低頻正弦信號發(fā)生器

1、電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 題 目 低頻正弦信號發(fā)生器 學(xué)院（部） 電子與控制工程學(xué)院 專 業(yè) 建筑電氣與智能化 班 級 2013320602 學(xué)生姓名 吳會從 學(xué) 號 201332060225 6 月 29 日至 7 月 10 日 共 2 周 指導(dǎo)教師（簽字） 前 言 正弦交流信號是一種應(yīng)用極為廣泛的信號，它通常作為標(biāo)準(zhǔn)信號，用于電子電路的性能試驗(yàn)或參數(shù)測量。另外，在許多測試儀中也需要用標(biāo)準(zhǔn)的正弦信號檢測一些物理量，正弦信號用作標(biāo)準(zhǔn)信號時(shí)，要求正弦信號必須有較高的精度，穩(wěn)定度及低的失真率。本次電子課程設(shè)計(jì)的低頻正弦信號發(fā)生器的要求為：信號的頻率范圍為20HZ20KHZ;輸出電壓幅度為5V；輸出信號

2、頻率數(shù)字顯示；輸出電壓幅度顯示。針對以上設(shè)計(jì)要求，我們從圖書館收集，借閱了大量相關(guān)書籍，從網(wǎng)上下載了諸多相關(guān)資料，其次安裝并學(xué)習(xí)使用了電路設(shè)計(jì)中所常使用的Multisim仿真軟件。在設(shè)計(jì)的要求下，畫出了整體電路的框圖，將其分為正弦信號發(fā)生器，輸出信號頻率和其數(shù)字顯示，輸出電壓和幅度數(shù)字顯示三大部分。其中，正弦信號發(fā)生器部分主要由我負(fù)責(zé)，輸出信號頻率和其數(shù)字顯示部分主要由劉琪負(fù)責(zé)，輸出電壓和幅度數(shù)字顯示部分主要由李光輝負(fù)責(zé)。其次我們對每個(gè)單元電路進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，對其工作原理進(jìn)行介紹，通過對電路分析,確定了元器件的參數(shù),并利用Multisim 軟件仿真電路的理想輸出結(jié)果,克服了設(shè)計(jì)低頻信號發(fā)生器電路

3、方面存在的技術(shù)難題,使得設(shè)計(jì)的低頻信號發(fā)生器結(jié)構(gòu)簡單,實(shí)現(xiàn)方便。完成電路的設(shè)計(jì)與分析后，對資料與設(shè)計(jì)電路進(jìn)行整理，排版，完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告。目 錄摘要.4關(guān)鍵字.4技術(shù)要求.4第一章 系統(tǒng)概述.5第二章 單元電路設(shè)計(jì).6第一節(jié) 正弦信號產(chǎn)生和放大電路模塊設(shè)計(jì).6第二節(jié) 數(shù)字的頻率顯示.10 第三節(jié) 數(shù)字電壓表設(shè)計(jì).17第三章 結(jié)束語.23參考文獻(xiàn).23鳴謝.23元器件明細(xì)表.24收獲與體會，存在的問題.24評語.26低頻正弦信號發(fā)生器摘 要正弦信號發(fā)生器是信號中最常見的一種，它能輸出一個(gè)幅度可調(diào)、頻率可調(diào)的正弦信號在這些信號發(fā)生器中，又以低頻正弦信號發(fā)生器最為常用，在科學(xué)研究及生產(chǎn)實(shí)踐中均有著廣

4、泛應(yīng)用。本設(shè)計(jì)采用RC選頻率網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的振蕩電路產(chǎn)生所需正弦波。RC振蕩電路適用于低頻振蕩，結(jié)構(gòu)簡單,經(jīng)濟(jì)方便，一般用于產(chǎn)生1Hz-1MHz的低頻信號。本文用于輸出正弦波工作狀態(tài)，正弦波產(chǎn)生后通過同相比例放大電路對信號進(jìn)行放大，從而滿足設(shè)計(jì)要求；頻率的數(shù)字顯示主要由555定時(shí)器構(gòu)成的放大整形電路，時(shí)基電路構(gòu)成，最終由十進(jìn)制加法器74LS160，鎖存器74LS373，譯碼器74LS48使數(shù)碼管顯示頻率；電壓數(shù)字顯示主要由芯片MC14433,MC1413,MC4511和MC1403構(gòu)成。關(guān)鍵詞 信號發(fā)生器 低頻正弦信號 放大電路 電路仿真 電壓顯示 頻率顯示技術(shù)要求1.信號頻率范圍20HZ20kHZ

5、；2.輸出信號電壓幅度5；3.輸出信號頻率數(shù)字顯示；4.輸出電壓幅度數(shù)字顯示。第一章系統(tǒng)概述根據(jù)任務(wù)書的要求，系統(tǒng)可分為三大部分，即正弦信號的產(chǎn)生；輸出頻率的范圍和其顯示；輸出電壓的幅度和顯示，我們采用RC選頻率網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的振蕩電路產(chǎn)生正弦信號，信號產(chǎn)生后再通過同相比例運(yùn)算放大器來滿足輸出電壓的幅度要求，然后通過555定時(shí)器組成的多諧振蕩器，對其放大整形和控制，最終通過十進(jìn)制加法器74LS160，鎖存器74LS373，譯碼器74LS48使數(shù)碼管顯示頻率，由于本學(xué)期剛學(xué)過555定時(shí)器，74LS160,74L48等芯片，設(shè)計(jì)過程中易于理解和操作，其次是電壓的顯示，我們采用集成電路MC14433,MC

6、1413,MC4511和MC1403設(shè)計(jì)成數(shù)字電壓表，實(shí)現(xiàn)對電壓的顯示。其中MC14433的作用是將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，MC1403為MC14433提供精密電壓，供MC14433A/D轉(zhuǎn)換器作參考電壓，MC4511的功能是將二-十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成七段信號，MC1413的作用為驅(qū)動顯示器的 a,b,c,d,e,f,g七個(gè)發(fā)光段，驅(qū)動數(shù)碼管進(jìn)行顯示，數(shù)碼管只將譯碼器輸出的七段信號進(jìn)行數(shù)字顯示，讀出A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果，該模塊集成度高，外圍電路簡單，便于實(shí)現(xiàn)。以下為電路的系統(tǒng)框圖：正弦信號發(fā)生器電阻調(diào)節(jié)同向比例放大器交流變直流MC1403555多諧振蕩器MC14433A/D轉(zhuǎn)換時(shí)基電路74LS160計(jì)

7、數(shù)器MC1413MC451174LS175鎖存器圖1.1 電路系統(tǒng)框圖74LS248譯碼器數(shù)碼管顯示第二章單元電路設(shè)計(jì)第一節(jié)：正弦信號產(chǎn)生和放大電路模塊設(shè)計(jì)1. 正弦波發(fā)生器正弦波發(fā)生器是本設(shè)計(jì)的核心部分，以下介紹四種方案：方案一：采用傳統(tǒng)的直接頻率合成法直接合成。利用混頻器，倍頻器，分頻器和帶通濾波器完成對頻率的算術(shù)運(yùn)算。但由于采用大量的倍頻，分頻，混頻和濾波環(huán)節(jié)，導(dǎo)致直接頻率合成器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積龐大，成本高，而且容易產(chǎn)生過多的雜散分量，難以達(dá)到較高的頻譜純度。方案二：采用鎖相環(huán)間接頻率合成（PLL）。雖然具有工作頻率高，寬帶，頻譜質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)，但由于鎖相環(huán)本身是一個(gè)惰性環(huán)節(jié)，鎖定時(shí)間較長

8、，故頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間較長。另外，由模擬方法合成的正弦波的參數(shù)（如幅度，頻率和相位等）都很難控制，而且要實(shí)現(xiàn)大范圍的頻率變化相當(dāng)困難，不易實(shí)現(xiàn)。方案三：用函數(shù)產(chǎn)生芯片直接產(chǎn)生所需信號。采用MAX038函數(shù)產(chǎn)生芯片，通過設(shè)置管腳參數(shù)的輸入，可設(shè)計(jì)組成產(chǎn)生幅頻精度很高且易于調(diào)整的波形信號，該波失真度很小，而且可實(shí)現(xiàn)的頻率范圍很大，在電路參數(shù)要求苛刻的工作場所能夠得到較好的應(yīng)用，用該芯片設(shè)計(jì)組成的信號產(chǎn)生電路集成度高，而且簡單，容易控制。方案四：采用RC選頻率網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的振蕩電路產(chǎn)生所需正弦波。RC振蕩電路適用于低頻振蕩，結(jié)構(gòu)簡單,經(jīng)濟(jì)方便，一般用于產(chǎn)生1Hz1MHz的低頻信號。由以上分析可知，方案一和方案

9、二不易實(shí)現(xiàn)，方案三雖然可行，但MAX038已經(jīng)停產(chǎn)，所以我們選擇第四種方案中的RC選頻率網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的振蕩電路來實(shí)現(xiàn)所需正弦波。2. RC橋式振蕩電路及工作原理圖2.1.1為RC串并聯(lián)正弦波振蕩電路，其放大電路為同相比例運(yùn)算放大器，反饋網(wǎng)絡(luò)和選頻網(wǎng)絡(luò)由RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)組成。 圖2.1.1 RC串并聯(lián)正弦波振蕩電路由RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性可知，在= 1/RC或時(shí)，RC選頻網(wǎng)絡(luò)的相角為0，而同相比例運(yùn)算放大電路的相位差為0，從而滿足振蕩的相位條件。由于RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性，使信號通過閉合環(huán)路AF后，僅有的信號才滿足相位條件，因此該電路振蕩頻率為 ，從而保證了電路輸出為單一頻率的正弦波。為了使電路能

10、振蕩，還應(yīng)該滿足起振條件，即要求|AF|1。由于時(shí)，=1/3則要求，即，輸出波形就接近正弦波。 振蕩電路起振后，如一只維持> 3 ,輸出電壓會繼續(xù)增加，這樣會因輸出信號振幅的增長致使放大器件工作在非線性區(qū)域，波形會產(chǎn)生嚴(yán)重的非線性失真。為此必須設(shè)法使輸出電壓幅值在增大的同時(shí)，讓|AF|適當(dāng)減小，以維持輸出電壓的幅值。這一任務(wù)由穩(wěn)幅環(huán)節(jié)完成。通常的方案有下列三種：一種方案是選擇負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻代替反饋電阻，當(dāng)輸出電壓的幅值增加時(shí)，會使的功耗增大，溫度上升，則阻值下降，負(fù)反饋加強(qiáng)，放大倍數(shù)下降，輸出電壓也會隨之下降。也可選擇正溫度系數(shù)的熱敏電阻代替電阻，同樣可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)幅。第二種方案是利用

11、二極管的非線性特性。如圖2.1.2所示電路是在rf2兩端并聯(lián)兩個(gè)二極管，,用來穩(wěn)定輸出電壓的幅度。當(dāng)幅值很小時(shí)，二極管，接近于開路，如果二極管的反向電阻是無窮大，則反饋電阻，使>3,有利于起振；反之，當(dāng)幅值較大時(shí)，或?qū)?，二極管的正向電阻是會隨著正向電流的增大而減小，反饋電阻會減小，使隨之下降，幅值趨于穩(wěn)定。由穩(wěn)定性和精確性以及簡單易實(shí)現(xiàn)的原則我們最終采用利用二極管實(shí)現(xiàn)穩(wěn)幅。電路如下。圖2.1.2 具有二極管穩(wěn)幅環(huán)節(jié)的RC串并聯(lián)正弦波振蕩電路3.放大電路的設(shè)計(jì)由于設(shè)計(jì)要求的電壓幅度為5V，上述圖2.1.2所示信號產(chǎn)生電路不能滿足要求，因此必須對產(chǎn)生的信號進(jìn)行二級放大，本設(shè)計(jì)的放大電路主要

12、由同相比例器來擔(dān)任 。圖2.1.3同相比例器同相比例運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)。4正弦信號發(fā)生總電路把上述各分電路根據(jù)要求改進(jìn)后集中在一塊電路板上,共用電源和接地后,整個(gè)信號發(fā)生器的結(jié)構(gòu)變得緊湊美觀，集成電路圖如圖2.1.4 所示。圖2.1.4 正弦信號發(fā)生總電路調(diào)整電阻和 （即改變了反饋），使電路起振，且波形失真最小。如不能起振，則說明負(fù)反饋太強(qiáng)，應(yīng)適當(dāng)加大 ，如波形失真嚴(yán)重，則應(yīng)適當(dāng)減少 = 。改變選頻網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)C 或R，即可調(diào)節(jié)振蕩頻率。一般采用改變電容C 作頻率量程切換（粗調(diào)），而調(diào)節(jié)R作量程內(nèi)的頻率細(xì)調(diào)。本設(shè)計(jì)要求輸出地正弦波的頻率為20HZ20KHZ,因此由式f = 取值滿足以下關(guān)系：當(dāng)

13、時(shí)，微調(diào)電阻R可以得到的正弦波。當(dāng)時(shí)，微調(diào)電阻R可以得到的正弦波。當(dāng)時(shí)，微調(diào)電阻R可以得到的正弦波。調(diào)節(jié)滑動變阻器可以改變放大倍數(shù)，可幫助電路起振，調(diào)節(jié)滑動變阻器可進(jìn)一步改變輸出波形幅度，可以實(shí)現(xiàn)幅值從之間的調(diào)節(jié)變化。通過Multisim軟件調(diào)試后可得仿真的結(jié)果如下圖2.1.5所示。圖中信號幅值較小的為初級放大后的輸出信號，另一個(gè)為二級放大后的輸出信號。圖2.1.5放大電路仿真結(jié)果圖第二節(jié)：頻率的數(shù)字顯示電路設(shè)計(jì)中要求輸出的頻率能夠進(jìn)行數(shù)字顯示，本電路中頻率顯示電路利用555定時(shí)器構(gòu)成控制電路，時(shí)基電路和延時(shí)電路，控制計(jì)數(shù)器對輸入信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，延時(shí)和清零，將計(jì)數(shù)結(jié)果用鎖存器鎖存輸出到數(shù)碼管驅(qū)動

14、器驅(qū)動數(shù)碼管靜態(tài)數(shù)位顯示。1. 總體框架圖數(shù)碼管譯碼器瑣存器整波電路正弦信號時(shí)基電路圖2.2.1頻率顯示計(jì)總體框架圖2.基本原理為了提高輸出信號的頻率的精確度和穩(wěn)定度本裝置設(shè)置了頻率檢測電路，該電路先使檢測信號通過由555構(gòu)成的整波電路將正弦信號轉(zhuǎn)化成同頻率的脈沖信號，做為計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖輸入端。時(shí)基電路由多諧振蕩器構(gòu)成，產(chǎn)生采樣時(shí)間為1S，0.1S,0.01S的脈沖信號，通過改變多諧振蕩器的電容可以產(chǎn)生三種不同檔位的待測信號，檔位通過撥碼開關(guān)來選擇。第一檔：，信號的采樣時(shí)間為1S。第二檔：，信號的采樣時(shí)間 為0.1S。第三檔：信號的采樣時(shí)間為 0.01S。3. 總體設(shè)計(jì)與原理3.1 整波電路

15、 具體電路圖2.2.3，并進(jìn)行仿真，得到輸入波形與輸出波形如圖2.2.4。圖.2.2.3整波電路圖2.2.4 整波電路仿真圖3.2時(shí)基電路頻率顯示計(jì)的時(shí)基電路是采用555構(gòu)成的多諧振蕩器，控制計(jì)數(shù)器的輸入脈沖。多諧振蕩器不需要外加輸入信號，只需要接通電源，就能自動產(chǎn)生矩形脈沖信號，矩形脈沖信號的頻率是由電路參數(shù)R，C決定的，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號（1S正脈沖）到來時(shí)計(jì)數(shù)器開始計(jì)時(shí)。撥碼開關(guān)的三個(gè)輸出端代表了頻率的三個(gè)檔位，具體電路見圖2.2.5圖2.2.5時(shí)基電路3.3.1 鎖存信號和清零信號的產(chǎn)生頻率顯示器的控制電路是由555構(gòu)成的多諧振蕩器。在標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號結(jié)束后產(chǎn)生的負(fù)跳變來產(chǎn)生鎖存信號，同時(shí)鎖存

16、信號經(jīng)過反相器又產(chǎn)生清零信號。將時(shí)基電路的的輸出信號與控制電路的輸出信號在multisim中進(jìn)行仿真，得到如圖2.2.7。圖2.2.6控制電路圖2.2.7鎖存信號（上）與清零信號（下）3.4鎖存器的使用鎖存器的作用是將計(jì)數(shù)器在1S結(jié)束時(shí)的計(jì)數(shù)值進(jìn)行鎖存，使顯示器獲得穩(wěn)定的測量值。當(dāng)時(shí)鐘脈沖CP的正跳變到來時(shí)，鎖存器的輸出端等于輸入，從而將計(jì)數(shù)器的輸出值送到鎖存器的輸出端，正脈沖結(jié)束后，輸出不再改變。我們采用74LS373，其管腳圖如圖2.2.9 。 圖2.2.9 74LS175D管腳圖圖2.2.10 74LS175D真值表3.5 計(jì)數(shù)器及數(shù)碼管的顯示由于頻率顯示的范圍是20HZ-20KHZ，則

17、計(jì)數(shù)器能計(jì)數(shù)的最大數(shù)不小于20000 ，將6片同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS160進(jìn)行級聯(lián) 即可實(shí)現(xiàn)對100000個(gè)脈沖數(shù)以下的脈沖計(jì)數(shù)。6片計(jì)數(shù)器的清零端是由時(shí)基電路產(chǎn)生的，CP脈沖端是由待測信號經(jīng)整波后產(chǎn)生的矩形波提供的。其級聯(lián)電路圖如圖2.2.11 。從右到左依次是十進(jìn)制的個(gè)位，十位，百位，千位。將計(jì)數(shù)器的輸出值通過鎖存器輸送到共陽極譯碼管驅(qū)動芯片74LS48，驅(qū)動數(shù)碼管顯示。圖2.2.11 計(jì)數(shù)器級聯(lián)3.6數(shù)碼管驅(qū)動 輸出端（a-g）為低電平有效，可以直接驅(qū)動指示燈或者共陰極LED。當(dāng)要求輸入0-15時(shí)，消隱輸入（/RBI）應(yīng)為高電平或者開路，對于輸出0時(shí)還要求脈沖消隱輸入（/RBI）為高電

18、平或開路。當(dāng)BI為低電平不管其他輸入狀態(tài)如何a-g均為低電平。當(dāng)/RBI和地址端（A-D）均為低電平并且燈測試（/LT）為高電平時(shí)a-g均為低電平，消隱輸出（/RBO）為低電平。當(dāng)DI為高電平開路時(shí)，/LT為低電平可使a-g為高電平。引出段符號；A,B,C,D 驛碼地址輸入端/BI,/RBO 消隱輸入（低電平有效） /LT 燈測試輸入端（低電平有效）/RBI 脈沖消隱輸入端（低電平有效）a-g 段輸出（低電平有效） 圖2.2.12 74LS248D外引線排列第3節(jié) ：數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)數(shù)字電壓表，以A/D轉(zhuǎn)換器MC14433為核心器件，它有多路調(diào)制BCD碼輸出端和超量程，采用動態(tài)掃描顯示，便于

19、實(shí)現(xiàn)自動控制。它連接著輸入放大器、基準(zhǔn)電源、譯碼器、邏輯控制器和顯示器。其中，A/D轉(zhuǎn)換器將輸入的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，邏輯控制電路產(chǎn)生控制信號，按規(guī)定的時(shí)序?qū)/D轉(zhuǎn)換器中各組模擬開關(guān)接通或斷開，保證A/D轉(zhuǎn)換正常進(jìn)行。A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果通過譯碼電路變換成筆段碼，最后驅(qū)動顯示器顯示相應(yīng)的數(shù)值。由于MC14433只能測量直流電壓幅值，所以通過全波整流電路將待測正弦交流信號轉(zhuǎn)化為直流信號。圖2.3.1頻率倍數(shù)控制電路圖2.3.2數(shù)字電壓表電路圖備注：1. 單刀雙擲開關(guān)的電壓輸入端Uo接信號發(fā)生器的電壓輸出端，電壓輸出端Ui接數(shù)字電壓表的輸入電壓端，即引腳3。2. 單刀雙擲開關(guān)接的電阻，當(dāng)S接到左邊的開

20、關(guān)時(shí)，則將信號發(fā)生器輸出的電壓縮小了10倍，當(dāng)數(shù)碼管上顯示電壓時(shí)，對于讀出的數(shù)字應(yīng)該乘以10，此時(shí)的結(jié)果才是真正的電壓值；而當(dāng)開關(guān)S打到右邊時(shí)，則將信號發(fā)生器輸出的電壓縮小了5倍，當(dāng)數(shù)碼管上顯示電壓時(shí)，對于讀出的數(shù)字應(yīng)該乘以5，此時(shí)的結(jié)果才是真正的電壓值。各部分的功能如下：3位半A/D轉(zhuǎn)換器（MC14433）：將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號?；鶞?zhǔn)電源（MC1403）：提供精密電壓，供A/D轉(zhuǎn)換器作參考電壓。譯碼器（MC4511）：將二十進(jìn)制(BCD)碼轉(zhuǎn)換成七段信號。驅(qū)動器（MC1413）：驅(qū)動顯示器的a, b, c, d, e, f, g七個(gè)發(fā)光段，驅(qū)動發(fā)光數(shù)碼管(LED)進(jìn)行顯示。顯示器：

21、將譯碼器輸出的七段信號進(jìn)行數(shù)字顯示，讀出A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果。一個(gè)單刀雙擲開關(guān)和三個(gè)定值電阻起到了對輸入電壓的縮小作用。工作過程如下：3位半數(shù)字電壓表通過位選信號DS1DS4進(jìn)行動態(tài)掃描顯示，由于MC14433電路的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果是采用BCD碼多路調(diào)制方法輸出，只要配上一塊譯碼器，就可以將轉(zhuǎn)換結(jié)果字方式實(shí)現(xiàn)四位數(shù)字的LED發(fā)光數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示。DS1DS4輸出多路調(diào)制選通脈沖信號。DS選通脈沖為高電平時(shí)表示對應(yīng)的數(shù)位被選通，此時(shí)該位數(shù)據(jù)在Q0Q3端輸出。每個(gè)DS選通脈沖高電平寬度為18個(gè)時(shí)鐘脈沖周期，兩個(gè)相鄰選通脈沖之間間隔2個(gè)時(shí)鐘脈沖周期。DS和EOC的時(shí)序關(guān)系是在EOC脈沖結(jié)束后，緊接著是

22、DS1輸出正脈沖。以下依次為 DS2，DS3和 DS4。其中 DS1對應(yīng)最高位(MSD)，DS4 則對應(yīng)最低位(LSD)。在對應(yīng)DS2,DS3和DS4 選通期間，Q0Q3 輸出 BCD 全位數(shù)據(jù)，即以 8421 碼方式輸出對應(yīng)的數(shù)字09。小數(shù)點(diǎn)顯示是由正電源通過限流電阻 RDP 供電燃亮小數(shù)點(diǎn)。若量程不同則選通對應(yīng)的小數(shù)點(diǎn)。過量程是當(dāng)輸入電壓 UX超過量程范圍時(shí)，輸出過量程標(biāo)志信號 OR 。（1）當(dāng) OR = 0 時(shí)，|UX|>UR，則溢出。 | UX|> UR則 OR 輸出低電平。（2）當(dāng) OR = 1 時(shí)，表示| UX|< UR。平時(shí) OR 輸出為高電平，表示被測量在量程

23、內(nèi)。（3） MCl4433 的 OR 端與 MC4511 的消隱端 BI 直接相連，當(dāng) UX超出量程范圍時(shí)， OR 輸出低電平，即 OR = 0 BI = 0 ，MC4511 譯碼器輸出全 0，使發(fā)光數(shù)碼管顯示數(shù)字熄滅，而負(fù)號和小數(shù)點(diǎn)依然發(fā)亮。器件簡介：3半位 AD 轉(zhuǎn)換器 MCl4433（1）在數(shù)字儀表中，MC14433 電路是一個(gè)低功耗3位半雙積分式 AD 轉(zhuǎn)換器。和其它典型的雙積分 A/D 轉(zhuǎn)換器類似，MC14433AD 轉(zhuǎn)換器由積分器、比較器、計(jì)數(shù)器和控制電路組成。如果必要設(shè)計(jì)應(yīng)用者可參考相關(guān)參考書。（2）使用 MC14433 時(shí)只要外接兩個(gè)電阻(分別是片內(nèi) RC 振蕩器外接電阻和積分

24、電阻 RI)和兩個(gè)電容(分別是積分電容 CI和自動調(diào)零補(bǔ)償電容C0)就能執(zhí)行 3位半的 AD 轉(zhuǎn)換。MC14433的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖： MC14433引腳圖 圖2.3.3 MC14433的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 圖2.3.4 MC14433引腳圖MCl4433 采用 24 引線雙列直插式封裝，外引線排列，各主要引腳功能說明如下：(1)端：VAG，模擬地，是高阻輸入端，作為輸入被測電壓 UX和基準(zhǔn)電壓 VREF的參考點(diǎn)地。(2)端：RREF，外接基準(zhǔn)電壓輸入端。(3)端：UX，是被測電壓輸入端。(4)端：RI，外接積分電阻端。(5)端：RICI，外接積分元件電阻和電容的公共接點(diǎn)。(6)端，C1，外接積分電容端

25、，積分波形由該端輸出。(7)和 (8)端：C01和 C02，外接失調(diào)補(bǔ)償電容端。推薦外接失調(diào)補(bǔ)償電容 C0取 0.1F。(9)端：DU，實(shí)時(shí)輸出控制端，主要控制轉(zhuǎn)換結(jié)果的輸出，若在雙積分放電周期即階段5 開始前，在 DU 端輸入一正脈沖，則該周期轉(zhuǎn)換結(jié)果將被送入輸出鎖存器并經(jīng)多路開關(guān)輸出，否則輸出端繼續(xù)輸出鎖存器中原來的轉(zhuǎn)換結(jié)果。若該端通過一電阻和 EOC 短接，則每次轉(zhuǎn)換的結(jié)果都將被輸出。(10) 端：CPI (CLKI)，時(shí)鐘信號輸入端。(11) 端：CPO (CLKO)，時(shí)鐘信號輸出端。(12)端：VEE，負(fù)電源端，是整個(gè)電路的電源最負(fù)端，主要作為模擬電路部分的負(fù)電源，該端典型電流約為

26、0.8mA，所有輸出驅(qū)動電路的電流不流過該端，而是流向 VSS端。(13)端：VSS負(fù)電源端(14)端：EOC，轉(zhuǎn)換周期結(jié)束標(biāo)志輸出端，每一 AD 轉(zhuǎn)換周期結(jié)束，EOC 端輸出一正脈沖，其脈沖寬度為時(shí)鐘信號周期的 12。(15)端：OR ，過量程標(biāo)志輸出端，當(dāng)|UX|>VREF時(shí)，OR 輸出低電平，正常量程 OR 為高電平。 (16)(19)端：對應(yīng)為 DS4DS1，分別是多路調(diào)制選通脈沖信號個(gè)位、十位、百位和千位輸出端，當(dāng) DS 端輸出高電平時(shí)，表示此刻 Q。Q3輸出的 BCD 代碼是該對應(yīng)位上的數(shù)據(jù)。(20)（23）端：對應(yīng)為 Q0一 Q3，分別是 AD 轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)輸出 BCD 代

27、碼的最低位(LSB)、次低位、次高位和最高位輸出端。(24) 端：VDD，整個(gè)電路的正電源端。七段鎖存-譯碼-驅(qū)動器 MC4511 CD4511 是專用于將二-十進(jìn)制代碼(BCD)轉(zhuǎn)換成七段顯示信號的專用標(biāo)準(zhǔn)譯碼器，它由4 位鎖存器，7 段譯碼電路和驅(qū)動器三部分組成。(1)四位鎖存器(LATCH)：它的功能是將輸入的 A，B，C 和 D 代碼寄存起來，該電路有鎖存功能，在鎖存允許端（LE 端，即 LATCHENABLE）控制下起鎖存數(shù)據(jù)的作用。(2)七段譯碼電路：將來自四位鎖存器輸出的 BCD 代碼譯成七段顯示碼輸出 。(3)驅(qū)動器：利用內(nèi)部設(shè)置的 NPN 管構(gòu)成的射極輸出器，加強(qiáng)驅(qū)動能力，使

28、譯碼器輸出驅(qū)動電流可達(dá) 20mA。 圖2.3.5 MC1413管腳圖七路達(dá)林頓驅(qū)動器陣列 MCl413MCl413 采用 NPN 達(dá)林頓復(fù)合晶體管的結(jié)構(gòu)，因此具有很高的電流增益和很高的輸入阻抗，可直接接受 MOS 或 CMOS 集成電路的輸出信號，并把電壓信號轉(zhuǎn)換成足夠大的電流信號驅(qū)動各種負(fù)載該電路內(nèi)含有 7 個(gè)集電極開路反相器(也稱 OC 門)。MCl413 引腳如圖 采用 16 引腳的雙列直插式封裝。每一驅(qū)動器輸出端均接有一釋放電感負(fù)載能量的續(xù)流二極管。高精度低漂移能隙基準(zhǔn)電源 MCl403 MCl403 的輸出電壓的溫度系數(shù)為零，即輸出電壓與溫度無關(guān)該電路的特點(diǎn)是：溫度系數(shù)?。辉肼曅。惠?/p>

29、入電壓范圍大，穩(wěn)定性能好，當(dāng)輸入電壓從+45V變化到+15V 時(shí)，輸出電壓值變化量小于 3mV；輸出電壓值準(zhǔn)確度較高，y。值在 2475V2.525V 以內(nèi)；壓差小，適用于低壓電源； 負(fù)載能力小，該電源最大輸出電流為 10mA。第三章結(jié)束語此電路基本可以完成任務(wù)要求的各個(gè)功能，具有電壓頻率數(shù)字顯示，電壓幅度可調(diào)的功能。能夠產(chǎn)生比較穩(wěn)定、失真度較小的低頻正弦信號，頻率和幅值都能較好的滿足題目的要求。并且能夠較準(zhǔn)確的測出輸出波形的頻率以及幅值。盡管如此，此電路也存在許多問題。存在的具體問題有：頻率調(diào)節(jié)，由于RC振蕩的選頻回路的要求，兩個(gè)R和兩個(gè)C必須相同，這個(gè)調(diào)節(jié)帶來了不便。頻率選擇的檔位不是很方便，不能很容易的選擇頻率；多級比例運(yùn)算放大器的電壓調(diào)節(jié)不是很方便，如果要求負(fù)電壓，還得單獨(dú)調(diào)節(jié)旋鈕；沒有設(shè)計(jì)隔級電路，各級電路之間容易造成干擾。參考文獻(xiàn)1. 林濤，模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)-重慶：重慶大學(xué)出版社，20032. 林濤，數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)-北京：清華大學(xué)出版社，2006鳴 謝在本次課程設(shè)計(jì)中，感