计算机电路与逻辑综合课程设计Word文档格式.docx
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第二章课程设计的任务（技术指标）5
第三章总体结构6
第一节函数发生器说明6
第二节原理图6
第三节波形图6
第四章各模板的设计7
第一节正弦振荡器7
第二节方波产生电路9
第三节尖峰脉冲产生电路9
第五章调试11
第一节调试正弦波11
第二节调试方波11
第三节调试尖峰脉冲11
第四节联调11
第六章参考文献13
第七章结论14
第八章附录15
第一节原理图15
第二节波形图15
第三节元件清单16
序言
本课程设计的是函数发生器，函数发生器是指能够自动产生正弦波、方波、尖峰脉冲，阶梯波等电压波形的电路仪器。
在这里先由RC文氏电桥和运放产正弦波，再由施密特整形电路得到所要求的方波，再将方波通过指定波形的电路图，得到尖峰脉冲。
通过本课程的设计，我们将会接触到震荡电路，运算放大器，施密特电路，微分电路，等一系列的知识，更深一步的掌握这些器件的实际用途，以及相关参数的计算方法，可以了解到如何用软件将设计好的电路进行仿真运行等一系列的知识点。
通常简单的电路仿真出来的波形图往往效果不够好，为了达到实验的要求，这就要求设计者必须选择好设计的电路，做好准备。
对所要选择的电路做好参数统计与运算。
在实现了对各波形图电路的设计之后，就是要将各部分电路连接起来组成函数发生器了，由于各个部分器件相互影响，波形并不像我们单独设计时那样完美，为了得到所要求的波形，我们还要不断进行调试，进一步改善自己的方案。
通过对函数发生器的设计，使我更深一步的掌握到了电子技术的要领，这种理论与实践相结合的方法，培养了我对电子技术的兴趣和创新意识，在不断失败，不断调试的过程中，培养了我的耐心和自信心。
第一章课程设计的任务（技术指标）
（一）、目的：
1、通过设计一个功能比较完整的，有实用价值的小型应用系统，使学生了解电子产品开发的全部过程，包括PCB线路板设计、硬件组装与焊接、硬件调试；
2、掌握模拟电路和数字电路的设计方法、设计原则；
3、掌握电子产品安装调试的技巧和故障分析、排除的方法，为以后的学习和工作打下良好基础。
（二）、系统功能及技术指标：
1、函数发生器由振荡电路、放大电路及整形电路组成；
请设计能输出方波，三角波，尖峰脉冲等波形的电路。
2、技术指标：
信号频率10KHZ~100KHZ，信号幅度Vpp>
2V。
并可以根据设计要求进行调试，运行出相应的波形。
第二章总体结构
第一节函数发生器的说明
函数发生器是一种多波形的信号源。
它可以产生正弦波、方波、尖峰脉冲、锯齿波，甚至任意波形。
有的函数发生器还具有调制的功能，可以进行调幅、调频、调相、脉宽调制等。
函数发生器有很宽的频率范围，使用范围很广，它是一种不可缺少的通用信号源。
根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，设计函数发生器，首先完成各部分电路的设计，在这里先由RC文氏电桥和运放产正弦波，再由施密特整形电路得到所要求的方波，再将方波通过指定波形的电路图，得到尖峰脉冲。
第二节电路图
图2-1函数发生器原理图
第三节波形图
图2-2函数发生器波形图
第三章各模板的设计
第一节正弦振荡器
利用集成运算放大器的优良特性，根据自激振荡原理，采用正负反馈相结合，将一些线性和非线性的元件与集成运放进行不同组合，可以方便地构成性能良好的正弦波振荡器和各种波形发生器电路。
由于集成运算放大器本身高频特性的限制，一般只能构成频率较低的RC振荡器。
正弦波产生电路的功能是在没有外加输入的情况下，把直流电能量转换成正弦波能量，文氏电桥震荡电路就是用来实现正弦波，其中文氏电桥振荡器是应用较为普遍的典型正弦振荡器。
3.1.1电路图
图3-1正弦波产生电路原理图
如图可知，该正弦波是先由电容和电阻自激振荡，再由运放放大产生的。
3.1.2波形图
图3-2正弦波产生电路波形图
3.1.3电路参数设置
根据分析可知，为了使振荡器起振，必须在放大器中引入正反馈，并且正反馈的强度应使输出信号幅度逐渐增大。
经计算可知幅度起振条件：
AF>
1
振荡器起振后，输出信号幅度逐渐增大，为了维持正弦信号的等幅振荡，幅度平衡条件为：
AF=1，令R1=R2=R,C1=C2=C,则该电路的振荡频率由下式决定
（3-1）
起振条件由下式决定
（3-2）
该电路的电压放大倍数
（3-3）
根据已知条件，设R=600欧姆,f0=30khz，由式（3-1）可算出电容，通常R3=3.1/2.1R,Rf选几千欧，但最终值要经过反复的实验调整来确定。
最终调节当R1=R2=600欧，R3=2.34千欧,Rf=5千欧，C1=C2=0.008uF时的波形失真最小。
根据式（3-3）放大倍数为Au=3.15，等于实际仿真出的放大倍数。
第二节方波产生电路
施密特电路具有两个稳定的状态，其主要的应用是，将变化缓慢的输入波形，整形成为适合数字电路需要的矩形脉冲。
由于该电路具有滞回特性，因此抗干扰能力较强。
其主要应用有：
波形变换：
可以将非矩形波变换成矩形波，
整形：
可以将不规则的矩形波转换成规则的矩形波。
为了得到稳定的方波，这里采用施密特元件，如下图所示
3.2.1电路图
图3-3方波产生电路原理图
图3-4方波产生电路波形图
第三节尖峰脉冲产生电路
3.3.1电路图
可用微分电路来产生尖峰脉冲，原理图如下：
图3-5尖峰脉冲产生电路原理图
3.3.2波形图
图3-6尖峰脉冲产生电路波形图
3.3.3电路参数设置
尖峰脉冲波是用微分电路和二极管整流来实现。
当RC<
<
T时，产生尖峰脉冲波。
设计中RC的取值直接关系到波形的产生。
T=
，即RC<
。
当R=900欧,C=0.002uF时波形失真较小，满足RC<
T。
第四章调试
第一节调试正弦波
1.如果输出波形为一条直线，说明没有起振，则要调整Rf，使Rf>
2R3
例如当R3=2.34k，Rf=4k时，不满足起振条件，输出波形如下
图4-1当不满足起振条件时输出为直线
2.反复调整R3使电路起振，且波形失真最小。
如果不起振，说明振荡的幅值条件不满足，应适当增大R3，如果波形失真严重，则应减小R3或者Rf，直到波形失真最小。
3.如果电路振荡频率不满足要求，则应改变选频网络的R和C的值，使振荡频率满足要求。
第二节调试方波
施密特元件可以直接在元件库中找到，为我们产生方波提供了方便，调试相对比较简单，但是要注意，调试时应将电源参数调整为下图所示：
图4-2对输入的正弦波的参数调整
第三节调试尖峰脉冲
产生尖峰脉冲的电路是通过微分电路和二极管整流来实现的。
注意：
1.应反复调整电容与电阻，减小尖峰脉冲的失真
2.为了使波形产生单方向的尖峰脉冲波，用二极管
3.调试时应将电源参数调整为下图所示：
第四节联调
将各部分的电路首先连接起来，按单元电路的先后顺序正弦波-----方波----三角波，进行分级装调与级联。
反复调整元件参数，直到各输出波形失真最小。
注意:
⒈将各部分相同的元器件进行排序编号
⒉将各测试点进行命名，输入信号为IN,输出的正弦波，方波，尖峰脉冲分别为OUT1，OUT2，OUT3。
⒊注意信号源输入端的输入，调整好电路。
第五章参考文献
[1]董秀峰.《模拟电子技术》.北京：
中国铁道出版社，2006.11
[2]吴建明，张红琴.《电子工艺实训教程》.北京：
机械工艺出版社，2008.01
[3]钟洪声，崔红玲.《工程电路分析基础》.北京：
科学出版社2007
[1]付家财.《电子工程实践技术》.北京：
化学化工出版社，2003.09
第六章结论
通过这次课程设计，加深了我对理论知识的认识，这门课将基本技能训练，基本工艺知识相结合，让同学们运用自己所学的零碎的知识整合成一个系统的实际生活中具有实用价值的小型系统，以此来培养我们的创新思维和实际动手能力，可见老师的确在选题上是下了一番功夫的。
作为一个计算机专业的本科生，仅会操作鼠标是不够的，基本的动手能力是一切工作和创造的基础和必要条件。
这次的课程设计就给如何培养我们动手能力做了启迪。
电子技术确实是个比较复杂的学科，而且的知识点比较多而且繁琐，各个知识点的联系也相当密切，这就要求我们在学习新课程的同时，也必须记住学过的知识。
这次的课程设计几乎包含了我们学过的所有的电路知识，从模拟电路到电工实训，他都有所涉及，是《电路与系统》、《模拟电子技术》、《数字电路与逻辑设计》和《电路工艺与实训》等知识的综合运用，这就考验了我们对新旧知识的掌握情况以及实践能力。
通过这次课程设计，可以很好的知道自己在以前的学习中，哪方面知识还掌握的不牢固，哪方面还需要重点加强。
在涉及函数发生器的时候，会出现许多理论值和实际值相差很大的情况，在这过程中必须对各部分不断进行调试，达到所需要的技术指标。
这样就锻炼了我们分析问题和解决问题的能力。
感谢老师给了我们认识自己，提高自己的机会。
第七章附录
A．原理图
B.波形图
C．其它波形图
1.正弦波
2.方波
3.尖峰脉冲
C．元件清单
型号
名称
描述
+12V
V1
VoltageSource
-12V
V2
0.002u
C3
Capacitor
0.008u
C2
Bi-PolarCapacitor
C1
1N4007
D3
Diode
2.34k
R3
Resistor
5k
Rf
74F14
U2
HexSchmitt-TriggerInverter
600
R2
R1
900
R6
LM324
U1
LowPowerQuadOperationalAmplifier
致谢
在这里我首先要感谢老师给了我们这次锻炼自己的机会，让我们更深入的了解自己的不足，改正了自己眼高手低的缺点。
公正的说陈老师是个治学严谨的好老师，他孜孜不倦的教学精神深深的激励着我，正是由于他的悉心指导，我才克服了那么多的难题。
虽然有时候陈老师严厉了点，我知道那是在为我们好，我们这群不听话的孩子惹您生气了。
我还要感谢我的同学，在课程设计中，我确实遇到了很多困难，但是每当我向同学请教时，他们都能耐心聆听我的疑惑，他们的观点，给了我很大的启发。
再次感谢我身边的每位帮助我的好心人。
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