模擬電路課程設(shè)計(jì)--邏輯信號(hào)電平測(cè)試器的設(shè)計(jì)

1、<p>　　模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)的任務(wù)</b></p><p>　　通過(guò)理論設(shè)計(jì)和實(shí)物制作解決相應(yīng)的實(shí)際問(wèn)題，鞏固和運(yùn)用在《模擬電子技術(shù)》中所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能，掌握常用模擬電路的一般設(shè)計(jì)方法，提高設(shè)計(jì)能力和實(shí)踐動(dòng)手能力，為以后從事電子電路設(shè)計(jì)、研發(fā)電子產(chǎn)品打下良好的基礎(chǔ)。</p><p&g

2、t;　　二、課程設(shè)計(jì)的基本要求</p><p>　　1、掌握電子電路分析和設(shè)計(jì)的基本方法。包括：根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和指標(biāo)初選電路；調(diào)查研究和設(shè)計(jì)計(jì)算確定電路方案；選擇元件、安裝電路、調(diào)試改進(jìn)；分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果、寫出設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告。</p><p>　　2、培養(yǎng)一定的自學(xué)能力、獨(dú)立分析問(wèn)題的能力和解決問(wèn)題的能力。包括：學(xué)會(huì)自己分析解決問(wèn)題的方；對(duì)設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題，能通過(guò)獨(dú)立思考、查詢工具書和參考文獻(xiàn)來(lái)尋

3、找解決方案，掌握電路測(cè)試的一般規(guī)律；能通過(guò)觀察、判斷、實(shí)驗(yàn)、再判斷的基本方法解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的一般故障；能對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果獨(dú)立地進(jìn)行分析，進(jìn)而做出恰當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)。</p><p>　　3、掌握普通電子電路的生產(chǎn)流程及安裝、布線、焊接等基本技能。</p><p>　　4、鞏固常用電子儀器的正確使用方法，掌握常用電子器件的測(cè)試技能。</p><p>　　5、通過(guò)嚴(yán)格的科學(xué)訓(xùn)練和設(shè)計(jì)

4、實(shí)踐，逐步樹(shù)立嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍、實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)，并逐步建立正確的生產(chǎn)觀、經(jīng)濟(jì)觀和全局觀。</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　課題4 邏輯信號(hào)電平測(cè)試器的設(shè)計(jì)</p><p><b>　?。ㄒ唬┰O(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　1、學(xué)習(xí)邏輯信號(hào)電平測(cè)試器

5、的設(shè)計(jì)方法；</p><p>　　2、掌握其各單元電路的設(shè)計(jì)與測(cè)試方法；</p><p>　　3、進(jìn)一步熟悉電子線路系統(tǒng)的裝調(diào)技術(shù)。</p><p>　?。ǘ┰O(shè)計(jì)要求和技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　在檢修數(shù)字集成電路組成的設(shè)備時(shí)，經(jīng)常需要使用萬(wàn)用表和示波器對(duì)電路中的故障部位的高低電平進(jìn)行測(cè)量，以便分析故障原因。使用這些儀器能較準(zhǔn)確地測(cè)出被測(cè)

6、點(diǎn)信號(hào)電平的高低和被測(cè)信號(hào)的周期，但使用者必須一面用眼睛看著萬(wàn)用表的表盤或者示波器的屏幕，一面尋找測(cè)試點(diǎn)，因此使用起來(lái)很不方便。</p><p>　　本課題所設(shè)計(jì)的儀器采用聲音來(lái)表示被測(cè)信號(hào)的邏輯狀態(tài)，高電平和低電平分別用不同聲調(diào)的聲音來(lái)表示，使用者無(wú)須分神去看萬(wàn)用表的表盤或示波器的熒光屏。</p><p><b>　　1、技術(shù)指標(biāo)：</b></p>&

7、lt;p>　?。?）測(cè)量范圍：低電平<1V，高電平>3V；</p><p>　　（2）用1.5KHZ的音響表示被測(cè)信號(hào)為高電平；</p><p>　?。?）用500HZ的音響表示被測(cè)信號(hào)為低電平；</p><p>　?。?）當(dāng)被測(cè)信號(hào)在1~3V之間時(shí)，不發(fā)出音響；</p><p>　?。?）輸入電阻大于20KΩ；</p

8、><p>　?。?）工作電源為5V。</p><p><b>　　2、設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　（1）進(jìn)行方案論證及方案比較；</p><p>　?。?）分析電路的組成及工作原理；</p><p>　?。?）進(jìn)行單元電路設(shè)計(jì)計(jì)算；</p><p>　?。?）畫出整機(jī)

9、電路圖；</p><p>　?。?）寫出原件明細(xì)表；</p><p><b>　?。?）小結(jié)和討論；</b></p><p>　?。?）寫出對(duì)本設(shè)計(jì)的心得體會(huì)。</p><p>　　3、所需元器件及儀器設(shè)備：</p><p>　　（1）集成運(yùn)算放大器（LM324）</p><p

10、>　?。?）三極管（3DG12）</p><p>　?。?）二極管（2AP9,4只。2CK12,1只）</p><p><b>　　（4）電阻</b></p><p><b>　?。?）雙蹤示波器</b></p><p><b>　　4、參考書：</b></p&

11、gt;<p>　　[1] 謝自美. 電子線路設(shè)計(jì)·實(shí)驗(yàn)·測(cè)試.華中科技大學(xué)出版社，2006</p><p>　　[2] 金鳳蓮. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì). 清華大學(xué)出版社，2009</p><p><b>　?。ㄋ模┳珜憙?nèi)容要求</b></p><p>　　1、設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份（不少于10頁(yè)）</p

12、><p>　　2、整機(jī)電路圖一份（B5紙）</p><p><b>　　3、元件明細(xì)表一份</b></p><p>　　4、正文層次分明，客觀真實(shí)，繪圖規(guī)范，書寫工整，語(yǔ)言流暢</p><p>　　5、設(shè)計(jì)中引用的參考文獻(xiàn)不少于5篇</p><p><b>　　目 錄</b>

13、</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)的的主要目的.................................................................... 6</p><p>　　1.2課題研究及其意義................................

14、..................................... 6</p><p>　　1.3電平測(cè)試儀器及測(cè)試技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r......................................7</p><p>　　第二章 邏輯電平測(cè)試器的簡(jiǎn)單介紹</p><p>　　2.1 大概要求和技術(shù)指標(biāo).......................

15、........................................10</p><p>　　2.2 測(cè)試器的原理框圖...................................................................11</p><p>　　2.3 輸入電路及邏輯判斷電路原理..................................

16、.............11</p><p>　　2.4 音調(diào)產(chǎn)生電路原理..................................................................12</p><p>　　2.5 揚(yáng)聲驅(qū)動(dòng)電路原理..................................................................1

17、5</p><p>　　第三章 邏輯電平測(cè)試器的設(shè)計(jì)思路</p><p>　　3.1 輸入和邏輯判斷電路的設(shè)計(jì)..................................................16</p><p>　　3.2 音響產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì)....................................................

18、..........18</p><p>　　3.3 揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)..........................................................19</p><p>　　3.4 元器件的選擇..........................................................................20&l

19、t;/p><p>　　3.5 整體電路的設(shè)計(jì)......................................................................21</p><p>　　設(shè)計(jì)總結(jié).........................................................................................

20、..22</p><p>　　參考文獻(xiàn)...........................................................................................24</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　隨著電子技術(shù)和其他高技術(shù)的飛速發(fā)展，致使工業(yè)、農(nóng)

21、業(yè)、科技國(guó)防等領(lǐng)域以及人們社會(huì)生活發(fā)生了令人矚目的變革。電子元器件和集成電路的發(fā)展，使各種電器，電子儀表設(shè)備微型化，多功能化和更加靈活。隨之而來(lái)的電路測(cè)試和檢測(cè)問(wèn)題也應(yīng)運(yùn)而生，電平測(cè)試器就是在檢修數(shù)字集成電路時(shí)經(jīng)常用到的工具，人們也時(shí)常用萬(wàn)用表和示波器對(duì)電平中的故障部位的高低電平進(jìn)行測(cè)量，都不如專用的邏輯電平測(cè)試器使用起來(lái)方便，快捷，電平測(cè)試器可以做成電平測(cè)試筆，便于攜帶和使用，采用聲音或光色對(duì)電平高低加以提示，使得人們不用盯著顯示器讀

22、數(shù)，直接得到結(jié)果。</p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)的主要目的</p><p>　　1.1.1 學(xué)習(xí)邏輯信號(hào)電平測(cè)試器的設(shè)計(jì)方法；</p><p>　　1.1.2 掌握其各單元電路的設(shè)計(jì)與測(cè)試方法；</p><p>　　1.1.3 進(jìn)一步熟悉電子線路系統(tǒng)的裝調(diào)技術(shù)。</p><p>　　1.2課題研究及其意義<

23、/p><p>　　在平常的實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)常要遇到測(cè)試一些數(shù)字電路的電平信號(hào)；在測(cè)試這些數(shù)字電路或是檢測(cè)其功能的時(shí)候要測(cè)試其是高電平還是低電平，以方便后續(xù)的維修和檢驗(yàn)。一般來(lái)說(shuō)檢測(cè)信號(hào)的時(shí)候都是要利用萬(wàn)用表和示波器來(lái)進(jìn)行檢測(cè)和判斷，但是這只是一個(gè)簡(jiǎn)單的判斷，而其操作起來(lái)比較繁瑣，一邊要看設(shè)備的屏幕，另外還要注意設(shè)備的工作狀況，稍有疏忽就會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)不準(zhǔn)確，從而影響到器件的制作。所以想到了是否可以制作一個(gè)簡(jiǎn)單的電子電路用來(lái)方便

24、判斷數(shù)字電路的信號(hào)的輸出狀況，不僅可以準(zhǔn)確的測(cè)試出高、低電平，而且也不用那么繁瑣的操作，再進(jìn)過(guò)仔細(xì)的研究和反復(fù)的實(shí)驗(yàn)中，制作成了一個(gè)邏輯電平測(cè)試器，其目的就是一種可以簡(jiǎn)單判斷是高電平還是低電平的邏輯電路。</p><p>　　1.3電平測(cè)試儀器及測(cè)試技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　目前市場(chǎng)中所使用的電平測(cè)試儀的性能以向智能化、數(shù)字化、操作簡(jiǎn)單化方向發(fā)展。如GK5110數(shù)字電平綜合測(cè)試儀

25、(高頻通道測(cè)試儀)是集振蕩器、寬頻電平表、選頻電平表、雜音儀、阻抗表、載波通道自動(dòng)測(cè)試儀、頻率計(jì)等為一體的多功能儀表。儀表采用國(guó)際先進(jìn)的雙DDS技術(shù)、帶flashROM的單片機(jī)、溫補(bǔ)晶振TCXO，以及大規(guī)模集成的特殊電路開(kāi)發(fā)成功的智能型、全數(shù)字化儀表。 </p><p>　　儀表測(cè)量精度高，電平穩(wěn)定，具有自動(dòng)量程、自動(dòng)電平校正、自動(dòng)快速搜索、近端單機(jī)和遠(yuǎn)端雙機(jī)同步自動(dòng)測(cè)試，測(cè)量結(jié)果具有數(shù)字和模擬兩種指示，數(shù)據(jù)可存

26、儲(chǔ)，并通過(guò)RS232接口上傳PC機(jī)，打印輸出。 </p><p>　　儀表頻率范圍200Hz～1700kHz，分辨率1Hz，頻率誤差±3×10-6，適用于平衡和同軸電纜FDM系統(tǒng)以及無(wú)線鏈路和衛(wèi)星系統(tǒng)的基帶電平測(cè)量，可廣泛用于電力、郵電、鐵路、等通信部門。由于發(fā)信的高電平(+18dB)和收信的高電平(+50dB)輸入測(cè)量，以及輸出口的自動(dòng)保護(hù)功能，使儀表特別適用于電力載波、保護(hù)設(shè)備以及電力線載

27、波通道的測(cè)試。例如高壓輸電線路、變電站等場(chǎng)所的電力線載波通道進(jìn)行電平、衰減、串雜音、阻抗等高頻參數(shù)測(cè)試，以及電力通信結(jié)合設(shè)備高頻阻波器、結(jié)合濾波器、高頻電纜的開(kāi)通維護(hù)測(cè)試。 </p><p>　　性能及特點(diǎn)：全數(shù)字化，大屏幕高清晰LCD漢字圖形顯示，菜單式操作。發(fā)信電平-77.9dB～+18dB，具有良好的頻響和電平穩(wěn)定度，輸出純度極高，是理想的高質(zhì)量信號(hào)源。輸出口設(shè)有自動(dòng)保護(hù)電路，不會(huì)因強(qiáng)信號(hào)灌入而損壞輸出電路

28、，特別適用于繼電保護(hù)高頻收、發(fā)信機(jī)測(cè)試。</p><p>　　收信電平測(cè)量范圍+50dB～-100dB，分辨率0.01dB，具有自動(dòng)量程、自動(dòng)校正，電平測(cè)量穩(wěn)定，精確度高。測(cè)量結(jié)果有數(shù)字和模擬棒兩種指示。</p><p>　　備有各種輸出、輸入阻抗，適于與通信設(shè)備作終端或跨接測(cè)量。具有dB和dBm兩種測(cè)量單位，可根據(jù)需要切換，直接顯示而不用換算。</p><p>　

29、　具有25Hz和1.74kHz兩種選頻帶寬，良好的選擇性和極低的固有失真，使電平表不僅作電平和串雜音測(cè)量，還可作波形分析。采用1.74kHz帶寬可長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)線路衡重雜音電平。 </p><p>　　“AFC”功能可全頻段跟蹤被測(cè)信號(hào)，自動(dòng)搜索功能快速準(zhǔn)確地搜尋測(cè)量未知信號(hào)的電平和頻率。近端單機(jī)自動(dòng)環(huán)測(cè)，遠(yuǎn)端雙機(jī)自動(dòng)同步對(duì)測(cè)，自動(dòng)測(cè)量載波通道，高頻保護(hù)通道的電平、衰減、幅頻特性、衡重雜音、線路阻抗等高頻參數(shù)。且具有R

30、S232串行接口，數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)并上傳PC機(jī)打印輸出。 </p><p>　　下面介紹一種用頻譜分析測(cè)量數(shù)字信號(hào)電平的技術(shù)。</p><p>　　在數(shù)字電視、數(shù)字傳輸、數(shù)據(jù)通信中，其信號(hào)是采用多種調(diào)制方式的數(shù)字信號(hào)，這時(shí)的數(shù)字信號(hào)電平已不能用一般傳統(tǒng)的方法來(lái)定度和測(cè)量，本文將引入每赫茲帶寬功率(dBmV/Hz)法解決數(shù)字電平測(cè)量。</p><p>　　電壓是電子學(xué)的基本

31、參數(shù)，也稱電平。電平和電壓是同一個(gè)參數(shù)，一般來(lái)說(shuō)，它們的區(qū)別在于單位不同。電壓是以伏(V)作單位，如V、mV、μV、kV等；電平是以dB作單位，如dBv、dBmV、dBμV等。 </p><p>　　電信號(hào)的電平，一般都是用正弦波的有效值為基準(zhǔn)，以熱電偶測(cè)量功率來(lái)定度它的電壓值(電平值)，我們也叫做電平(電壓)的有效值。這就是說(shuō)信號(hào)電平和功率之間是以熱電偶所產(chǎn)生的熱量來(lái)聯(lián)系的。我們知道，電功率是與信號(hào)波形無(wú)關(guān)的，

32、而對(duì)于電平來(lái)說(shuō)，我們所定度的正弦波那一定是無(wú)失真正弦波，否則要引入誤差。 </p><p>　　為了準(zhǔn)確地測(cè)量信號(hào)的電平，一般正弦波信號(hào)不言而喻地用常規(guī)電平表示測(cè)量有效值，如果是脈沖信號(hào)則一般測(cè)量它的峰值。在電視信號(hào)測(cè)試中，因?yàn)橐曨l信號(hào)相當(dāng)復(fù)雜，其信號(hào)大小是以行同步脈沖的峰值來(lái)定度，因此測(cè)定行同步脈沖峰值。</p><p>　　隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)路，數(shù)字電視的發(fā)展，各種

33、調(diào)制的數(shù)字信號(hào)出現(xiàn)，它們?cè)鯓訙y(cè)量，這是一個(gè)非常重要的問(wèn)題。目前常見(jiàn)的數(shù)字信號(hào)有FSK、PSK、ASK、CDMA、TDMA、FDMA、QPSK、QAM等。從測(cè)量的角度來(lái)看，無(wú)論那種調(diào)制數(shù)字信號(hào)，都可以把它當(dāng)作在一定帶寬內(nèi)的噪聲來(lái)對(duì)待。因此，我們用每赫茲功率電平(dBmV/Hz)的概念，將一定帶寬的功率來(lái)表征信道的功率(dBmV)，筆者稱為平均功率電平。 像頻譜儀通常是測(cè)量正弦波的電平有效值，來(lái)表征電平。</p><p&

34、gt;　　第二章 邏輯電平測(cè)試器的簡(jiǎn)單介紹</p><p>　　2.1 大概要求和技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　2.1.1 技術(shù)指標(biāo)：</p><p>　?。?）測(cè)量范圍：低電平<0.8V，高電平>3.5V；</p><p>　?。?）用1KHZ的音響表示被測(cè)信號(hào)為高電平；</p><p>　?。?）用8

35、00HZ的音響表示被測(cè)信號(hào)為低電平；</p><p>　?。?）當(dāng)被測(cè)信號(hào)在0.8~3.5V之間時(shí)，不發(fā)出音響；</p><p>　?。?）輸入電阻大于20KΩ；</p><p>　?。?）工作電源為5V。</p><p>　　2.1.2 設(shè)計(jì)要求：</p><p>　?。?）進(jìn)行方案論證及方案比較；</p>

36、;<p>　?。?）分析電路的組成及工作原理；</p><p>　?。?）進(jìn)行單元電路設(shè)計(jì)計(jì)算；</p><p>　?。?）畫出整機(jī)電路圖；</p><p>　?。?）寫出原件明細(xì)表；</p><p><b>　?。?）小結(jié)和討論；</b></p><p>　?。?）寫出對(duì)本設(shè)計(jì)的心

37、得體會(huì)。</p><p>　　2.2測(cè)試器的原理框圖</p><p>　　由圖可知，電路由五部分組成：輸入電路、邏輯狀態(tài)判斷電路、音響電路、</p><p><b>　　發(fā)音電路和電源。</b></p><p>　　2.3 輸入電路及邏輯判斷電路原理</p><p>　　右圖為測(cè)試輸入和邏輯判斷

38、電路原理圖。</p><p>　　以A1和A2的輸出電壓均為低電平。當(dāng)</p><p>　　U1大于UH時(shí)，A1輸出端UA為高電平，</p><p>　　A2輸出端UB為低電平。通過(guò)改變R3和</p><p>　　R4的比例圖2-2中U1是被測(cè)信號(hào)。A1</p><p>　　和A2為兩個(gè)運(yùn)算放大器。可以看出A1和A2分

39、別與它們外圍電路組成兩個(gè)電壓比較器。A2的同相端電壓為0.8V左右(D1和D2分別為硅和鍺二極管)，A1的反相端電壓Uh由R3和R4的分壓決定。當(dāng)被測(cè)電壓U1小于0.8V時(shí)，A1反相端電壓大于同相端電壓，使A1輸出端UA為低電平(0V)。A2反相端電壓小于同相端電壓，使它輸出端UB為高電平(5V)。當(dāng)U1在0.8V-Uh之間時(shí)，A1同相端電壓小于UH，A2同相端和邏輯判斷電路</p><p>　　電壓也小于反相端

40、電壓，所可以控制高電平的范圍，而通過(guò)改變運(yùn)算放大器A2同相端電壓，可以控制低電平，圖中的二極管可以是分壓電阻，所以經(jīng)過(guò)分壓電阻的調(diào)整，該邏輯電平測(cè)試器可以測(cè)量不同的標(biāo)準(zhǔn)電平。</p><p>　　2.4 音調(diào)產(chǎn)生電路原理</p><p>　　右圖為音調(diào)產(chǎn)生電路原理圖。電路主要由兩個(gè)運(yùn)算放大器A3和A4組成。</p><p>　　音調(diào)產(chǎn)生電路單元電路下面分三種情況說(shuō)

41、明電路的工作原理。</p><p>　　當(dāng)UA=UB=0V(低電平)時(shí)。</p><p>　　此時(shí)由于A和B兩點(diǎn)全為低電平，所以二極管D3和D4截止。因A4的反相輸入端電壓為3.5V，同相端輸入電壓為電容C2兩端的電壓UC2，由于時(shí)一個(gè)隨時(shí)間按指數(shù)規(guī)律變化的電壓，所以A4輸出電壓不確定，但這個(gè)電壓肯定的是大于或等于0V，因此二極管D5也是截止的。由于D3，D4和D5均處于截止?fàn)顟B(tài)，電容C1

42、沒(méi)有充電回路，UC1將保持0V的電壓不變，使A3輸出為高電平。</p><p>　　2.4.2當(dāng)UA=5V，UB=0V時(shí)</p><p>　　此時(shí)二極管D3導(dǎo)通，電容C1通過(guò)R6充電，UC1按指數(shù)規(guī)律逐漸升高，由于A3同相輸入端電壓為3.5V，所以在UC1達(dá)到3.5V之前，A3輸出端電壓為5V，C2通過(guò)R9充電。從圖2-3可以看出C1的充電時(shí)間常數(shù)ι1=C1*R6，C2的充電時(shí)間常數(shù)ι2=

43、C2(R9+rO3)，其中rO3為A3的輸出電阻。假設(shè)ι1>ι2，則在C1和C2充電時(shí)，當(dāng)UC1達(dá)到3.5V時(shí)，UC2已接近穩(wěn)態(tài)時(shí)5V。因此在UC1升高到3.5V后，A3同相端電壓小于反相端電壓，A3輸出電壓由5V跳變?yōu)?V,使C2通過(guò)R9和rO3放電，UC2由5V逐漸降低。當(dāng)UC2降到小于A4反相端電壓(3.5V)時(shí)，A4輸出端電壓跳變?yōu)?V，二極管D5導(dǎo)通，C1通過(guò)D5和A4的輸出電阻放電。因?yàn)锳4輸出電阻很小，所以UC1將迅

44、速降到0V左右，這導(dǎo)致A3反相端電壓小于同相端電壓，A3的輸出電壓又跳變?yōu)?V，C1再一次充電，如此周而復(fù)始，就會(huì)在A3輸出端形成矩形脈沖信號(hào)。UC1、UC2和UO的波形如圖所示。</p><p>　　UC1、UC2和UO的波形</p><p>　　由圖可以看出A3的輸出電壓UO的周期</p><p>　　T=t1+t2

45、 (2-1)</p><p>　　根據(jù)一階電路的響應(yīng)特點(diǎn)可知，在t1期間電容C1充電，UC1(t)=5(1-e)，在t2期間電容C2放電，UC2(t)=5e。根據(jù)UC1(t)和UC2(t)的表達(dá)式可以分別求出： </p><p>　　t1=-≈1.2 </p>

46、<p>　　t2=-≈0.36 </p><p>　　這就是說(shuō)只要改變時(shí)間常數(shù)，即可改變UO的周期。</p><p>　　2.4.3當(dāng)UA=0、UB=5V時(shí)</p><p>　　此時(shí)電路的工作過(guò)程與UA=5V，UB=0V時(shí)相同，唯一的區(qū)別是由于D4導(dǎo)通D3截止，UB高電平通過(guò)R7,D4向C1

47、，所以C1充電時(shí)間常數(shù)改變了，使UO的周期會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。</p><p>　　2.5 揚(yáng)聲驅(qū)動(dòng)電路原理</p><p><b>　　揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)電路</b></p><p>　　揚(yáng)聲器主要有永久磁鐵、線圈、和錐形紙盆組成。強(qiáng)弱按聲音變化的電流，使揚(yáng)聲器內(nèi)電磁鐵的磁性忽強(qiáng)忽弱，線圈就向里或外運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)紙盆發(fā)生震動(dòng)發(fā)出聲音。將電能轉(zhuǎn)化為聲能，并

48、將它輻射到空氣中的一種電聲換能器件。電影、電視、廣播以及各種需要揚(yáng)聲的場(chǎng)合都需要使用揚(yáng)聲器。揚(yáng)聲器的主要性能指標(biāo)有：靈敏度、頻率響應(yīng)、額定功率、額定阻抗、指向性以及失真等。 </p><p>　　揚(yáng)聲器頻率響應(yīng)，在恒定電壓作用下，在參考軸上距參考點(diǎn)一定距離處，揚(yáng)聲器所輻射的聲壓級(jí)隨頻率變化的特性。頻率響應(yīng)一般是記錄在以對(duì)數(shù)頻率刻度為橫坐標(biāo)的圖上，即頻率響應(yīng)曲線。 </p><p>　　不同

49、規(guī)格、口徑的揚(yáng)聲器能夠發(fā)出不同的音調(diào)，(不同頻率范圍的)，不可能全頻段都兼顧，所以有高、中、低、音之分。</p><p>　　聲音的三要素 ——響度、音調(diào)、音品(音色) </p><p>　　響度:聲音大小聲,與發(fā)音體產(chǎn)生的聲波振幅有關(guān) </p><p>　　音調(diào):聲音的高低,與發(fā)音體產(chǎn)生的振動(dòng)頻率有關(guān) </p><p>　　音品:聲音的獨(dú)特

50、性，與發(fā)音體產(chǎn)生的波形有關(guān) </p><p>　　本設(shè)計(jì)就利用了音調(diào)的高低與發(fā)音體的震動(dòng)頻率有關(guān)的原理，根據(jù)音響電路中產(chǎn)生的不同頻率的方波驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出不同音調(diào)聲音。 </p><p>　　第三章 邏輯電平測(cè)試器的設(shè)計(jì)思路</p><p>　　3.1 輸入和邏輯判斷電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　輸入和邏輯判斷電路如右圖所示，輸入電路由

51、R1和R2組成。電路的作用是保證測(cè)試器輸入端懸空時(shí)，輸入電壓既不是高電平，也不是低電平。一般情況下，在輸入端懸空時(shí)，輸入電壓。根據(jù)技術(shù)指標(biāo)要求輸入電阻大于20KΩ，因此可得：</p><p>　　從而可確定R1和R2阻值。</p><p><b>　　可解得：</b></p><p>　　R1= R2= </p>&

52、lt;p><b>　　取聯(lián)系值：</b></p><p>　　R1= R2= 圖3-1 輸入和邏輯判斷單元電路</p><p>　　R3和R4的作用是給A1的反相輸入端提供一個(gè)</p><p>　　3.5V的電壓（高電平的基準(zhǔn)）。因此只要保證 </p><p><b>　　

53、即可。</b></p><p>　　R3和R4取值過(guò)大時(shí)容易引入干擾，取值過(guò)小時(shí) 則會(huì)增大耗電量。工程上一般在幾十千歐到幾百千歐姆間選取。因此選取R4= ，</p><p>　　可得到：R3 ,取R3= 。</p><p>　　R5為二極管D1、D2的限流電阻。D1、D2的作用是提供低電平信號(hào)基準(zhǔn)，按給定技術(shù)指標(biāo)可取一只鍺二極管和一只

54、硅二極管。 </p><p>　　可?。篟5=10kΩ</p><p>　　3.2 音響產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　圖3-5為音響產(chǎn)生電路單元電路圖。</p><p>　　圖中R10和R11的作用與圖中的R3和R4相同。</p><p>　　可參考R3和R4取值。三個(gè)二極管可選用鍺二</p>

55、<p>　　極管如2AP9。根據(jù)公式：</p><p><b>　　我們選取</b></p><p><b>　　因?yàn)?lt;/b></p><p>　　選取 </p><p>　　從而可以確定R9阻值，有：</p

56、><p><b>　　又因?yàn)椋?lt;/b></p><p>　　音響產(chǎn)生電路單元電路圖</p><p><b>　　根據(jù)給定要求，</b></p><p>　?。ū粶y(cè)信號(hào)為高電平）</p><p><b>　　或</b></p><p>

57、　?。ū粶y(cè)信號(hào)為低電平）</p><p>　　我們選取 ，由于技術(shù)指標(biāo)中給定被測(cè)信號(hào)為高電平時(shí)，音響頻率為1.5KHZ，被測(cè)信號(hào)為低電平時(shí)，音響頻率為500HZ。所以在被測(cè)信號(hào)為高電平時(shí)，</p><p><b>　　因?yàn)?lt;/b></p><p><b>　　所以</b></p><p>

58、　　從而可以確定 和</p><p>　　得 3-3揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)電路 </p><p>　　所以 R6=</p><p>　　根據(jù)低電平時(shí)的音響頻率值，則可確定R7的值勤為 。&

59、lt;/p><p>　　3.3 揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)電路如圖所示。由于驅(qū)動(dòng)電路的工作電源電壓比較低，因此對(duì)三極管的耐壓要求不高。</p><p>　　如可選取3DG12為驅(qū)動(dòng)管。R為限流電阻，可選取阻值為10 KΩ。</p><p>　　在上一級(jí)的音頻產(chǎn)生電路中，高電平會(huì)使其產(chǎn)生1.5kHz的方波，低電平會(huì)使其產(chǎn)

60、生500Hz的方波，經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)管3DG12后驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲，使之發(fā)出不同音調(diào)的聲音。</p><p><b>　　3.4元器件的選擇</b></p><p>　　選取標(biāo)稱值，即元件庫(kù)里所有的實(shí)際元件，按最接近的值選取。即：</p><p>　　R1= R2=</p><p>　　R3=

61、R4=</p><p>　　R5= R6=</p><p>　　R7= R8= </p><p>　　R9= R10=</p><p>　　C= C= </p><p>　　運(yùn)算放大器：LM324 二極管：2AP9，普通鍺、硅

62、二極管各一個(gè)</p><p>　　三極管：8050 萬(wàn)能板一塊、導(dǎo)線若干</p><p>　　3.5整體電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　聲調(diào)提示的邏輯電平測(cè)試器的整機(jī)電路</p><p>　　圖3-4為聲調(diào)提示的邏輯電平測(cè)試器的整機(jī)電路整機(jī)電路由三部分組成：輸入與邏輯判斷電路、音響產(chǎn)生電路、揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)電路

63、組成。</p><p>　　UI測(cè)試點(diǎn)的接入口，接入被測(cè)量，被測(cè)電壓與圖中U1、U2的基準(zhǔn)電壓比較，其中U1為高電平標(biāo)準(zhǔn)，U2為低電平標(biāo)準(zhǔn)。以上設(shè)計(jì)均為將U1設(shè)定為4V，U2設(shè)定為1,2V。此兩點(diǎn)的電壓采用的是分壓發(fā)控制，可采用可變式電阻分壓，即可控制不同標(biāo)準(zhǔn)電平。若以TTL (VCC：5V：VIH>=2V；VIL<=1.2V)電平為例，則設(shè)置U1=2V，U2=1.2V。通過(guò)控制此處即可控制該測(cè)試器的

64、測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　其中的音調(diào)產(chǎn)生電路主要產(chǎn)生對(duì)應(yīng)高低電平的兩種不同頻率的方波，方波的頻率與電平的高低無(wú)關(guān)，只于電路中充電、放電電路中的電阻、電容的大小有關(guān)，控制充放電電路中R、C的大小可以控制揚(yáng)聲器產(chǎn)生不同的音調(diào)。</p><p>　　該整機(jī)電路用到了四個(gè)LM324運(yùn)算放大器，剛好一片LM324集成運(yùn)放芯片。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)

65、總結(jié)</b></p><p>　　在這學(xué)期開(kāi)始，剛接觸電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）這本書，很多東西都是陌生的，不知道什么是二極管、三極管，不知道什么是運(yùn)算放大器，更不知道這些電子元器件組合起來(lái)會(huì)有什么用處。</p><p>　　但是通過(guò)一個(gè)學(xué)期的學(xué)期，對(duì)模電這部分知識(shí)有了初步的認(rèn)知。尤其在這次課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，感覺(jué)自己學(xué)到了不少東西。</p><p>　　這

66、次的課程設(shè)計(jì)給了我們一次實(shí)踐的機(jī)會(huì)。通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)讓我們對(duì)課本的理論知識(shí)有了更深一步的了解和理解，同時(shí)也提高了我們的自主創(chuàng)新和自我設(shè)計(jì)能力。</p><p>　　音調(diào)的產(chǎn)生是通過(guò)產(chǎn)生的方波和揚(yáng)聲器產(chǎn)生振動(dòng)，才發(fā)出聲音，這是我上網(wǎng)查過(guò)才知道的。同時(shí)，在不斷的查資料書籍中，我們知道了邏輯測(cè)試器的工作原理、輸入電路及判斷電路和原理、單調(diào)產(chǎn)生電路原理和揚(yáng)聲器的原理，再結(jié)合所學(xué)的模電知識(shí)，畫出了電路原理圖。在這次的設(shè)計(jì)

67、過(guò)程中我完成了對(duì)聲調(diào)提示的邏輯電平測(cè)試器的原理的熟悉，對(duì)各單元及整機(jī)電路的設(shè)計(jì)，以及電路中使用的元器的選型，同時(shí)在圖書管和電子數(shù)據(jù)庫(kù)中收集到大量的資料，給電路設(shè)計(jì)，元器件選型，以及后面寫論文提供足夠的參考材料。最后通過(guò)不斷的嘗試、計(jì)算和調(diào)試測(cè)出了電路中和各參數(shù)。</p><p>　　這次課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到了不少麻煩，大多數(shù)都是因?yàn)樽约浩綍r(shí)的學(xué)習(xí)不夠認(rèn)真，很多問(wèn)題考慮的不夠全面，計(jì)算不夠仔細(xì)。</p>

68、<p>　　麻煩多收獲也就越多，在這次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，學(xué)會(huì)了怎樣計(jì)算，怎樣分析電路。也對(duì)原來(lái)學(xué)習(xí)的知識(shí)查缺補(bǔ)漏。</p><p>　　體會(huì)到了自動(dòng)化專業(yè)人員需要的耐心和毅力還有過(guò)人的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)是多么重要，而自己又有不少欠缺。所以通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)督促自己以后一定要一絲不茍的學(xué)習(xí)。</p><p><b>　　致謝</b></p><p

69、>　　感謝這次課程設(shè)計(jì)中給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)，感謝自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室的老師和同學(xué)對(duì)我的課程設(shè)計(jì)提出了寶貴的意見(jiàn)和建議，感謝電子技術(shù)（模擬部分）老師對(duì)我們課程設(shè)計(jì)提出的幫助和耐心的講解。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]趙淑范，王憲偉編。電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)。[M]北京：清華大學(xué)出版社，2006年。第163--167頁(yè)。<

70、;/p><p>　　[2]黃永定編。電子實(shí)驗(yàn)綜合實(shí)訓(xùn)教程。[M]北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004年。第146--151頁(yè)。</p><p>　　[3]姚福安．電子電路設(shè)計(jì)與實(shí)踐．山東: 山東科學(xué)技術(shù)出版社,2002．133-145</p><p>　　[4]羅會(huì)昌．電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)．北京：中國(guó)科學(xué)科技大學(xué)出版社,2005．</p><

71、;p>　　[5]高吉祥主編。電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)。[M]北京：電子工業(yè)出版社，2005年。第89--94頁(yè)。</p><p>　　[6]畢滿清主編，電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)。[M]北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005年7月。第174--180頁(yè)</p><p>　　[7]楊志亮．Protel DXP電路原理圖設(shè)計(jì)技術(shù)．山西：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2002．65-96</p