三角波、方波振荡器制作与调试模电课设论文.doc

1、东北电力大学模电课程设计设计题目：1. 三角波、方波振荡器制作与调试 2. 红绿黄三色交通灯模拟器制作与调试 3触摸式延时熄灭灯的制作 目 录第一章 三角波、方波振荡器制作与调试31.1设计任务31.2总体设计方案31.3系统分析与设计31.4总电路图、元器件清单、仪器仪表清单71.4.1三角波、方波振荡器总电路图71.4.2元器件清单81.4.3仪器仪表清单81.5改进意见与收获体会81.5.1改进意见81.5.2收获体会8第2章 红绿黄三色交通灯模拟器制作与调试82.1设计任务82.2总体设计方案82.3系统分析与设计92.4.2元器件清单112.4.3仪器仪表清单112.5收获体会11第

2、三章 触摸式延时熄灭灯的制作123.1设计任务123.2总体设计方案123.3系统分析与设计133.4.1红绿黄三色交通灯模拟器总电路图143.4.2元器件清单143.4.3仪器仪表清单153.5收获体会153.6参考文献15第一章 三角波、方波振荡器制作与调试1.1设计任务设计一个三角波、方波振荡器，制作并调试。1.2总体设计方案该电路同时自激振荡产生一个三角波和一个方波，它自动启动并且没有锁死的问题。IC1是一个集成块，由反相输入积分比例运算电路构成，其压摆率由CT和RT决定。IC2是一个施密特触发器；IC1的输出电平在施密特触发器的磁滞电平之间斜升和下降，它的输出驱动另一个集成电路，通过

3、改变RT可使工作频率在1001范围内变化，只需三个电阻，一个电容和一只双运放，就能做成一个频率从0.1HZ到100KHZ的三角波和方波振荡器。其工作原理如图1-1所示。图1-1 三角波、方波振荡器制作与调试工作原理图1.3系统分析与设计IC1、IC2放大器都是741放大器。741放大器为运算放大器中最常被使用的一种，拥有反相向与非反相两输入端，由输入端输入欲被放大的电流或电压讯号，经放大后由输出端输出。放大器作动时的最大特点为需要一对同样大小的正负电源，其值由12Vdc至18Vdc不等，而一般使用15Vdc的电压。741运算放大器的外型与接脚配置分别如图1-2、1-3所示。图1-2 741运算

4、放大器外型图图1-3 741放大器输出入脚位图741运算放大器使用时需于7、4脚位供应一对同等大小的正负电源电压Vdc与Vdc，一旦于2、3脚位即两输入端间有电压差存在，压差即会被放大于输出端，唯Op放大器具有一特色，其输出电压值决不会大于正电源电压Vdc或小于负电源电压Vdc，输入电压差经放大后若大于外接电源电压Vdc至Vdc之范围，其值会等于Vdc或Vdc，故一般运算放大器输出电压均具有如图6之特性曲线，输出电压于到达Vdc和Vdc后会呈现饱和现象。图1-4 放大器输出入电压关系图施密特触发电路（简称）是一种波形整形电路，当任何波形的信号进入电路时，输出在正、负饱和之间跳动，产生方波或脉波

5、输出。不同于比较器，施密特触发电路有两个临界电压且形成一个滞后区，可以防止在滞后范围内之噪声干扰电路的正常工作。如遥控接收线路，传感器输入电路都会用到它整形。一般比较器只有一个作比较的临界电压，若输入端有噪声来回多次穿越临界电压时，输出端即受到干扰，其正负状态产生不正常转换，如图1-5所示。图1-5 (a)反相比较器 (b)输入输出波形施密特触发器如图1-6 所示，其输出电压经由R1 、R2 分压后送回到运算放大器的非反相输入端形成正反馈。因为正反馈会产生滞后（Hysteresis）现象，所以只要噪声的大小在两个临界电压（上临界电压及下临界电压）形成的滞后电压范围内，即可避免噪声误触发电路，如

6、表1-1 所示图1-6 (a)反相斯密特触发器(b)输入输出波形表1-1施密特触发器的滞后特性上临界电压VTH 下临界电压VTL滞后宽度（电压）VH VTL噪声VTH输入端信号I 上升到比VTH 大时，触发电路使O 转态输入端信号I 下降到比VTL 小时，触发电路使O 转态上、下临界电压差VH =VTH -VTL噪声在容许的滞 后宽度范围内，O 维持稳定状态我们利用施密特触发器将三角波变成方波，如图1-7所示。图1-7 施密特波形图1.4总电路图、元器件清单、仪器仪表清单1.4.1三角波、方波振荡器总电路图图1-8 三角波、方波振荡器总电路图1.4.2元器件清单IC1集成运放2个、电容、电阻等

7、。1.4.3仪器仪表清单直流稳压电源15Vdc 、示波器。1.5改进意见与收获体会1.5.1改进意见在输出端处可以加一个反相器，使输出波形更稳定，不易失真。1.5.2收获体会由于线路相对比较简单，所以接的比较顺利，但是调波形的时候遇到了一点小问题，不过最后在大家的努力下都解决了，为后两个设计增强了信心。第2章 红绿黄三色交通灯模拟器制作与调试2.1设计任务设计一组红绿黄三色交通灯模拟器，并制作与调试。2.2总体设计方案图2-1 红绿黄三色交通灯模拟器制作与调试工作原理图用它可以模拟十字路口的交通灯。通常红绿黄灯的变化是在红灯和绿灯变化中间加上一段黄灯，一般这个黄灯持续的时间比较短；本电路采用红

8、、绿、黄3种发光二极管，工作时可模拟十字路口交通灯“红、黄、绿、黄红、黄、绿、黄.”的规律循环变化；其中红灯持续30秒，黄灯持续10秒，绿灯持续50秒。为了达到这个结果，4017的计数脉冲的周期为10秒，在4017分配器的输出端经过或门电路的组合，红灯由3个连续的输出端通过或门驱动，绿灯由5个连续的输出端通过或门驱动，从而得到3种颜色的灯光既能按照指定的顺序发光，又能满足每一种颜色灯光要求的发光时间。其工作原理图如图2-1所示。2.3系统分析与设计十进制计数分频器4017，其内部由计数器及译码器两部分组成，由译码输出实现对脉冲信号的分配，整个输出时序就是O0、O1、O2、O9依次出现与时钟同步

9、的高电平，宽度等于时钟周期。4017有10个输出端（O0O9）和1个进位输出端O5-9。每输入10个计数脉冲， O5-9就可得到1个进位正脉冲，该进位输出信号可作为下一级的时钟信号。芯片有10个译码输出Q0Q9;MR为清零端,CP0和CPl是2个时钟输入端,三个输出端的控制. 0Y1Y2Y。每个译码输出一般处于低电平,且在时钟脉冲由低到高的上升沿输出高电平;每个高电平输出维持1个时钟周期;每输入10个时钟脉冲,输出一个进位脉冲,因而进位输出信号可作为下一级计数器的时钟信号.在清零输入端(R)加高电平或正脉冲时,只有输出端Q0为高电平,其余各输出端都为低电平0.图2-2 CD4017计数/分配器

10、的延迟电路图 CD4017输出高电平的顺序分别是、脚，故、脚的高电平使红灯发光30秒，脚的高电平使黄灯发光10秒，、脚使绿灯发光50秒，脚再次使黄灯发光10秒，从而可模拟十字路口交通灯“红、黄、绿、黄红、黄、绿、黄.”的规律循环变化。而这些彩灯的导通时间由与之相连的二极管的依次导通来实现。发光二极管是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；常简写为LED。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和

11、空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。4069的作用是6路反相器，有14根引脚，1输入2输出，其他类似3和4，5和6，8和9，10和11，12和13，7是vss，14是vcc 。CMOS反相器的输出端是由P-MOS与N-MOS构成的互补电路，从输出端到输入端用电阻构成反馈电路，输出端的直流电压为1/2Vcc,将微小交流信号通过电容+电阻的方式耦合到输入端，由于输入/输出电压的传输特性，就可以构成交流微小信号放大器。用三个反相器串联构成的放大器增益为10为db。2.4总电路图、元器件清单、仪器仪

12、表清单2.4.1红绿黄三色交通灯模拟器总电路图图2-3 红绿黄三色交通灯模拟器制作与调试的总电路图2.4.2元器件清单4069反相器、4017分配器、二极管、发光二极管、电容、电阻。2.4.3仪器仪表清单4.5V直流电源、开关等。2.5收获体会刚开始的时候调试的结果很不好，不是三个灯都不亮就是三个灯一起亮，后来仔细的检查了一下电路图， 原来是有一根线接错了，重新修改之后一下就调试成功了。第三章 触摸式延时熄灭灯的制作3.1设计任务设计一个触摸式延时熄灭灯，并制作与调试。3.2总体设计方案触摸式延时熄灭灯，平时将灯放于床头，夜里需要照明时，只要触摸灯具外壳的金属片，小灯就会发光，4分钟后又自动熄

13、灭，为人们的生活提供便利。220V交流电经C1降压，V1、V2构成全波整流电路，C2滤波，型号7805的三端稳压管，输出电压为+5V，NE555与外围元件一起组成单稳定时电路。夜里需要照明时，触摸一下金属片M，人体感应的杂波信号正半周使三级管VT导通，灯泡H发光照明。NE555的3脚输出高电平后，直流电源通过R4向C4充电，经过一段时间，NE555的6脚变为高电位使电路复位，3脚变为低电平使V3截止，灯泡H熄灭。按图1数据，每触摸一次M，灯泡H发光约4分钟自动熄灭。其工作原理图如图3-1所示。图3-1 触摸式延时熄灭灯的制作的工作原理图3.3系统分析与设计555时基电路是一种双极型的时基集成电

14、路，工作电源为45v18v，输出电平可与TTL、CMOS和HLT逻辑电路兼容，输出电流为200mA，工作可靠，使用简便而且成本低，可直接推动扬声器、电感等低阻抗负载，还可以在仪器仪表、自动化装置及各种电器中作定时及时间延迟等控制，可构成单稳态触发器、无稳态多谐振荡器、脉冲发生器、防盗报警器、电压监视器等电路，应用及其广泛。下图是NE555的图片。图3-2 NE5553.3.1 555定时器组成框图555定时器的图形符号及管脚图如图3-3所示，其中管脚1是公共端，管脚2为触发端，管脚3为输出端，管脚4为复位端，管脚5是控制电压输入端，管脚6为阈值端，管脚7是内部三极管的放电端，管脚8是电源端。

15、图3-3 555定时器管脚图3.4总电路图、元器件清单、仪器仪表清单3.4.1红绿黄三色交通灯模拟器总电路图图3-4触摸式延时熄灭灯的制作的总电路图3.4.2元器件清单9013BJT、7805三端稳压管、二极管、NE555、MAC97A6、红色灯泡、电容、电阻等。3.4.3仪器仪表清单220V火线、零线。3.5收获体会刚开始调试的时候，只要一接上电源，不需要触摸灯泡就亮了，后来经过反复调试终于调试成功了，在这个过程中也加深了我对555定时器的了解，让我获益匪浅。这次课设让我把理论和实践结合起来，增强了学习兴趣。3.6参考文献1 康华光.电子技术基础（数字部分）M.第五版.北京：高等教育出版社，2006.414-4242 王立欣，杨春玲.电子技术实验与课程设计M.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2003.98-993 陶桓奇，张小华，彭其胜.模拟电子技术M. 武汉：华中科技大学出版社，2007.170-23015