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　　设计题目 电子技术课程设计

　　摘要
　　模拟电子技术设计是基于所学习的波形发生电路来设计波形发生器，用以实现产生占空比可调的矩形波和锯齿波。数字电子技术设计是运用触发器和逻辑门电路来实现异步加法十进制计数器。自制电路设计是运用所学习的知识来自行设计一个有实际意义的电路。在运用protel技术进行画图以及仿真。
　　Protel是目前国内最流行的通用EDA软件，它将电路原理图设计、PCB板图设计、电路仿真和PLD设计等多个实用工具组合起来构成EDA工作平台，是第1个将EDA软件设计成基于Windows的普及型产品。与Protel 99SE软件相比，Protel DXP功能更加完备、风格更加成熟，并且界面更加灵活，尤其在仿真和PLD电路设计方面有了重大改进。摆脱了Protel前期版本基于PCB设计的产品定位，显露出一个普及型全线EDA产品崭新的面貌。
　　关键词： 波形发生器，触发器，三极管，protel,仿真

　　目录
　　1模拟电子技术实验………………………………………………………………（4）

　　1.1实验积分电路………………………………………………………………（4）

　　1.2集成电路RC正弦波振荡器…………………………………………………（5）

　　1.3模仿设计波形发生器………………………………………………………（7）

　　2 综合部分………………………………………………………………………（10）

　　2.1设计题目…………………………………………………………………（10）

　　2.2设计任务…………………………………………………………………（10）

　　2.3设计要求…………………………………………………………………（10）

　　2.4总体设计及原理图………………………………………………………（10）

　　2.5元器件选择……………………………………………………………… （14）

　　2.6使用说明…………………………………………………………………（15）

　　3设计总结………………………………………………………………………（17）

　　4 参考文献………………………………………………………………………（17）

　　1 模拟电子技术实验
　　1.1实验一：积分电路
　　实验内容：积分电路的验证
　　实验目的：1.学会用运算放大器组成积分微分电路。
　　2.学会积分微分电路的特点及性能。
　　实验仪器设备：模拟电子实验箱 信号发生器 双踪示波器 数字万用表
　　实验原理：电容两端的电压与 流过电容的电流 之间存在积分关系，即，uC= 用理想运放工作在线性区时“虚短”和“虚断”的特点，输入电压 通过电阻 加在集成运放的反相输入端，并在输出端和反相输入端之间通过电容C引回一个深度负反馈，即可组成基本微分电路。为了使集成运放两个输入端对地的电阻平衡使同相输入的电阻为 。由于“虚地”故 ，又由于“虚断“，运放反相输入端的电流为零，则 ，故 即 ， 为积分时间常数，如果在开始积分之前，电容两端已经存在一个初始电压，则积分电路将有一个初始的输出电压 ，此时
　　原理及接线图

　　图1—1 积分电路
　　实验步骤：使图中积分电容改为0.1 ，断开K， i分别输入1000HZ幅值为
　　2V的方波和正弦波信号，观察Vi和Vo大小及相互关系，并记录
　　波形。
　　实验结果（数据及结论）
　　测量值 正弦波 Ui=2.048 Uo=3.284
　　方波 Ui=2.035 Uo=2.544

　　输出输入的波形
　　（一） 结果及结果分析
　　①方波：

　　图 （1）

　　示波器输出的方波图形 见图 （1）

　　理论值
　　=2.9175V

　　Uo的相位比Ui的相位领先 ，故积分电路起着移相位的作用。
　　在 时，UI=2.029V
　　Uo=-1000Ui *t
　　T=0.005s时Uo=-10.145V
　　在5　　Uo=1000Ui(t-0.005)+Uo(0)
　　积分电路起着改变波形的作用
　　问题讨论：如果在示波器显示出的波形不稳，可以调节示波器上的LEVEL按钮
　　1.2实验二集成电路RC正弦波振荡器
　　实验内容：RC正弦波振荡周期器电路
　　实验目的：1.掌握RC正弦波振荡器的电路构成及工作原理。
　　2.熟悉正弦波振荡器的调整，测试方法。
　　3.观察RC参数对振荡频率的影响，学习振荡频率的测定方法。
　　实验仪器 设备：双踪示波器 低频信号发生器 频率计
　　简单原理：集成运放A为放大电路，RC串并联网络时选频网络，而当 时，
　　它是一个接成正反馈的反馈网络。电路的振荡频率为 参
　　应满足 ，改变R或C的值，即可调节振荡频率。
　　原理图及接线图

　　图1—2 RC震荡电路

　　实验步骤：1.按上图1—2接线注意电阻 需先调好再接入
　　2.用示波器观察输出波形，读出f值
　　3.用频率计测上述电路的输出频率，将信号发生器的计数输入接到
　　电路的输出端（选择外接信号）计数20dB外测要按下
　　4.进行理论计算，将上述三种方法的频率值进行比较
　　实验结果（数据及结论）

　　1.3实验三 模仿设计波形发生器
　　实验内容：设计方波、三角波发生器
　　实验目的：1.了解集成运放在波形发生电路的作用
　　2.设计三角波电路
　　3.熟悉波形发生电路的特点和分析方法
　　实验仪器，设备：双踪示波器 数字万用表 模拟电子实验箱
　　简单原理：1、方波发生器：假设T=0时电容C上的电压UC=0，而滞回比较器的
　　输出端为高电平，即U0=+UZ。则集成运放同相输入端的电压为输出电
　　压在电阻R1，R2上分压的结果，即U+=（R1/R1+R2）UZ
　　此时输出电压+UZ将通过电阻R向电容C充电，使电容两端的电压UC
　　升高，而此电容上的电压接到集成运放的反相输入锻，即U-=UC 。当
　　电容上的电压上升到U-=U+时，滞回比较器的输出端将发生跳变，由
　　高电平跳变为低电平，是U0=-UZ ，于是集成运放同相输入端的电压
　　也立即变为U+=-（R1/R1+R2）UZ 输出电压变为低电平后，电容C将
　　通过R放电，使UC 逐渐降低。当电容上电压降低到U-=U+时，滞回比
　　较器的输出端将再次发生跳变，由低电平跳变为高电平，既U0=+UZ 。
　　以后又重复上述过程。于是产生了正负交替的方波。
　　2、三角波发生器：由集成运放A1组成滞回比较器，A2组成积分电
　　路。假设t=0时积分电容的初始电压为零，而滞回比较器输出端为高
　　电平，即 经积分 将随时间往负方向增长，则 减小，当减
　　小至 时，滞回比较器的输出端将发生跳变，使 由 跳
　　变为 ，此时 也将跳变成一个负值，当 时，积分电路的输
　　出电压 将随时间往正方向现行增长， 将随之逐渐增大，当增大至
　　时，滞回比较傲气的输出端再次发生跳变， 由 跳变为
　　，以后重复上述过程，于是滞回比较器的输出电压成为周而复始的
　　矩形波，而积分电路的输出电压 也成为周期性的三角波
　　原理图和接线图
　　图1—3 方波发生电路

　　图1—4三角波发生电路

　　实验步骤 1.根据方波、三角波发生电路原理设计电路
　　2.按设计电路图接线，分别观测输入及输出的波形并记录
　　实验结果（数据接结论）

　　图 （2）
　　示波器输出的方波图形 见图 （2）

　　图 （3）
　　示波器输出的三角波形图 见图（3）

　　2 综合部分

　　2.1设计题目：节拍器电路的设计

　　2.2设计任务：设计一个简易的节拍电路，该电路能输出不同的声音及拍子，用两个显示灯表示节奏的快慢及其比例，也能测试一些放大电路的故障与否。

　　2.3设计要求：⑴要求有一开关闭合后，两个灯闪烁，即可以显示电路工作
　　正常。
　　⑵要求电路可以测试收音、录音、电视机、音响及其他放大
　　电路是否有故障，如有故障，则可以测试出故障点在什么位置。
　　⑶要求接入收音、录音、音响等，可产生六种节拍音出现，
　　并有声光显示，并且节拍速度快慢可变，节拍快慢的比例可变，输
　　出音量大小可变。
　　⑷根据上述要求，画出原理图，写出工作原理，并列出所有
　　的设计过程。

　　2.4 电路工作原理
　　整机电路图如图2-1所示。他由低频振荡器、八进制计数器/分配器、方波振荡器、反相器、驱动器、光声响器等部分组成。IC1的⑧脚供电电源是由三机关VT1、稳压二极管VD1、电容C2等元器件组成的7V稳压电源提供的。图2-1是用通用型555时基电路构成的典型低频振荡电路。当电源接通时，VCC通过电位器RP1、RP3和电阻R3、R4向电容C3充电。当电容C3开始充电瞬间，由于IC1的②脚电位上升到VC2≥2/3VCC时，输出端③脚由高电平变为低电平；IC1内部的放电管道通，电容C3重新充电。如吃周而复始，形成振荡。电路振荡周期为T=0.7（RP1+RP3+R3+2R4）*C3。改变RP1、RP3和C3的参数，即可改变其振荡频率。其中，RP1、RP2及电阻R2构成分压电路，以保证IC1的②、⑥脚所需的充电电平。
　　IC1的③脚有两路输出：一路由三极管VT5组成的快拍电平转换电路，经A1、A2反相器，送入由二极管VD6、VD7构成的或门电路，又经过A5、A6反相器，通过分压电位器RP4送给三极管VT8放大，驱动蜂鸣器BL发出快节奏的节拍声。另一路经三极管VT2放大，其集电极输出一部分信号由三极管VT3进一步放大，使发光二极管VD3随着快节奏的蜂鸣声而同步闪烁绿光；VT2集电极输出的另一部分信号给由IC2构成的计数/分配器作为时钟输入，由选择开关S2作为IC2的输出，以作为六种模拟数据选择器，通过IC2的①脚输出不同的脉宽，由三极管VT6射极输出去控制由三极管VT7集电极输出方波信号，使之形成慢节拍，并通过活门电路中的二极管VD6，经反相器A5、A6去驱动三极管VT8使发出慢节奏的蜂鸣声。此时，IC2的②脚出现有规律的忽高忽低电平，使三极管VT4在导通、截止两种状态间交替转换，而发光二极管VD4将随着慢节奏的蜂鸣声而同步闪动着红色的光亮。这样，选择开关S2置于不同的档位，蜂鸣器BL将发出有比例的快，慢节拍声，发光二极管VD3、VD4也跟随闪着有比例的红、绿色的闪光信号。其中，三极管VT6为射极输出器，其特点为输入阻抗高，输出阻抗低，起着良好的阻抗匹配和隔离作用，使前后级不至于互相影响而稳定地工作。电阻R26既为三极管VT8提供基极电流，尤其到了电压并联负反馈的作用，使输出电压更稳定。

　　图2—1 节拍器原理图
　　图2-1中A3、A4是用CMOS与非门构成的典型的放泊振荡电路。当反相器A4输出正跳变时，电容C11立即使A3输入为“1”，输出为“0”，电阻R20为C11提供放电通路。当C11放电达到A3的转折点压时（为1/2电源电压），A3输出变为“1”，A4输出变为“0”。电阻R20连接在A3的输出端对C11反方向充电。当充电到A3的转折电压时，A3输出变为“0”，A4输出变为“1”，于是形成了周期性的多谐振荡，其振荡周期T=2.2R20C11。电阻R19时反相器输入端的保护电阻，接入与否并不影响振荡频率。
　　IC2为八进制计数/分配器。它是由约翰逊计数器和译码器两部分组成。它有三个输入端（复位端R、时钟端CP和CPE）和八个译码输出端Q0—Q7。在复位状态时，只有Q0为高电平“1”状态，其他输出端均为低电平“0”状态。当有脉冲输入时，输出端一次变为高电平“1”状态，Q0端变为低电平“0”状态。另外设有仅为输出端CO，可作为级联时使用。
　　A1—A6为六个反相器。反相器是执行逻辑反向功能的电路，其逻辑关系特点是：当输入端为低电平“0”状态时，输出端为高电平“1”状态；当输入端为高电平“1”状态时，输出端为低电平“0”状态。

　　图2-2 NE555内部原理图
　　555电路的内部电路方框图如图2-2所示。它含有两个电压比较器，一个基本RS触发器，一个放电开关T，比较器的参考电压由三只5KΩ的电阻器构成分压，它们分别使高电平比较器A1同相比较端和低电平比较器A2的反相输入端的参考电平为 和 。A1和A2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。当输入信号输入并超过 时，触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电，开关管导通；当输入信号自2脚输入并低于 时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电，开关管截止。
　　是复位端，当其为0时，555输出低电平。平时该端开路或接VCC。
　　Vc是控制电压端（5脚），平时输出 作为比较器A1的参考电平，当5脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制，在不接外加电压时，通常接一个0.01uf的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，以确保参考电平的稳定。
　　T为放电管，当T导通时，将给接于脚7的电容器提供低阻放电电路。
　　2.5元器件选择：
　　三极管VT1—VT7选用9013，β为80—150，VT8选用8050。
　　时基集成电路IC1可选用NE555、LM555或国产的5G1555。NE555为八脚双列直插式排列见图2—3。
　　八进制计数/分配集成电路IC2为MC14022，可用CD4022或国产CC4022直接代换。MC14022为十六脚双列直插式封装，其外形及管脚排列见图2—4。
　　六反相器集成电路A1—A6为MC14069，可用CD4069或者国产的CC4069直接代换。MC14069的外形及管脚排列如图2—5所示。
　　电位器RP1选用WH5-10K-X-0.5W。RP3为WH125-2.2K-X-0.5W。
　　压电陶瓷蜂鸣片BL采用HTD-27A。
　　变压器T选晶体管输出变压器代用。
　　开关S1型号为KND-2W1D。S2为KB-8W2D。S3为KND-2W2D。
　　电源GB选用6F22-DC9V层叠电池。
　　电阻均为1/8WRJ电阻。
　　其他元件按图2—1标注选用，无特殊要求。

　　2.6使用说明：
　　⑴将电源开关S1逼和，便有红、绿灯闪烁只是，表示本机工作正常。
　　⑵测试收音、录音、电视机、音响及其他发达电路故障时，断开开关S3，将黑夹子连线插入装置的电源负极上，并将黑夹子接入被测地端；红夹子连线插入装置的“A”端上，红夹子便可作为信号送入故障电路的输入级。探针（可用万用表中的一只表笔）连接线插入装置的“B”端，然后用探针测试电路各输出端，碰到某一级时必须有声，否则，该电路部分就是故障点（不检测故障点时，开关S3需闭合）。
　　⑶配上输出插头，介入收音、收录、音响等，便可有六种节拍音的出现，并有声光显示。调节电位器RP1，可改变节拍速度的快慢。调节选择开关S2，可改变其节奏快慢的比例。调节电位器RP4，可改变音量的大小。
　　⑷选择开关S2的使用方法具体如下。
　　①将S2置于“1”档时，蜂鸣片BL发出快节奏的单音，绿色发光二极管VD3随之同步闪光。
　　②将S2置于“2”档时，蜂鸣片BL发出快慢节奏的双音，绿、红发光二极管随之同步闪光，其比例为1：1。
　　③将S2置于“3”档时，蜂鸣片BL发出快慢节奏的双音，绿、红发光二极管随之同步闪光，其比例为2：1。
　　④将S2置于“4”档时，蜂鸣片BL发出快慢节奏的双音，绿、红发光二极管随之同步闪光，其比例为3：1。
　　⑤将S2置于“5”档时，蜂鸣片BL发出快慢节奏的双音，绿、红发光二极管随之同步闪光，其比例为4：1。
　　⑥将S2置于“6”档时，蜂鸣片BL发出快慢节奏的双音，绿、红发光二极管随之同步闪光，其比例为6：1。
　　⑸若配上一只8Ω低阻耳塞，插头插入输出插座XSzhong，调节嘀嗒速度RP1或选择开关S2，对患有精神衰弱的人有明显的催眠效果，并能抑制多梦症。
　　⑹若不需要携带时，可配上一个9V的稳压电源供电，这样较为经济且使用时间长久。

　　3设计总结
　　通过这次电子技术课程设计，让我了解了设计电路的程序.通过本次实验设计电路原理图，对protel99se有了初步的了解，能独立完成电路图的绘制，在设计电路图过程中充分了解各芯片和元器件的功能作用。通过这次电子技术课程设计,使我对模拟电子技术和数字电子技术在实践中的应用有了更深刻的理解。通过该课程设计，把死板的课本知识变得生动有趣，激发了学习的积极性。
　　通过这次学习，让我对各种电路都有了大概的了解，所以说，坐而言不如立而行，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。
　　4参考文献
　　[1] 沈阳理工大学信息科学与技术学院 马东、丁国华编
　　《模拟电子技术试验指导书》
　　[2] 沈阳理工大学信息学院数字电子实验室 张丽萍,王向磊编
　　《数字逻辑实验指导书》
　　[3]清华大学电子学教研组 余孟尝主编
　　《数字电子技术基础》 (第三版) 高等教育出版社,2006
　　[4] 清华大学电子学教研组 杨素行主编
　　《模拟电子技术基础》 (第三版) 高等教育出版社,2006
　　[5] 人民邮电出版社 杨帮文编
　　《实用电子小制作精选》