數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書2011.1目 錄數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱2電子電路的設(shè)計(jì)基本步驟4電子電路設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫5數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱使用手冊(cè)6實(shí)驗(yàn)一 組合邏輯電路的設(shè)計(jì)與測(cè)試7實(shí)驗(yàn)二 觸發(fā)時(shí)序電路設(shè)計(jì)與調(diào)試8實(shí)驗(yàn)三 脈沖波形產(chǎn)生電路設(shè)計(jì)與調(diào)試9實(shí)驗(yàn)四 da、ad轉(zhuǎn)換器15實(shí)驗(yàn)五 3 12 位直流數(shù)字電壓表的組裝與調(diào)試21實(shí)驗(yàn)六 數(shù)字頻率計(jì)26附錄a:29一集成邏輯電路的連接和驅(qū)動(dòng)29二使用門電路產(chǎn)生脈沖信號(hào) 自激多諧振蕩器31三上拉電阻的作用34附錄b:35一74. 40. 45系列功能簡(jiǎn)介35二集成電路的檢測(cè)常識(shí)47三集成電路的檢測(cè)方法49四怎樣拆卸集成電路塊50數(shù)字電路

2、實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱課程名稱：數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì) 課程編號(hào)： 05020290英文名稱：digital circuit experiment and course design 課程性質(zhì)：必修 課程學(xué)時(shí)： 32 實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：32實(shí)驗(yàn)課開(kāi)課學(xué)期：5面向?qū)I(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮腿蝿?wù) 數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)屬于數(shù)字電路課程理論聯(lián)系實(shí)際的實(shí)驗(yàn)課程。目的是使學(xué)生通過(guò)該實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)進(jìn)一步加深對(duì)理論課程的理解，掌握數(shù)字電路設(shè)計(jì)的基本技能、熟練掌握數(shù)字信號(hào)的測(cè)量方法；通過(guò)該實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。努力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。二、 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本要求本實(shí)驗(yàn)課程主

3、要以常規(guī)的ttl、cmos小規(guī)模數(shù)字電路器件為基礎(chǔ)，通過(guò)本實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生能夠：1熟練掌握組合邏輯的測(cè)量方法與設(shè)計(jì)方法，了解組合邏輯電路的典型應(yīng)用。2熟練掌握基本的時(shí)序邏輯的測(cè)量方法和設(shè)計(jì)，了解時(shí)序邏輯電路的典型應(yīng)用。3基本掌握數(shù)字電路的綜合應(yīng)用。三、 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目基本情況實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，12學(xué)時(shí)，學(xué)生可以根據(jù)所學(xué)內(nèi)容，自擬實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，完成方案設(shè)計(jì)，實(shí)際電路搭建、調(diào)試，對(duì)有能力的同學(xué)，提供上機(jī)仿真及實(shí)際焊接電路的條件；課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)， 20學(xué)時(shí)，學(xué)生可以根據(jù)所學(xué)內(nèi)容，自擬實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，完成方案設(shè)計(jì)、開(kāi)題報(bào)告，調(diào)試，設(shè)計(jì)總結(jié)答辯。有興趣的同學(xué)可以繪制原理圖及印刷電路板圖，并進(jìn)行電路仿真，實(shí)際電路焊接，調(diào)試

4、完成設(shè)計(jì)任務(wù)，提交總結(jié)報(bào)告。1、必做實(shí)驗(yàn)序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱內(nèi)容提要實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)類型實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)1組合邏輯電路設(shè)計(jì)與調(diào)試編碼、譯碼等邏輯電路設(shè)計(jì)與調(diào)試 3設(shè)計(jì)電學(xué)中心2觸發(fā)時(shí)序電路設(shè)計(jì)與調(diào)試觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器、移位寄存器應(yīng)用電路與調(diào)試 5設(shè)計(jì)電學(xué)中心3脈沖波形產(chǎn)生電路設(shè)計(jì)與調(diào)試振蕩器、單穩(wěn)電路，555時(shí)基電路及其應(yīng)用設(shè)計(jì)與調(diào)試4設(shè)計(jì)電學(xué)中心2、 選做實(shí)驗(yàn)序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱內(nèi)容提要實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)類型實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)1數(shù)字萬(wàn)用表設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)用于測(cè)量電壓、電流、電阻、功率等20綜合電學(xué)中心2自擬實(shí)驗(yàn)題目利用所學(xué)數(shù)字電路知識(shí)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)功能并調(diào)試成功20綜合電學(xué)中心四、考核方式考核采用，平時(shí)實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)占總成績(jī)的80，實(shí)驗(yàn)報(bào)告占成績(jī)

5、的20。1. 平時(shí)實(shí)驗(yàn)主要考察學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)難易程度、電路連接調(diào)試、問(wèn)題解決的能力，是否能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求。2. 開(kāi)題報(bào)告情況，設(shè)計(jì)總結(jié)答辯情況。3. 實(shí)驗(yàn)報(bào)告主要考察學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)涉及的理論知識(shí)的掌握，對(duì)實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)論和現(xiàn)象是否能夠正確理解和分析，并能夠合理的解釋實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題，正確判斷實(shí)驗(yàn)的成功、失敗。五、實(shí)驗(yàn)教材或?qū)嶒?yàn)指導(dǎo)書 教材名稱 作者 出版社 出版日期 數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 孟宇 2005 電子電路的設(shè)計(jì)基本步驟1、 明確設(shè)計(jì)任務(wù)要求： 充分了解設(shè)計(jì)任務(wù)的具體要求如性能指標(biāo)、內(nèi)容及要求，明確設(shè)計(jì)任務(wù)。 2、 方案選擇： 根據(jù)掌握的知識(shí)和資料，針對(duì)設(shè)計(jì)提出的任務(wù)、要求和條件

6、，設(shè)計(jì)合理、可靠、經(jīng)濟(jì)、可行的設(shè)計(jì)框架，對(duì)其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，做到心中有數(shù)。 3、 根據(jù)設(shè)計(jì)框架進(jìn)行電路單元設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和器件選擇： 具體設(shè)計(jì)時(shí)可以模仿成熟的電路進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，注意信號(hào)之間的關(guān)系和限制；接著根據(jù)電路工作原理和分析方法，進(jìn)行參數(shù)的估計(jì)與計(jì)算；器件選擇時(shí)，元器件的工作、電壓、頻率和功耗等參數(shù)應(yīng)滿足電路指標(biāo)要求，元器件的極限參數(shù)必須留有足夠的裕量，一般應(yīng)大于額定值的1.5倍，電阻和電容的參數(shù)應(yīng)選擇計(jì)算值附近的標(biāo)稱值。 4、 電路原理圖的繪制： 電路原理圖是組裝、焊接、調(diào)試和檢修的依據(jù)，繪制電路圖時(shí)布局必須合理、排列均勻、清晰、便于看圖、有利于讀圖；信號(hào)的流向一般從輸入端或信號(hào)源畫起

7、，由左至右或由上至下按信號(hào)的流向依次畫出各單元電路，反饋通路的信號(hào)流向則與此相反；圖形符號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)，并加適當(dāng)?shù)臉?biāo)注；連線應(yīng)為直線，并且交叉和折彎應(yīng)最少，互相連通的交叉處用圓點(diǎn)表示，地線用接地符號(hào)表示。 電子電路設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)報(bào)告主要包括以下幾點(diǎn)： 1 課題名稱 2 內(nèi)容摘要 3 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 4 比較和選擇的設(shè)計(jì)方案 5 單元電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和器件選擇 6 畫出完整的電路圖。并說(shuō)明電路的工作原理 7 組裝調(diào)試的內(nèi)容，如使用的主要儀器和儀表、調(diào)試電路的方法和技巧、測(cè)試的數(shù)據(jù)和波形并與計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較分析、調(diào)試中出現(xiàn)的故障、原因及排除方法 8 總結(jié)設(shè)計(jì)電路的特點(diǎn)和方案的優(yōu)缺點(diǎn)，指出

8、課題的核心及實(shí)用價(jià)值，提出改進(jìn)意見(jiàn)和展望 9 列出元器件清單 10 列出參考文獻(xiàn) 11 收獲、體會(huì) 實(shí)際撰寫時(shí)可根據(jù)具有情況作適當(dāng)調(diào)整。數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱使用手冊(cè)1. 信號(hào)源：面板上有五個(gè)頻率輸出點(diǎn)，分別為1mhz、100khz、10khz、1khz、1hz可用作信號(hào)源。 2. 指示燈：l0l11十二個(gè)指示燈可作為輸出指示，當(dāng)輸出為高電平時(shí)紅燈亮，當(dāng)輸出為低電平時(shí)綠燈亮。3. 數(shù)碼管：板上共有數(shù)碼管六個(gè)，其對(duì)應(yīng)的輸入為8421碼的數(shù)據(jù)線，分別為dx、cx、bx、ax下標(biāo)分別對(duì)應(yīng)六個(gè)數(shù)碼管，數(shù)碼管為共陰極，對(duì)應(yīng)的公共端為ledx，將ledx接地對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管點(diǎn)亮，用dx、cx、bx、ax進(jìn)行編碼，得到

9、從“09”的顯示4. 單脈沖：板上有單脈沖輸出端分別為p+、p-,當(dāng)按下相應(yīng)按鍵時(shí)p+由低變高，p-由高變低。5. 電源：除+5v電源外，在箱子的正上方有兩個(gè)可調(diào)電源輸出端口。分別在+5+15及-5-15范圍內(nèi)可調(diào)。6. 開(kāi)關(guān)：在箱子的右下方有k0k11十二個(gè)撥動(dòng)開(kāi)關(guān)。撥下輸出低電平，撥上輸出高電平。實(shí)驗(yàn)一 組合邏輯電路的設(shè)計(jì)與測(cè)試l 目的：掌握單元電路、組合邏輯電路的設(shè)計(jì)、及其測(cè)試方法l 使用中、小規(guī)模集成電路來(lái)設(shè)計(jì)組合電路是最常見(jiàn)的邏輯電路。設(shè)計(jì)組合電路的一般步驟是 (1)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，列出真值表。 (2)用卡諾圖或代數(shù)化簡(jiǎn)法求出最簡(jiǎn)的邏輯表達(dá)式。 (3)根據(jù)邏輯表達(dá)式，畫出邏輯圖，

10、用標(biāo)準(zhǔn)器件構(gòu)成電路。(4)最后，用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性。l 必須使用器件：全加器、譯碼器、編碼器、數(shù)碼顯示器、選擇器、門電路等l 設(shè)計(jì)內(nèi)容參考： 1設(shè)計(jì)一個(gè)四人無(wú)棄權(quán)表決電路(多數(shù)贊成則提案通過(guò))本設(shè)計(jì)要求采用四2輸入與非門實(shí)現(xiàn)。 要求按本文所述的設(shè)計(jì)步驟進(jìn)行，直到測(cè)試電路邏輯功能符合設(shè)計(jì)要求為止。 2. 設(shè)計(jì)一個(gè)保險(xiǎn)箱的數(shù)字代碼鎖，該鎖有規(guī)定的地代碼a、b、c、d的輸入端和一個(gè)開(kāi)箱鑰匙孔信號(hào)e的輸入端，鎖的代碼由實(shí)驗(yàn)者自編(例如1001)。當(dāng)用鑰匙開(kāi)箱時(shí)，如果輸入代碼符合該鎖設(shè)定的代碼，保險(xiǎn)箱被打開(kāi)，如果不符，電路將發(fā)出報(bào)警信號(hào)。要求使用最少的與非門來(lái)實(shí)現(xiàn)，檢測(cè)并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 提示：實(shí)驗(yàn)

11、時(shí)鎖被打開(kāi)，用實(shí)驗(yàn)箱上的繼電器吸合與led發(fā)光二極管點(diǎn)亮表示；在未按規(guī)定按下開(kāi)關(guān)鍵時(shí)，防盜蜂鳴器響。3設(shè)計(jì)一個(gè)對(duì)兩個(gè)兩位無(wú)符號(hào)的二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行比較的電路；根據(jù)第一個(gè)數(shù)是否大于、等于、小于第二個(gè)數(shù)，使相應(yīng)的三個(gè)輸出端中的一個(gè)輸出為“1”。 4. 用多片74ls138組合成一個(gè)四線一十六線譯碼器，自擬實(shí)驗(yàn)線路，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和記錄。5二一十進(jìn)制譯碼器，選取二一十進(jìn)制譯碼器cd4028，將自定義的二進(jìn)制數(shù)譯成十進(jìn)制數(shù)，自擬實(shí)驗(yàn)線路，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和記錄。l 1-3任選其一必做，2-4任選其一必做，自擬題目選作。l 預(yù)習(xí)要求根據(jù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)要求先設(shè)計(jì)單元電路，然后再組合電路，并根據(jù)所給的標(biāo)準(zhǔn)器件畫出邏輯圖。l 報(bào)告要求

12、 參考設(shè)計(jì)報(bào)告撰寫規(guī)范，根據(jù)具有情況作適當(dāng)調(diào)整。 實(shí)驗(yàn)二 觸發(fā)時(shí)序電路設(shè)計(jì)與調(diào)試l 目的：掌握基本rs、jk、d和t觸發(fā)器的邏輯功能，掌握集成觸發(fā)器的使用方法和邏輯功能的測(cè)試方法。熟悉觸發(fā)器之間相互轉(zhuǎn)換的方法。掌握中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器的使用方法及功能測(cè)試方法，熟悉移位寄存器的應(yīng)用一構(gòu)成串行累加器和環(huán)形計(jì)數(shù)器l 必須使用器件：觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器、分頻器、移位寄存器、數(shù)碼顯示器、門電路等l 設(shè)計(jì)內(nèi)容參考： 1. 掌握中規(guī)模4位移位寄存器邏輯功能及使用方法， 2. 熟悉集成時(shí)序脈沖分配器的使用方法及其應(yīng)用，3. 三位數(shù)累加運(yùn)算， 4運(yùn)用集成計(jì)數(shù)器構(gòu)成1n分頻器。 l 1-2任選其一必做； 3-4任選其一必做

13、。或自擬題目。l 預(yù)習(xí)要求根據(jù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)要求先設(shè)計(jì)單元電路，然后再組合電路，并根據(jù)所給的標(biāo)準(zhǔn)器件畫出邏輯圖。l 報(bào)告要求 參考設(shè)計(jì)報(bào)告撰寫規(guī)范，根據(jù)具有情況作適當(dāng)調(diào)整。實(shí)驗(yàn)三 脈沖波形產(chǎn)生電路設(shè)計(jì)與調(diào)試l 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1熟悉555型集成時(shí)基電路的電路結(jié)構(gòu)、工作原理及其特點(diǎn)， 2. 掌握555型集成時(shí)基電路的基本應(yīng)用l 實(shí)驗(yàn)原理 集成時(shí)基電路稱為集成定時(shí)器，是一種數(shù)字、模擬混合型的中規(guī)模集成電路，其應(yīng)用十分廣泛。它是一種產(chǎn)生時(shí)間延遲和多種脈沖信號(hào)的電路，由于內(nèi)部電壓標(biāo)準(zhǔn)使用了三個(gè)5k電阻，故取名555電路。其電路類型有雙極型和cmos型兩大類，二者的結(jié)構(gòu)與工作原理類似。幾乎所有的雙極型產(chǎn)品型號(hào)最后的

14、三位數(shù)碼都是555或556；所有的cmos產(chǎn)品型號(hào)最后四位數(shù)碼都是7555或7556，二者的邏輯功能和引腳排列完全相同，易于互換。555和7555是單定時(shí)器。556和7556是雙定時(shí)器。雙極型的電源電壓vcc+5- +15，輸出的最大電流可達(dá)200ma，cm03型的電源電壓為+3- +18v。 1555電路的工作原理 555電路的內(nèi)部電路方框圖如圖151所示。它含有兩個(gè)電壓比較器，一個(gè)基本rs觸發(fā)器，一個(gè)放電開(kāi)關(guān)管t，比較器的參考電壓由三只5k的電阻器構(gòu)成分壓器提供。它們分別使高電平比較器a1的同相輸入端和低電平比較器a2的反相輸入端的參考電平為2/3vce和1/3vcc。a1與a2的輸出端控

15、制rs觸發(fā)器狀態(tài)和放電管開(kāi)關(guān)狀態(tài)。當(dāng)輸入信號(hào)自6腳，即高電平觸發(fā)輸入并超過(guò)參考電平2/3vcc時(shí)，觸發(fā)器復(fù)位，555的輸出端3腳輸出低電平，同時(shí)放電開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通；當(dāng)輸入信號(hào)自2腳輸入并低于1/3vcc時(shí)，觸發(fā)器置位，555的3腳輸出高電平，同時(shí)放電開(kāi)關(guān)管截止。 rd復(fù)位端，當(dāng)rd0，555輸出低電平。平時(shí)rd端開(kāi)路或接vcc。vc是控制電壓端(5腳)，平時(shí)輸出2/3vcc作為比較器a1的參考電平，當(dāng)5腳外接一個(gè)輸入電壓，即改變了比較器的參考電平，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出的另一種控制，在不接外加電壓時(shí)，通常接一0.01f的電容器到地，起濾波作用，以消除外來(lái)的干擾，以確保參考電平的穩(wěn)定。t為放電管，當(dāng)t導(dǎo)通時(shí)

16、，將給接于7腳的電容器提供低阻放電通路。555定時(shí)器主要是與電阻、電容構(gòu)成充放電電路，并由兩個(gè)比較器來(lái)檢測(cè)電容器上的電壓，以確定輸出電平的高低和放電開(kāi)關(guān)的通斷。這就很方便地構(gòu)成從微秒到數(shù)十分針的延時(shí)電路，可方便地構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，多諧振蕩器，施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生或波形變換電路。圖151 555定時(shí)器內(nèi)部框圖及引腳排列2. 555定時(shí)器的典型應(yīng)用(1) 構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器圖152(a)為由555定時(shí)器和外接定時(shí)元件r、c構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。觸發(fā)電路由c1、rl、d構(gòu)成，其中d為嵌位二極管，穩(wěn)態(tài)時(shí)555電路輸入端處于電源電平，內(nèi)部放電開(kāi)關(guān)管t導(dǎo)通，輸出端輸出低電平，當(dāng)有一個(gè)外部負(fù)脈沖觸發(fā)信號(hào)經(jīng)cl

17、加到2端。并使2端電位瞬時(shí)低于1/3vcc，低電平比較器動(dòng)作，單穩(wěn)態(tài)電路即開(kāi)始一個(gè)暫態(tài)過(guò)程，電容c開(kāi)始充電，vc按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)。當(dāng)vc充電到2/3vcc時(shí)，高電平比較器動(dòng)作，比較器a1翻轉(zhuǎn)，輸出vo從高電平返回低電平，放電開(kāi)關(guān)管t重新導(dǎo)通，電容c上的電荷很快經(jīng)放電開(kāi)關(guān)管放電，暫態(tài)結(jié)束，恢復(fù)穩(wěn)態(tài)，為下個(gè)觸發(fā)脈沖的來(lái)到作好準(zhǔn)備。波形圖如圖152(b)所示。 暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間tw(即為延時(shí)時(shí)間)決定于外接元件r、c的大小。 tw1.1rc 通過(guò)改變r(jià)、c的大小，可使延時(shí)時(shí)間在幾個(gè)微秒到幾十分鐘之間變化。當(dāng)這種單穩(wěn)態(tài)電路作為計(jì)時(shí)器時(shí)，可直接驅(qū)動(dòng)小型繼電器，并可以使用復(fù)位端(4腳)接地的方法來(lái)中止暫態(tài)，

18、重新計(jì)時(shí)。此外尚須用一個(gè)續(xù)流二極管與繼電器線圈并接，以防繼電器線圈反電勢(shì)損壞內(nèi)部功率管。圖152 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 (2)構(gòu)成多諧振蕩器如圖153(a)所示由555定時(shí)器和外接元件r1、r2、c構(gòu)成多諧振蕩器，腳2與腳6直接相連。電路沒(méi)有穩(wěn)態(tài)，僅存在兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，電路亦不需要外加觸發(fā)信號(hào)，利用電源通過(guò)r1、r2向c充電，以及c通過(guò)r2向放電端ct放電，使電路產(chǎn)生振蕩。電容c在1/3vcc和2/3vcc之間充電和放電，其波形如圖153(b)所示。輸出信號(hào)的時(shí)間參數(shù)是ttwl+tw2，twl0.7(r1十r2)c，tw20.7r2c。555電路要求rl與r2均應(yīng)大于或等于1k，但r1+r2應(yīng)小于或等于3

19、.3m。 外部元件的穩(wěn)定性決定了多諧振蕩器的穩(wěn)定性，555定時(shí)器配以少量的元件即可獲得較高精度的振蕩頻率和具有較強(qiáng)的功率輸出能力。因此這種形式的多諧振蕩器應(yīng)用很廣。圖153 多諧振蕩器(3)組成占空比可調(diào)的多諸振蕩器 電路如圖154所示，它比圖153所示電路增如了一個(gè)電位器和兩個(gè)導(dǎo)引二極管。d1、d2用來(lái)決定電容充、放電電流流經(jīng)電阻的途徑(充電時(shí)d1導(dǎo)通，d2截止；放電時(shí)d2導(dǎo)通，d1截止。 占空比 q=twl/(tw1+tw2)0.7rac/0.7c(ra+rb)=ra/(ra+rb)可見(jiàn)，若取rarb電路即可輸出占空比為50的方波信號(hào)。圖15-4 占空比可調(diào)的多諧振蕩器(4)組成占空比連續(xù)

20、可調(diào)并能調(diào)節(jié)振蕩頻率的多諧振蕩器 電路如圖155所示。對(duì)c1充電時(shí)，充電電流通過(guò)r1、d1、w2和w1；放電時(shí)通過(guò)w1、w2、d2、r2。當(dāng)rlr2、w2調(diào)至中心點(diǎn)，因充放電時(shí)間基本相等，其占空比約為50，此時(shí)調(diào)節(jié)w1僅改變頻率，占空比不變。如w2調(diào)至偏離中心點(diǎn)，再調(diào)節(jié)w1，不僅振蕩頻率改變，而且對(duì)占空比也有影響。wl不變，調(diào)節(jié)w2，僅改變占空比，對(duì)頻率無(wú)影響。因此，當(dāng)接通電源后，應(yīng)首先調(diào)節(jié)w1使頻率至規(guī)定值，再調(diào)節(jié)w2，以獲得需要的占空比。若頻率調(diào)節(jié)的范圍比較大，還可以用波段開(kāi)關(guān)改變c1的值。 電路如圖156所示，只要將腳2、6連在一起作為信號(hào)輸入端，即得到施密特觸發(fā)器。圖157示出了vc，

21、vi和vo的波形圖。 設(shè)被整形變換的電壓為正弦波vc，其正半波通過(guò)二極管d同時(shí)加到555定時(shí)器的2腳和6腳，得vi為半波整流波形。當(dāng)vi上升到2/3vcc時(shí)，vo從高電平翻轉(zhuǎn)為低電平；當(dāng)vi下降到1/3vcc時(shí)，vo又從低電平翻轉(zhuǎn)為高電平。圖155 占空比與頻率均可調(diào)的多諧振蕩器(5)組成施密特觸發(fā)器圖15-6 施密特觸發(fā)器 電路的電壓傳輸特性曲線如圖158所示。 回差電壓 v2/3vcc- 1/3vcc=1/3vccl 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件 1+5v直流電源 2雙蹤示波器 3連續(xù)脈沖源 4單次脈沖源 5.信號(hào)源 6數(shù)字頻率計(jì) 70-l指示器 8555、2ckl32 9電位器 電阻 電容若干 l 實(shí)

22、驗(yàn)內(nèi)容1 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器圖157 波形變換圖 圖158 電壓傳輸特性 2多諧振蕩器 按典型電路圖接線，用雙蹤示波器觀測(cè)波形，測(cè)定頻率。 組成占空比為50的方波信號(hào)發(fā)生器。觀測(cè)vc，vo波形，測(cè)定波形參數(shù)。 3施密特觸發(fā)器 按圖156接線，輸入信號(hào)由音頻信號(hào)源提供，預(yù)先調(diào)好vi的頻率為lkhz，接通電源，逐漸加大vc的幅度，觀測(cè)輸出波形，測(cè)繪電壓傳輸特性，算出回差電壓u。 4利用555定時(shí)器設(shè)計(jì)制作一只觸摸式開(kāi)關(guān)定時(shí)控制器，每當(dāng)用手觸摸一次，電路即輸出一個(gè)正脈沖寬度為10s的信號(hào)。試搭出電路并測(cè)試電路功能。 5模擬聲響電路 按圖159接線，組成兩個(gè)多諧振蕩器，調(diào)節(jié)定時(shí)元件，使i輸出較低頻率，為高頻

23、振蕩器，連好線，接通電源，試聽(tīng)音響效果。調(diào)換外接阻容元件，再試聽(tīng)音響效果。圖159 模擬聲響電路l 實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求1. 復(fù)習(xí)有關(guān)555定時(shí)器的工件原理及其應(yīng)用。 2. 擬定實(shí)驗(yàn)中所需的數(shù)據(jù)、波形表格。 3如何用示波器測(cè)定施密特觸發(fā)器的電壓傳輸特性曲線? 4. 核定各次實(shí)驗(yàn)的步驟和方法。 l 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 參考設(shè)計(jì)報(bào)告撰寫規(guī)范，根據(jù)具有情況作適當(dāng)調(diào)整。實(shí)驗(yàn)四 da、ad轉(zhuǎn)換器l 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1了解ad和da轉(zhuǎn)換器的基本工作原理和基本結(jié)構(gòu) 2. 掌握大規(guī)模集成ad和da轉(zhuǎn)換器的功能及其典型應(yīng)用l 實(shí)驗(yàn)原理 在數(shù)字電子技術(shù)的很多應(yīng)用場(chǎng)合往往需要把模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，稱模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ad轉(zhuǎn)換器，簡(jiǎn)稱adc)；或

24、把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，稱為數(shù)模轉(zhuǎn)換器(da轉(zhuǎn)換器，簡(jiǎn)稱dac)。完成這種轉(zhuǎn)換的線路有多種，特別是單片大規(guī)模集成ad、da問(wèn)世，為實(shí)現(xiàn)上述的轉(zhuǎn)換提供了極大的方便。使用者可借助于手冊(cè)提供的器件性能指標(biāo)及典型應(yīng)用電路，即可正確使用這些器件。本實(shí)驗(yàn)將采用大規(guī)模集成電路dac0832實(shí)現(xiàn)da轉(zhuǎn)換，adc0809實(shí)現(xiàn)ad轉(zhuǎn)換。 1da轉(zhuǎn)換器dac0832dac0832是采用cm0s工藝制成的單片電流輸出型8位數(shù)模轉(zhuǎn)換器。器件的核心部分采用倒t型電阻網(wǎng)絡(luò)的8位da轉(zhuǎn)換器，如圖171所示。它是由倒t型r2r電阻網(wǎng)絡(luò)、模擬開(kāi)關(guān)、運(yùn)算放大器和參考電壓vref四部分組成。運(yùn)算的輸出電壓為 v。vref rf/2nr

25、(dn-12n-1dn-22n-2d020) 由上式可見(jiàn)，輸出電壓v。與輸入的數(shù)字量成正比，這就實(shí)現(xiàn)了從數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換。 一個(gè)8位的da轉(zhuǎn)換器，它有8個(gè)輸入端，每個(gè)輸入端是8位二進(jìn)制數(shù)的一位，有一個(gè)模擬輸出端，輸入可有28256個(gè)不同的二進(jìn)制組態(tài)，輸出為256個(gè)電壓之一，即輸出電壓不是整個(gè)電壓范圍內(nèi)任意值，而只能是256個(gè)可能值。圖171倒t型電阻網(wǎng)絡(luò)da轉(zhuǎn)換電路圖172 dac0832單片da轉(zhuǎn)換器邏輯框圖和引腳排列dod7：數(shù)字信號(hào)輸入端 ile：輸入寄存器允許，高電平有效 cs：片選信號(hào)，低電平有效 wr1：寫信號(hào)1，低電平有效 xfer：傳送控制信號(hào)，低電平有效 wr2：寫信號(hào)2

26、，低電平有效 iout1，iout2：dac電流輸出端 rfb：反饋電阻，是集成在片內(nèi)的外接運(yùn)放的反饋電阻 vref：基準(zhǔn)電壓(-10一10)v vcc：電源電壓(+5一+15)v agnd：模擬地、ngnb：數(shù)字地可接在一起使用dac0832輸出的是電流，要轉(zhuǎn)換為電壓，還必須經(jīng)過(guò)一個(gè)外接的運(yùn)算放大器，實(shí)驗(yàn)線路如圖173展示。2ad轉(zhuǎn)換器adc0809adc0809是采用cnos工藝制成的單片8位8通道逐次漸近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其引腳排列如圖17-4所示。 in0in7：8路模擬信號(hào)輸入端 a2、a1、ao：地址輸入端 ale：地址鎖存允許輸入信號(hào)，在此腳施加正脈沖，上升沿有效，此時(shí)鎖存地址碼，從

27、而選通相應(yīng)的模擬信號(hào)通道，以便進(jìn)行ad轉(zhuǎn)換。圖173 da轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)線路start：?jiǎn)?dòng)信號(hào)輸入端，應(yīng)在此腳施加正脈沖，當(dāng)上升沿到達(dá)時(shí)，內(nèi)部逐次逼近寄存器復(fù)位，在下降沿到達(dá)后，開(kāi)始ad轉(zhuǎn)換過(guò)程。 ecc：轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出信號(hào)(轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志)，高電平有效。 0e：輸入允許信號(hào)，高電平有效。 clock(cp)：時(shí)鐘信號(hào)輸入端，外接時(shí)鐘頻率一般為640khz。 vcc：+5v單電源供電 vref(+)、vref(-)：基準(zhǔn)電壓的正極、負(fù)極。一般vref(+)接+5v電原，vref(-)接地。d7do：數(shù)字信號(hào)輸出端圖17-4 adc0809引腳排列 8路模擬開(kāi)關(guān)由a2、a1、ao三地址輸入端選通8路模擬

28、信號(hào)中的任何一路進(jìn)行ad轉(zhuǎn)換，地址譯碼與模擬輸入通道的選通關(guān)系如表171所示。 表171被選模擬通道in0in1in2in3in4in5in6in7地址a200001111a100110011a001010101l 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及器件 1+5v、+15v直流電源 2雙蹤示波器 3連續(xù)脈沖源 4邏輯電平開(kāi)關(guān) 5. 01指示器 6直流數(shù)字電壓表 7. dac0832 adc0809 cd4024 a741 電位器、電阻、電容若干l 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1由cd4024與r2r倒t型網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)da變換，線路如圖175鎖示。cp接單次脈沖源，vo接直流數(shù)字電壓表。圖175 由cd4024與r2r組成的da轉(zhuǎn)換電路接通

29、電源，利用r0、co的清零，使cd4024清零。 每送一個(gè)單次脈沖，測(cè)量一次v。，記錄之。 2按圖173接線，dod7接至邏輯開(kāi)關(guān)的輸出插口，輸出端v0接直流數(shù)字電壓表。 (1)令dod7全置零，調(diào)節(jié)運(yùn)放的電位器使a741輸出為零。 (2)按表172所列的輸入數(shù)字信號(hào)，用數(shù)字電壓表到量運(yùn)放的輸出電壓uo，并將測(cè)量結(jié)果填入表中。 表172輸出模擬量v0（v）d7d6d5d4d3d2d1d0vcc=+5vvcc=+12v00000000000000010000001000000100000010000001000000100000010000001000000011111111圖176 adc08

30、09實(shí)驗(yàn)線路 3按圖176接線，變換結(jié)果dod7接led指示器輸入插口，cp時(shí)鐘脈沖由脈沖信號(hào)源提供，f1khz。aoa2地址端“0”電平接地，“1”電平通過(guò)1k電阻接+5v電源。按表173的要求觀察，記錄inoin7八路模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換結(jié)果，并將結(jié)果換算成十進(jìn)制數(shù)表示的電壓值，并與數(shù)字電壓表實(shí)測(cè)的各路輸入電壓值進(jìn)行比較，分析誤差原因。l 實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求 1. 復(fù)習(xí)ad、da轉(zhuǎn)換的工作原理 2. 熟悉adc0809、dac0832各引腳功能，使用方法。 3繪好完整的實(shí)驗(yàn)線路和所需的實(shí)驗(yàn)記錄表格 4擬定各個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的具體實(shí)驗(yàn)方案表173被選模擬通道輸 入模擬量地 址輸出模擬量invi(v)a2a1a

31、0d7d6d5d4d3d2d1d0十進(jìn)制in04.50 0 0in14.00 0 1in23.50 1 0in33.00 1 1in42.51 0 0in52.01 0 1in61.51 1 0in71.01 1 1l 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 參考設(shè)計(jì)報(bào)告撰寫規(guī)范，根據(jù)具有情況作適當(dāng)調(diào)整。實(shí)驗(yàn)五 3 12 位直流數(shù)字電壓表的組裝與調(diào)試（參考設(shè)計(jì)）l 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解雙積分式ad轉(zhuǎn)換器的工作原理2熟悉3 12 位a/d轉(zhuǎn)換器cd14433的性能及其引腳功能 3. 掌握用cd14433構(gòu)成直流數(shù)字電壓表的方法 l 實(shí)驗(yàn)原理 直流數(shù)字電壓表的核心器件是一個(gè)間接型ad轉(zhuǎn)換器，它首先將輸入的模擬電壓信號(hào)變換成易于準(zhǔn)

32、確測(cè)量的時(shí)間量，然后在這個(gè)時(shí)間寬度里用計(jì)數(shù)器計(jì)時(shí)，計(jì)數(shù)結(jié)果就是正比于輸入模擬電壓信號(hào)的數(shù)字量。 1. vt變換型雙積分ad轉(zhuǎn)換器圖181是雙積分a/d的控制邏輯框圖。它由積分器(包括運(yùn)算放大器al和rc積分網(wǎng)絡(luò))、過(guò)零比較器a2，n位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，開(kāi)關(guān)控制電路，門控電路，參考電壓vr與時(shí)鐘脈沖源cp組成。 轉(zhuǎn)換前，先將計(jì)數(shù)器清零，并通過(guò)控制電路使開(kāi)關(guān)s0接通，將電容c充分放電。當(dāng)計(jì)數(shù)器進(jìn)位輸出qc0時(shí)，控制電路使開(kāi)關(guān)s接通vi，積分器輸出線性下降，經(jīng)零值比較器a2獲得一方波vc，打開(kāi)門g，計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)，當(dāng)輸入2n個(gè)時(shí)鐘脈沖后，各觸發(fā)器輸出端dn-ld。由111l回到000o，其進(jìn)位輸出q01

33、，作為定時(shí)控制信號(hào)，通過(guò)控制電路將開(kāi)關(guān)s轉(zhuǎn)換至基準(zhǔn)電壓源-vr，積分器向相反方向積分，va開(kāi)始線性上升，計(jì)數(shù)器重新從o開(kāi)始計(jì)數(shù)，直到tt2，va下降到0，比較器輸出的正方波結(jié)束，此時(shí)計(jì)數(shù)器中暫存二進(jìn)制數(shù)字就是vi相對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)碼。 23 12 位雙積分ad轉(zhuǎn)換器cdl4433的性能特點(diǎn) cdl4433是cmos雙積分式3 12 ad轉(zhuǎn)換器，它是將構(gòu)成數(shù)字和模擬電路的約7700多個(gè)mos晶體管集成在一個(gè)硅芯片上，芯片有24只引腳，采用雙列直插式，其引腳排列與功能如圖182所示。 引腳功能說(shuō)明： vag(1腳)：被測(cè)電壓vx和基準(zhǔn)電壓的參考地。 vr(2腳)：外接基準(zhǔn)電壓(2v或200mv)輸入

34、端。 vx(3腳)：被測(cè)電壓輸入端 rl(4腳)、r1c1(5腳)、c1(6腳)：外接積分阻容元件端 c10.1f(聚酯薄膜電容器)，r1470k(2v量程)； r227 k(200mv量程)。c01(7腳)，c02(8腳)：外接失調(diào)補(bǔ)償電容端，典型值0.1f。du(9腳)：實(shí)時(shí)顯示控制輸入端。若與oe端連接，則每次ad轉(zhuǎn)換均顯示。圖181 雙積分adc原理框圖圖182 cd14433引腳排列圖 cpl(10腳)，cp0(11腳)：時(shí)鐘振蕩外接電阻端，典型值為470k。 vee(12腳)：電路的電源最負(fù)端，接-5v。 vss(13腳)：除cp外所有輸入端的低電平基準(zhǔn)(通常與1腳連接)。eoc(

35、14腳)：轉(zhuǎn)換周期結(jié)束標(biāo)記輸出，每一次ad轉(zhuǎn)換周期結(jié)束， eoc輸出一個(gè)正脈沖，寬度為時(shí)鐘周期的二分之一。 or(15腳)：過(guò)量程標(biāo)志輸出，當(dāng)vvr時(shí)，輸出為低電平。 ds4-ds1(1619腳)：多路選通脈沖輸入端，dsl對(duì)應(yīng)于千位， ds2對(duì)應(yīng)于百位，ds3對(duì)應(yīng)于十位，ds4對(duì)應(yīng)于個(gè)位。 q0-q3(2023腳)：bcd碼數(shù)據(jù)輸出端，ds2、ds3、ds4選通脈沖期間，輸出三位完整的十進(jìn)制數(shù)，在ds1選通脈沖期間，輸出千位0或1及過(guò)量程、欠量程和被測(cè)電壓極性標(biāo)志信號(hào)。 cdl4433具有自動(dòng)調(diào)零，自動(dòng)極性轉(zhuǎn)換等功能?？蓽y(cè)量正或負(fù)的電壓值。當(dāng)cpl、cp0端接入470k電阻時(shí)，時(shí)鐘頻率66k

36、hz，每秒鐘可進(jìn)行4次ad轉(zhuǎn)換。它的使用調(diào)試簡(jiǎn)便，能與微處理機(jī)或其它數(shù)字系統(tǒng)兼容，廣泛用于數(shù)字面板表，數(shù)字萬(wàn)用表，數(shù)字溫度計(jì)，數(shù)字量具及遙測(cè)、遙控系統(tǒng)。 33 12 位直流數(shù)字電壓表的組成(實(shí)驗(yàn)線路) 線路結(jié)構(gòu)如圖183所示。 (1)談到直流電壓vx經(jīng)ad轉(zhuǎn)換后以動(dòng)態(tài)掃描形式輸出，數(shù)字量輸出端q0q1q2q3上的數(shù)字信號(hào)(8421碼)按照時(shí)間先后頗序輸出。位選信號(hào)ds1、ds2、ds3、ds4比通過(guò)位選開(kāi)關(guān)mcl413分別控制著千位、百位、十位和個(gè)位上的四只led數(shù)碼管的公共陰極。數(shù)字信號(hào)經(jīng)七段譯碼器cd4511譯碼后，驅(qū)動(dòng)四只led數(shù)碼管的各段陽(yáng)極。這樣就把a(bǔ)d轉(zhuǎn)換器按時(shí)間順序輸出的數(shù)據(jù)以掃

37、描形式在四只數(shù)碼管上依次顯示出來(lái)，由于選通重復(fù)頻率較高，工作時(shí)從高位到低位以每位每次約300s的速率循環(huán)顯示。即一似位數(shù)的顯示周期是1.2ms。所以人的肉眼就能清楚地看到四位數(shù)碼管同時(shí)顯示三位半十進(jìn)制數(shù)字量。當(dāng)參考電壓vr2v時(shí)，滿量程顯示1.999v；yr200mv時(shí)，滿量程為199.9mv?？梢酝ㄟ^(guò)選擇開(kāi)關(guān)來(lái)控制千位和十位數(shù)碼管的h比經(jīng)限流電阻實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)的小數(shù)點(diǎn)顯示的控制。 (2)最高位(千位)顯示時(shí)只有b、c二根線與led數(shù)碼管的b、c腳相接，所以千位只顯示l或不顯示，用千位的g段來(lái)顯示模擬量的負(fù)值(正值不顯示)，即由cdl4433的q2端通過(guò)pnp開(kāi)關(guān)管來(lái)控制g段。 (3)ad轉(zhuǎn)換都要

38、外接標(biāo)準(zhǔn)電壓源作參考電壓。標(biāo)準(zhǔn)電壓源的精度應(yīng)當(dāng)高于ad轉(zhuǎn)換器的精度。本實(shí)驗(yàn)采用mcl403集成精密穩(wěn)壓源作參考電壓，mcl403的輸出電壓為2.5v，當(dāng)輸入電壓在4.515v范圍內(nèi)變化時(shí)，輸出電壓的變化不超過(guò)3mv，一般只有0.6mv左右，輸出最大電流為100ma。 (4)實(shí)驗(yàn)中使用cmos bcd七段譯碼驅(qū)動(dòng)器cd4511，參考實(shí)驗(yàn)八有關(guān)部分。 (5)線路中的mcl413(功能與uln2003相同)是npn型小功率達(dá)林頓晶體管列陣，適用于驅(qū)動(dòng)led數(shù)碼管，靈敏繼電器等。l 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及器件 1. 土12v直流電源 2雙蹤示波器 3. 直流數(shù)字電壓表 4按線路圖183要求自擬元、器件清單圖18-

39、3 三位半直流數(shù)字電壓表線路圖l 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 本實(shí)驗(yàn)要求按圖183組裝調(diào)試好一臺(tái)三位半直流數(shù)字電壓表，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)一步步地進(jìn)行。 1數(shù)碼顯示部分的組裝與調(diào)試 (1)建議將4只數(shù)碼管插入40p集成電路的插座上，其中負(fù)號(hào)靠自己編碼產(chǎn)生。按圖183接好連線，但暫不插所有的芯片，待用。 (2)插好芯片cd4511與mc14133，并將cd4511的輸入端a、b、c、d至邏輯開(kāi)關(guān)的四個(gè)輸出插口上；將mcl413的1，2，3，4腳接至邏輯開(kāi)關(guān)另外四個(gè)輸出插口上。 (3)將mcl413的2腳置“1”，1、3、4腳置“0”，接通電源，搬動(dòng)開(kāi)關(guān)(按“十”或“”鍵)自0一9變化，檢查數(shù)碼管是否按開(kāi)關(guān)的指示值變化。 (4

40、)按實(shí)驗(yàn)原理說(shuō)明3、（4）項(xiàng)的要求，檢查譯碼顯示是否正常。(5)分別將mcl413的3、4、1端單獨(dú)置“1”，重復(fù)(3)的內(nèi)容。 如果所有4位數(shù)碼管顯示正常，則去掉數(shù)字譯碼顯示部分的電源，備用。 2. 標(biāo)準(zhǔn)電壓源的連接和調(diào)整插上mc1413基準(zhǔn)電源，用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電壓表檢查輸出是否為2.5v，然后調(diào)整10k電位器，使其輸出電壓為2.5v，調(diào)整結(jié)束后去掉電源線，供總裝時(shí)備用。 3總裝總調(diào) (1)插好芯片mcl4433，并將1、2中調(diào)試好的線路按圖183再檢查一遍。 (2)將輸入端接地，先接好地線，再接通+12v，-12v電源，此時(shí)顯示器將顯示“000”值，如果不是，應(yīng)檢測(cè)電源正負(fù)電壓。用示波器測(cè)ds

41、1-ds4，q0-q3波形，判別故障所在。 (3)用電阻、電位器構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)單的輸入電壓vx調(diào)節(jié)電路，調(diào)節(jié)電位器，4位數(shù)碼將相應(yīng)變化，然后進(jìn)入下一步精調(diào)。 (4)用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電壓表(或用數(shù)字萬(wàn)用表代)測(cè)量輸入電壓，調(diào)節(jié)電位器，使vx1.000v，這時(shí)被調(diào)電路的指示值不一定顯示“1.000”，應(yīng)調(diào)整基準(zhǔn)電壓源，使指示值與標(biāo)準(zhǔn)電壓表誤差個(gè)位數(shù)在5之內(nèi)。 (5)改變輸入電壓vi極性，使vi-1o00v，檢查-”是否顯示，并按以方法技準(zhǔn)顯示值。 (6)在1.999v 0 -1，腳v量程內(nèi)再一次仔細(xì)調(diào)整(調(diào)基準(zhǔn)原電壓)使全部量程內(nèi)的誤差均不超過(guò)個(gè)位數(shù)在6之內(nèi)。 至此一個(gè)測(cè)量范圍在1，999的三位半數(shù)字直流電

42、壓表調(diào)試成功。 4記錄輸入電壓為1999，1，500，1000，0，500，0.000時(shí)(標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電壓表的讀數(shù))數(shù)字電壓的顯示值，列表記錄之。 5用自制數(shù)字電壓表測(cè)量正負(fù)電源電壓。如何測(cè)量，試設(shè)計(jì)擴(kuò)程測(cè)量電路。 6若積分電容c1、co2(01f)換用普通金屬化紙介電容時(shí)，觀察測(cè)量精度的變化。l 實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求 1本實(shí)驗(yàn)是一個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)，應(yīng)作好充分準(zhǔn)備。 2仔細(xì)分析圖18-3各部分電路的連接及工作原理 3. 參考電壓vr上升，顯示值增大還是減少?4要使顯示值保持某一時(shí)刻的讀數(shù)，電路應(yīng)如何改動(dòng)?l 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 參考設(shè)計(jì)報(bào)告撰寫規(guī)范，根據(jù)具有情況作適當(dāng)調(diào)整。 實(shí)驗(yàn)六 數(shù)字頻率計(jì) （參考設(shè)計(jì)） 一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

43、 學(xué)習(xí)數(shù)字電路中基本rs觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、時(shí)鐘發(fā)生器及計(jì)數(shù)、譯碼顯示等單元電路的綜合應(yīng)用。 二工作原理 數(shù)字頻率計(jì)是用于測(cè)量信號(hào)(方波、正弦波或其它脈沖信號(hào))的頻率，并用十進(jìn)制數(shù)字顯示，它具有精度高，測(cè)量迅速，讀數(shù)方便等優(yōu)點(diǎn)。 脈沖信號(hào)的頻率就是在單位時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的脈沖個(gè)數(shù)，其表達(dá)式為fnt，其中，f為被測(cè)信號(hào)的頻率，n為計(jì)數(shù)器所累計(jì)的脈沖個(gè)數(shù)。 t為產(chǎn)生n個(gè)脈沖所需的時(shí)間。計(jì)數(shù)器所記錄的結(jié)果，就是被測(cè)信號(hào)的頻率。如在1s內(nèi)記錄1000個(gè)脈沖，則被測(cè)信號(hào)的頻率為1000hz。 本實(shí)驗(yàn)課題僅討論一種簡(jiǎn)單易制的數(shù)字頻率計(jì)，其原理方框圖如圖所示。晶振產(chǎn)生較高的標(biāo)準(zhǔn)頻率，經(jīng)分頻器后可獲得各種時(shí)基脈

44、沖(1ms，10ms，0.1s，1s等)，時(shí)基信號(hào)的選擇由開(kāi)關(guān)s2控制。被測(cè)頻率的輸入信號(hào)經(jīng)放大整形后變成矩形脈沖加到主控門的輸入端，如果被測(cè)信號(hào)為方波，放大整形可以不要，將被測(cè)信號(hào)直接加到主控門的輸入端。時(shí)基信號(hào)經(jīng)控制電路產(chǎn)生閘門信號(hào)至主控門，只有在閘門信號(hào)采樣期間內(nèi)(時(shí)基信號(hào)的一個(gè)周期)，輸入信號(hào)才通過(guò)主控門。若時(shí)基信號(hào)的周期為t，進(jìn)入計(jì)數(shù)器的輸入脈沖數(shù)為n，則被測(cè)信號(hào)的頻率fxnt，改變時(shí)基信號(hào)的周期t，即可得到不同的測(cè)頻范圍。當(dāng)主控門關(guān)閉時(shí)，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，顯示器顯示記錄結(jié)果。此時(shí)控制電路輸出一個(gè)置零信號(hào)，經(jīng)延時(shí)、整形電路的延時(shí)，當(dāng)達(dá)到所調(diào)節(jié)的延時(shí)時(shí)間時(shí)，延時(shí)電路輸出一個(gè)復(fù)位信號(hào)，使計(jì)

45、數(shù)器和所有的觸發(fā)器量0，為后續(xù)新的一次取樣作好準(zhǔn)備，即能鎖住一次顯示的時(shí)間，使保留到接受新的一次取樣為止。 當(dāng)開(kāi)關(guān)s2改變量程時(shí)，小數(shù)點(diǎn)能自動(dòng)移位； 若開(kāi)關(guān)s1，s3配合使用，可將測(cè)試狀態(tài)轉(zhuǎn)為“自按”工作狀態(tài)(即用時(shí)基信號(hào)本身作為被測(cè)信號(hào)輸入)。設(shè)計(jì)任務(wù)和要求 使用中、小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)與制作一臺(tái)簡(jiǎn)易的數(shù)字頻率計(jì)。應(yīng)具有下述功能： 1位數(shù) 計(jì)4位十進(jìn)制數(shù)(計(jì)數(shù)位數(shù)主要取決于被測(cè)信號(hào)頻率的高低，如果被測(cè)信號(hào)頻率較高，精度又較高，可相應(yīng)增加顯示位數(shù))。 2. 量程 第一檔：最小量程檔，最大讀數(shù)是9.999khz，閘門信號(hào)的采樣時(shí)間為1s。 第二檔：最大讀數(shù)為99.99khz，閘門信號(hào)的采樣時(shí)間為0

46、.1s。 第三檔: 最大讀數(shù)為999.9khz，閘門信號(hào)的采樣時(shí)間為l0ms。 第四檔：最大讀數(shù)為9999khz，閘門信號(hào)的采樣時(shí)間為1ms。 3顯示方式 (1)用七段led數(shù)碼管顯示讀數(shù)，做到顯示穩(wěn)定、不跳變。 (2)小數(shù)點(diǎn)的位置跟隨量程的變更而自動(dòng)移位。 (3)為了便于讀數(shù)，要求數(shù)據(jù)顯示的時(shí)間在0.5s5s內(nèi)連續(xù)可調(diào)。 4具有“自檢”功能。 5被測(cè)信號(hào)為方波信號(hào)。 6畫出設(shè)計(jì)的數(shù)字頻率計(jì)的電路總圖。 7組裝和調(diào)試單元電路：1. 控制電路及主控門電路2.延遲電路附錄a: 一集成邏輯電路的連接和驅(qū)動(dòng) 1ttl電路輸入輸出電路性質(zhì) 當(dāng)輸入端為高電平時(shí)，輸入電流是反向二極管的漏電流，電流極小。其方

47、向是從外部流入輸入端。 當(dāng)輸入端處于低電平時(shí)，電流由電源vcc經(jīng)內(nèi)部電路流出輸入端，電流較大，當(dāng)與上一級(jí)電路銜接時(shí)，將決定上級(jí)電路應(yīng)具有的負(fù)載能力。高電平輸出電壓在負(fù)載不大時(shí)為3.5v左右。低電平輸出時(shí)，允許后級(jí)電路灌入電流，隨著灌入電流的增加，輸出低電平將升高，一級(jí)ls系列ttl電路允許灌入8ma電流，即可吸收后級(jí)20個(gè)ls系列標(biāo)準(zhǔn)門的灌入電流。最大允許低電平輸出電壓為0.4v。 2cmos電路輸入輸出電路性質(zhì) 一般cc系列的輸入阻抗可高達(dá)1010，輸入電容在5pf以下，輸入高電平通常要求在3.5v以上，輸入低電平通常為1.5v以下。因cmos電路的輸出結(jié)構(gòu)具有對(duì)稱性，故對(duì)高低電平具有相同的

48、輸出能力，負(fù)載能力較小，僅可驅(qū)動(dòng)少量的cmos電路。當(dāng)輸出端負(fù)載很輕時(shí)，輸出高電平將十分接近電源電壓；輸出低電平時(shí)將十分接近地電位。 在高速cmos電路5474hc系列中的一個(gè)子系列5474hct，其輸入電平與ttl電路完全相同，因此在相互取代時(shí)，不需考慮電平的匹配問(wèn)題。 3. 集成邏輯電路的銜接在實(shí)際的數(shù)字電路系統(tǒng)中總是將一定數(shù)量的集成邏輯電路按需要前后連接起來(lái)。這時(shí)，前級(jí)電路的輸出將與后級(jí)電路的輸入相連并驅(qū)動(dòng)后級(jí)電路工作。這就存在著電平的配合和負(fù)載能力這兩個(gè)需要妥善解決的向題?？捎孟铝袔讉€(gè)表達(dá)式來(lái)說(shuō)明連接時(shí)所要滿足的條件 voh(前級(jí))vih(后級(jí)) vol(前級(jí))vil(后級(jí)) voh(

49、前級(jí))niih(后級(jí)) vol(前級(jí))niil(后毀) n為后級(jí)門的數(shù)目 (1)ttl與ttl的連接ttl集成邏輯電路的所有系別，由于電路結(jié)構(gòu)形式相同，電平配合比較方便，不需要外接元件可直接連接，主要的限制是受低電平時(shí)負(fù)載能力的限制。表51列出了74系列ttl電路的扇出系數(shù)。 表1174ls0074als00 740074l0074s0074ls00 20 40 5 40 574als00 20 40 5 40 57400 40 80 10 40 1074l00 10 20 2 20 174s00 50 100 12 100 12(1) ttl與ttl的連接 ttl集成邏輯電路的所有系別，由于電路結(jié)構(gòu)形式相同，電平配合比較方便，不需要外接元件可直接連接，主要的限制是受低電平時(shí)負(fù)載能太的限制。表51列出了74系列ttl電路的扇出系數(shù)。 (2)ttl驅(qū)動(dòng)cmos電路 ttl電路驅(qū)動(dòng)cmos電路時(shí)，由于cmos電路的輸入阻抗高，故此驅(qū)動(dòng)電流一般不會(huì)受到限制，但在電平配合問(wèn)題上，低電平是可以的，高電平時(shí)有困難，因?yàn)閠tl電路在滿載時(shí)，輸出高電平通常低于cmos電路對(duì)輸入高電平的要求，因此為保證ttl輸出高電平時(shí)，后級(jí)的cmos電路能可靠工作，通常要外接一個(gè)提拉電阻r，始圖51