实用信号源实验报告.docx

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1、实用信号源实验报告好用信号源试验报告 本文关键词：信号源，试验，好用，报告好用信号源试验报告 本文简介：电子信息科学与技术课程设计报告姓名:班级:学号:班内序号:指导老师:黄惠英书目一、试验要求11.任务：12.技术指标：13.要求24.主要参考元件：2二、设计方案21.设计原理23.参数计算91)信号发生电路92)放大电路103)计数显示电路11三、电路测试与遇到的问题121.信号失真的调整132.好用信号源试验报告 本文内容：电子信息科学与技术课程设计报告姓名:班级:学号:班内序号:指导老师:黄惠英书目一、试验要求11.任务：12.技术指标：13.要求24.主要参考元件：2二、设计方案21

2、.设计原理23.参数计算91)信号发生电路92)放大电路103)计数显示电路11三、电路测试与遇到的问题121.信号失真的调整132.信号频率调整133.功率放大电路134.计数显示电路145.连接全部电路14四、总体电路图14五、试验数据15六、试验总结1622一、试验要求1.任务：在给定5V电源电压条件下,设计并制作一个信号源。2.技术指标：(1)正弦波信号源a、信号频率：20HZ20KHZ连续可调；b、频率稳定度：优于10；c、非线性失真系数：3%，降低正弦波非线性失真系数，至少眼睛看不出来；d、正弦波幅度连续可调，调整范围峰峰值为100mV2V。(2)脉冲波信号源a、信号频率：20HZ

3、20KHZ连续可调；b、上升和下降时间：1us；c、平顶斜降：5%；d、脉冲占空比：2%到98%连续可调；e、脉冲波幅度连续可调，调整范围峰峰值为100mV2V。(3)上述两个信号源公共要求a、在负载为600W时，输出幅度为2V；b、完成5位频率的数字显示3.要求设计与总结报告：有方案设计与论证，理论分析与计算，完整的电路原理图，测试方法与数据，结果分析。要有特色与创新。4.主要参考元件：ICL8038,CD4026,NE556或NE555,CD4001或CD4004,LF356或LM318,等注：不采纳单片机限制二、设计方案1.设计原理（1）ICL8038及外围电路ICL8038是单片集成函

4、数信号发生器，其内部框图如图11所示。它由恒流源I1和I2、电压比较器A和B、触发器、缓冲器和三角波变正弦波电路等组成。图11ICL8038原理框图外接电容C由两个恒流源充电和放电，电压比较器A、B的阈值分别为电源电压（指UCCUEE）的2/3和1/3。恒流源I1和I2的大小可通过外接电阻调整，但必需I2I1。当触发器的输出为低电平常，恒流源I2断开，恒流源I1给C充电，它的两端电压uC随时间线性上升，当uC达到电源电压的2/3时，电压比较器A的输出电压发生跳变，使触发器输出由低电平变为高电平，恒流源I2接通，由于I2I1（设I22I1），恒流源I2将电流2I1加到C上反充电，相当于C由一个净

5、电流I放电，C两端的电压uC又转为直线下降。当它下降到电源电压的1/3时，电压比较器B的输出电压发生跳变，使触发器的输出由高电平跳变为原来的低电平，恒流源I2断开，I1再给C充电，如此周而复始，产生振荡。若调整电路，使I22I1，则触发器输出为方波，经反相缓冲器由管脚输出方波信号。C上的电压uC，上升与下降时间相等，为三角波，经电压跟随器从管脚输出三角波信号。将三角波变成正弦波是经过一个非线性的变换网络（正弦波变换器）而得以实现，在这个非线性网络中，当三角波电位向两端顶点摇摆时，网络供应的沟通通路阻抗会减小，这样就使三角波的两端变为平滑的正弦波，从管脚输出。图12ICL8038管脚功能图（2）

6、LM318放大电路图13LM318管脚功能图（3）NE555定时计数电路图14NE555内部结构图555定时器由3个阻值为5k的电阻组成的分压器、两个电压比较器C1和C2、基本RS触发器、放电三极管TD和缓冲反相器G4组成。555定时器工作时过程分析如下：当VI12/3VCC，VI21/3VCC时，比较器C1输出低电平，比较器C2输出高电平，基本RS触发器置0，G3输出高电平，放电三极管TD导通，定时器输出低电平。当VI12/3VCC，VI21/3VCC时，比较器C1输出高电平，比较器C2输出高电平，基本RS触发器保持原状态不变，555定时器输出状态保持不来。当VI12/3VCC，VI21/3

7、VCC时，比较器C1输出低电平，比较器C2输出低电平，基本RS触发器两端都被置1，G3输出低电平，放电三极管TD截止，定时器输出高电平。当VI12/3VCC，VI21/3VCC时，比较器C1输出高电平，比较器C2输出低电平，基本RS触发器置1，G3输出低电平，放电三极管TD截止，定时器输出高电平。图15NE555引脚图1脚：接地端；2脚：低电平触发端，由此输入低电平触发脉冲；3脚：输出端，输出高电压约低于电源电压1V3V，输出电流可达200mA；4脚：复位端，输入负脉冲（或使其电压低于0.7V）可使555定时器干脆复位；5脚：电压限制端，在此端外加电压可以变更比较器的参考电压，不用时，经0.0

8、1uF的电容接地，以防止引入干扰；6脚：高电平触发端，由此输入高电平触发脉冲；7脚：放电端，555定时器输出低电平常，放电晶体管TD导通，外接电容元件通过TD放电；8脚：电源端，可在5V18V范围内运用。（4）CD4001或非门图16CD4001内部结构图由于CD4026的2管脚低电平常读数，故NE555的计时信号要经过一个非门，此处采纳CD4001芯片。（5）CD4026及数码管显示电路图17CD4026引脚图INH=“0”时，时钟脉冲从CP端引入，时钟脉冲的上升沿使计数器翻转；INH“1”时，计数器停止计数，显示的数字同时被保持。引脚REST=“1”时，计数器复零，显示器显示数“0”。QC

9、O输出计数器时钟CP的非常频信号，作级联下级计数时钟脉冲用。DEI是限制显示的输入端。当DEI=“l”时，输出真值电平；当DEI=“0”时，显示器消隐，此时a-g都为“0”电平。CD4026引脚功能说明：引脚功能说明1时钟脉冲输入2闸门信号（低电平计数，高电平暂停）3显示限制端（低电平数码管灭，高电平数码管显示）4显示输出限制端（数码管显示输出高电平，数码管熄灭输出低电平）5溢出/进位8数字地16电源输入14数字2输出端（数码管显示2时输出低电平，其余显示输出高电平）15异步清零/重置端10、12、13、9、11、6、7abcdefg7段数码管显示输出端2.设计思路依据电路原理，可将电路分为三

10、个部分：信号发生电路、功率放大电路、计数显示电路。这样分模块处理可让思路清楚，并且在实际搭建电路的时候，能够逐级实现，便利电路错误的查找。信号发生电路计数显示电路功率放大电路输出幅值可变波形显示信号频率如图所示，信号发生电路应用ICL8038芯片，该芯片具有生成方波三角波和正弦波的功能，并且波形的频率及占空比都可调；功率放大电路采纳通用的LM318芯片；计数显示电路采纳CD4026芯片CD4001芯片和NE555芯片，其中CD4026实现对输入波形的计数以及对数码管限制两种功能，CD4001为多个或非门，起滤波的作用，NE555实现周期震荡，为CD4026供应使能信号。3.参数计算+5V1)信

11、号发生电路-5V占空比调整：T1上升时间或“1”下降时间或“0”此处，RA，RB即为4，5管脚的电阻值，调整即可。失真调整：调整1脚及12脚电位器即可调整频率调整：当RA=RB=R时，可知大体的电容选取：f=20Hz对应0.47uF(474)f=200Hz对应0.047uF(473)f=2kHz对应0.0047uF(472)f=20kHz对应470pF(471)2)放大电路但通过试验测试，由于上述所提到的在占空比调整过程中5脚和4脚安排电流发生改变，使输出频率受到影响，最终在某些频段占空比并不能实现志向调整，满意不了2%到98%连续可调的要求，所以将模块功能分开设计：ICL8038负责占空比为

12、50%的波形产生，力求使失真达到最小；而将方波占空比的调整+5V交给比较器LM318完成。-5V其中104和105电容作用为为防止自激。3)计数显示电路NE555的3脚输出占空比，即跳动的凹凸电平限制计数。依据手册供应的公式：T1=0.683*(RA+RB)*CT2=0.683*RB*CF=1.443/(RA+2RB)*C)由6、7脚间和7、8脚间电阻阻值确定，由于后者阻值相对2M电位器可以忽视，T1=T2=0.683*R*C，F=1.443/(2*R*C)，经计算可得知当F大致取0.5Hz时，C取值为约为1uF。由于是运用电位器，阻值可调所以电容取1uf数量级的电容都可以的。在实现计数和清零

13、的功能后，手动调整电位器，使其输出的频率值能和示波器上的频率值对应，而且一段时间内稳定不变。即让其在1s计数。CD4026的2管脚为时钟使能信号，限制技术的起先和暂停；3管脚为显示使能端口，限制数码管的开关；15管脚为技术复位端口，限制技术清零。数码管的全动电压为5V。应当再在共阴极接一小电阻，以防止数码管电流过大。三、电路测试与遇到的问题1.信号失真的调整先测试芯片好坏。将ICL8038的7脚和8脚短接（8脚外部电路短暂不接），用示波器视察输出波形，若出现波形，确定芯片没问题，则可进行下序步骤。将8脚外部电路按电路图原理图接入。先查看脉冲波，调整4、5脚电位器是占空比接近50%（人眼看无误差

14、），再查看正弦波，并通过调整1脚和12脚之间的电位器实现对正弦波失真的改善。2.信号频率调整设计方案中，10脚电容依次取0.47uF、0.047uF、0.0047uF、470pF，电路连接及布线缘由，实际电容依次取的是：0.047uF、0.022uF、0.0022uF、200pF。通过更换电容实现不同频率档位，调整8脚的电位器，实现频率同一档位内的微调。3.功率放大电路当搭建好放大电路以后，请不要干脆链接信号发生电路，以防止烧坏前级电路。打开信号发生器，测量方波的幅值。然后接入放大级的输入端，测量输出幅值。可以通过变更10K电位器调整输出峰峰值在200mV2V之间改变。之后连接前级电路，对信号

15、的占空比，失真等进行进一步的调整。4.计数显示电路搭建好电路以后，还是先用信号发生源进行试验。将信号发声源接入CD4026的1管脚。视察数码管是否实现开灯关灯的功能，并且在数码管开时，显示的数值是否为信号发生源的频率。假如数码管显示全0，可能是由于CD4026芯片1管脚输入时钟的幅度太小，可以适当调整信号发生器输出幅值并视察现象.假如不停计数，请检查4026芯片15管脚以及555芯片的3管脚链接是否正确，假如仍旧不能解除，请更换全部的元器件.。数码管显示的频率很稳定，但是与信号发生器频率不符，这是定时问题，只需调整NE555芯片的电位器，用示波器视察NE555芯片的输出，直到目测高电平有效时间

16、为1秒，然后进行微调即可。5.连接全部电路假如以上各个部分的信号都精确无误，现在可以链接全部电路了。留意信号发生电路的电源现在应加到正负5V，放大电路的电源仍为5V不变，计数显示电路供电为5V。此时假如不能出现预期效果，请马上切断电源。并把电路重新拆分为三个部分分别进行测试，如有问题调试方法见上。如各个分电路没有问题，请检查三部分电路之间的连接是否健康。四、总体电路图-5V+5V五、试验数据表格一定时电容及频带电容0.047uF0.022uF0.0022uF200pF频率范围（Hz）201001003003002.7K1.9K20K表格二脉冲信号测量频率（Hz）占空比平顶斜降VPPmax（V）

17、VPPmin（mV）201.3%98.7%24%6.141502001.6%98.4%2%6.082501K1.3%98.7%06.1414310K1.8%98.2%1.8%618020K1.9%98.1%1.3%6163表格三正弦信号测量频率（Hz）VPPmax（V）VPPmin（mV）示波器频率数码管显示误差202.26517520.605202.9%2003.025158.5204.432002.2%1K2.861661.086K10017.8%10K2.5446.510.115K101860.7%20K3.124820.485K200142.3%六、试验总结拿到试验题目时，始终担忧自己

18、不能完成，因为硬件电路是自己的伤。但是同学们给了许多的帮助，网络上搜寻的有关芯片的数据手册及相关典型电路也让自己更有信念了。信号发生器的电路并不难，其中的重点在于8038芯片各个管脚的作用、NE555芯片和CD4026芯片的链接。弄懂CD4026芯片的时序关系是关键，老师也是在此基础上才给我们器材让搭电路。这对我们也是有好处的，因为数据手册告知你怎样加限制信号达到你想的功能。明白这些，设计和检验电路都不是问题。硬件电路真的是极不稳定，一分钟前波形还好好的，一分钟后，就没了，真的是连缘由都不知道，检查几遍电路都查不出问题，后来拿同学的芯片测试，发觉并非是芯片问题，只好重搭电路。这次试验也让自己对

19、检验电路了解许多，比如测试CD4026能否正常工作时，如何接各管脚电平，比如可以将2脚接地，让它始终计数，检测电路设计是否正确。通过两周的试验，我胜利的完成了自己的电路。在电路设计方面积累了肯定的阅历，驾驭了电路设计的流程，留意事项。并且在电路调测方面也有极大的阅历积累。身为一个即将成为大四的学生，这些工程方面的珍贵阅历，必将在我以后的学习工作中给我极大的帮助。最终，感谢老师及同学的帮助！本文来源：网络收集与整理，如有侵权，请联系作者删除，谢谢！第27页 共27页第 27 页 共 27 页第 27 页 共 27 页第 27 页 共 27 页第 27 页 共 27 页第 27 页 共 27 页第 27 页 共 27 页第 27 页 共 27 页第 27 页 共 27 页第 27 页 共 27 页第 27 页 共 27 页