集成电路原理与应用 · 人民邮电出版社，20063. 康华光 &#

20、183; 电子技术基础 · 北京：高等教育出版社， 20024. 清华大学电子学教研组编 . 模拟电子数字基础 . 第四版 . 高等教育出版社5. 李希文、赵健 主编 . 电子测量技术 . 西安电子科技大学出版社李锦萍主编.电子线路（提高版模拟电路与脉冲数字电路）.北京：电子工业出版社，2001.66. 王远主编.模拟电子技术.北京：机械工业出版社，19947. 蔡惟铮主编.基础电子技术.北京：高等教育出版社，20048. 王玉凤，刘湘黔主编.电子设计从零开始.北京：清华大学出版社，2005.10课程设计总结 通过这次对三角波发生器的设计，让我了解了设计电路的程序。经过这次学习，让我对各种电路都有了大概的了解，所以说，坐而言不如力而行，对于这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解。设计一个很完整的电路，所要