課程設計----寬度可調(diào)的矩形波發(fā)生器

1、<p><b>　　課程設計任務書</b></p><p>　　題 目: 寬度可調(diào)的矩形波發(fā)生器 </p><p><b>　　初始條件：</b></p><p>　　本課程設計，要求用使用Proteus仿真軟件進行系統(tǒng)設計與仿真。</p><

2、;p>　　要求完成的主要任務: （包括課程設計工作量及其技術要求，以及說明書撰寫等具體要求）</p><p>　　1、課程設計工作量：1周內(nèi)完成對系統(tǒng)的設計、仿真。</p><p><b>　　2、技術要求：</b></p><p>　　1）使用集成運算放大器設計一種寬度可調(diào)的矩形波發(fā)生器，進行仿真實驗，并說明其工作原理。</p&g

3、t;<p>　　2）要求學生主動思考，自主發(fā)揮，實現(xiàn)系統(tǒng)的特色功能。</p><p>　　3、查閱至少5篇參考文獻。按《武漢理工大學課程設計工作規(guī)范》要求撰寫設計報告書。全文用A4紙打印，圖紙應符合繪圖規(guī)范。</p><p>　　提交報告的主要內(nèi)容：（使用Proteus 7.5 sp3）</p><p><b>　　題目</b>&

4、lt;/p><p>　　仿真所完成的主要功能和特色簡介——摘要（特別是自己擴展的功能，根據(jù)特色功能評優(yōu)）</p><p>　　Proteus仿真的基本流程</p><p>　　所使用芯片以及引腳功能簡介（需要提供對應芯片DataSheet的下載鏈接）</p><p>　　設計方案與工作原理，給出仿真電路圖</p><p>

5、<b>　　實驗記錄與結果分析</b></p><p><b>　　時間安排：</b></p><p>　　1） 2011 年 7 月 9~10 日， 查閱相關資料，學習設計原理。</p><p>　　2） 2011 年 7 月 11~12 日， 方案選擇和電路設計仿真。</p><p>　　3）

6、2011 年 7 月 13 日， 設計說明書撰寫。</p><p>　　4） 2011 年 7 月 14 日 上交報告，同時進行答辯。</p><p>　　指導教師簽名： 年 月 日</p><p>　　系主任（或責任教師）簽名： 年 月 日</p><p>

7、;<b>　　目錄</b></p><p>　　摘要………………………………………………………………………………1</p><p>　　1 Proteus 簡介……………………………………………………………………1</p><p>　　2 電路原理分析及設計………………………………………………………2</p><p>　

8、　2.1 原理分析………………………………………………………………2</p><p>　　2.2 電路設計………………………………………………………………3</p><p>　　3 仿真分析及拓展…………………………………………………………………5</p><p>　　3.1 仿真的建立………………………………………………………5</p><p&

9、gt;　　3.2 結果分析…………………………………………………………………6</p><p>　　3.3 拓展部分……………………………………………………………………8</p><p>　　4 心得與體會…………………………………………………………………9</p><p>　　參考文獻………………………………………………………………………10</p>

10、<p>　　1 Proteus 簡介</p><p>　　Proteus是一款非常強大的仿真軟件，可以以虛代實、以軟代硬，獨立建立一個完善的虛擬實驗室。代替了在實驗室和教室里的以實物進行實踐的方式，可以在計算機上學習電工基礎，模擬電路、數(shù)字電路、單片機應用系統(tǒng)等課程，并進行電路設計、仿真、調(diào)試等。是工作、學習上難得的工具軟件。</p><p>　　Proteus軟件提供多達30

11、多個元件庫，元件涉及到數(shù)字和模擬、交流和直流等，有RAM、ROM、鍵盤、馬達、LED、LCD、AD/DA等等，編譯方面支持Keil和MPLAB等編譯器。它的功能強大，集電路設計、制版及仿真等多種功能于一身，不僅能夠對電工、電子技術學科涉及的電路進行設計與分析，還能夠對微處理器進行設計和仿真，也能仿真單片機外圍電路或沒有單片機參與的其它電路的工作情況。它還提供多種現(xiàn)實存在的虛擬儀器，這些儀表有極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗，盡可能減少儀器

12、對測量結果的影響。</p><p>　　本次設計便是運用了該軟件進行仿真，簡單實用。</p><p>　　2 電路原理分析及設計</p><p><b>　　2.1 原理分析</b></p><p>　　寬度可調(diào)的矩形波發(fā)生器可由方波發(fā)生器改進而來，因為矩形波電壓只有兩種狀態(tài)，不是高電平，就是低電平，所以電壓比較器是它的

13、重要組成部分；因為產(chǎn)生振蕩，就是要求輸出的兩種狀態(tài)自動地相互轉換，所以電路中必須引入反饋；因為輸出狀態(tài)應按一定的時間間隔交替變化，即產(chǎn)生周期性變化，所以電路中要有延遲環(huán)節(jié)來確定每種狀態(tài)維持的時間，即RC 積分電路。而要求能夠寬度可調(diào)，就要設法改變充、放電時間常數(shù)，即可實現(xiàn)矩形波寬度可調(diào)，因此可以利用二極管的單向導電性使積分電容C充電和放電的時間常數(shù)不等來實現(xiàn)。</p><p><b>　　2.2 電路設

14、計</b></p><p>　　如圖2.1所示，為寬度可調(diào)的矩形波發(fā)生器設計圖：</p><p>　　圖2.1 寬度可調(diào)的矩形波發(fā)生器設計圖</p><p>　　工作原理：C充電時，充電電流經(jīng)R、電位器的上半部、二極管D4；C放電時，放電經(jīng)R、二極管D3、電位器的下半部。由于充、放電時間常數(shù)不同，這樣就</p><p><b

15、>　　得到了矩形波電路。</b></p><p><b>　　占空比為： </b></p><p><b>　　其中： </b></p><p>　　Ra是電位器中點到上端的電阻，Rb是電位器中點到下端的電阻，控制T1和T2的比值即可得到輸出高低電平寬度不同的波形。</p><p&g

16、t;　　當Rw動臂上移時，充電時間常數(shù)將小于放電時間常數(shù)，則波形變窄，反之則變寬。因此通過調(diào)節(jié)Rw，即可連續(xù)地改變其占空比Q的大小。而運放的轉換速率將影響脈沖前、后沿的陡度，欲要得到窄脈沖輸出，必須選用SR高的運放。經(jīng)考慮和比較，我選用了LM324型運算放大器，其引腳圖如下</p><p>　　圖2.2 LM324管腳圖</p><p>　　1腳為輸出，3腳為同向輸入，2腳為反向輸入，4腳

17、和11腳分別接為正負電源。</p><p><b>　　其更多詳細介紹在：</b></p><p>　　http://cnpdf.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/22753/STMICROELECTRONICS/LM324.html</p><p><b>　　3 仿真分析及拓展</b&g

18、t;</p><p><b>　　3.1 仿真的建立</b></p><p>　　根據(jù)電路原理圖，從protus元件庫中找出所需元件，并連好電路圖。</p><p>　　由于要看輸出波形，則從虛擬儀器中找出示波器，連好。</p><p>　　檢查電路無誤后，單擊開始鍵進行仿真。</p><p>&

19、lt;b>　　仿真圖如下</b></p><p><b>　　圖3.1</b></p><p><b>　　3.2 結果分析</b></p><p>　　Rw在中間時，得到波形圖</p><p><b>　　圖3.2</b></p><p&

20、gt;　　Rw往上移時，得到波形圖</p><p><b>　　圖3.3</b></p><p>　　Rw往下移時，得到波形圖</p><p><b>　　圖3.4</b></p><p>　　由仿真結果可看出，電路設計正確，效果良好。</p><p><b>　　

21、3.3 拓展部分</b></p><p>　　由矩形波的周期T=T1+T2，頻率是周期的倒數(shù)，可將時間常數(shù)RC的R用一個可變電阻代替，便可以構成頻率和寬度都獨立可調(diào)的矩形波發(fā)生器。原理圖如下</p><p>　　圖3.5 頻率和寬度都獨立可調(diào)的矩形波發(fā)生器原理圖</p><p><b>　　4 心得與體會</b></p>

22、<p>　　強化訓練可以培養(yǎng)我們綜合運用所學知識發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決實際問題，可以鍛煉我們的實踐能力，是對我們實際工作能力的具體訓練和考察過程。在這幾天的強化訓練期間，我曾失落過，也曾一度因看到結果而熱情高漲。從開始時的滿腔激情到最后汗水背后的復雜心情，點點滴滴無不令我回味成長。</p><p>　　在這強化訓練的幾天里，可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多的東西，不僅可以鞏固了以前所學過的知識，

23、而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過該強化訓練，使我對高頻電子線路、模擬電子技術和數(shù)字電子技術的學習有了一個系統(tǒng)地、整體的認識，把原來零散的章節(jié)學習組合成了一個整體，進一步了解了調(diào)制的概念，收獲很大。</p><p>　　在做proteus仿真的過程中我遇到了很多問題，比如說我認為兩根線是連接在一起的，但是放大后卻發(fā)現(xiàn)兩根線是互不相連的，一個節(jié)點就可以導致整個實驗的失敗，可謂是牽一發(fā)而動全身，因此，在畫

24、電路圖時，一定要仔細，把每個點、每根線都連接好，這樣最后調(diào)試的時候才不容易出錯。在做調(diào)制器電路的時候，我把電路連接好后觀測不到波形，檢查連線都沒有問題，最后終于發(fā)現(xiàn)原來是我錯把-16V的電源和+16V的電源接反了，因此一直顯示仿真失誤。在用示波器同時觀察兩個波形時，可以把其中一個信道的顏色設為紅色或者其它顏色，以方便區(qū)分。當我看到示波器上清晰地顯示出理論波形時，興奮之情難以言表。</p><p>　　對我而言，從

25、這次強化訓練中學到的知識上很重要，精神上的豐收也很重要。挫折是一份財富，經(jīng)歷是一份擁有。這次實習必將成為我人生旅途上一個非常美好的回憶！</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 劉泉．通信電子線路（第二版）．武漢：武漢理工大學出版社，2005</p><p>　　[2] 俞加琦．高頻電子線路．西安：西安電子科技

26、大學出版社，1997 </p><p>　　[3] 周潤景，張麗娜，劉印群．PROTEUS入門實用教程．機械工業(yè)出版社，2007</p><p>　　[4] 康華光．模擬電子技術基礎（第五版）．北京：高等教育出版社，2006</p><p>　　[5] 楊翠娥．高頻電子線路實驗與課程設計．哈爾濱：哈爾濱工程大學出版社， </p><p>