電子測(cè)量課程設(shè)計(jì)--雙脈沖發(fā)生器設(shè)計(jì)報(bào)告

1、<p><b>　　一、設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)雙脈沖發(fā)生器，要求信號(hào)輸出短路電流大于20mA，輸出波形如下所示：</p><p>　?、?周期要求如上圖所示。</p><p>　?、?脈沖峰值大于10V。</p><p><b>　　二、實(shí)驗(yàn)元器件</b></

2、p><p>　　74LS74 1片</p><p>　　7400 1片</p><p>　　9013 3個(gè)</p><p><b>　　電阻、電容若干</b></p><p>　　穩(wěn)壓電源（5V、12V）</p><p><b>　　三、芯片

3、管腳圖</b></p><p><b>　　1、7400</b></p><p>　　7400是由四個(gè)與非門構(gòu)成的芯片</p><p><b>　　2、74LS74</b></p><p>　　74LS74是雙D觸發(fā)器，其引腳圖如下：</p><p>　　各個(gè)管腳

4、的功能如下：</p><p>　　D觸發(fā)器的狀態(tài)方程為：Qn+1=D。其狀態(tài)的更新發(fā)生在CP脈沖的邊沿，（74LS74為上升沿觸發(fā)，故又稱之為上升沿觸發(fā)器的邊沿觸發(fā)器），觸發(fā)器的狀態(tài)只取決于時(shí)針到來(lái)前D端的狀態(tài)。D觸發(fā)器可用做數(shù)字信號(hào)的寄存，移位寄存，分頻和波形發(fā)生器等，其邏輯符號(hào)如下： </p><p><b>　　3、9013</b></p><

5、;p>　　9013是NPN型三極管，是電流放大器件，可以構(gòu)成基本的放大電路 </p><p>　　三極管9013相關(guān)參數(shù)</p><p>　　最大耗散功率(PCM)：0.625W最大集電極電流(ICM)：0.5A集電極-發(fā)射極擊穿電壓(VCEO)：25V集電極-基極擊穿電壓(VCBO)：45V發(fā)射極-基極擊穿電壓(VEBO)：5V集電極-發(fā)

6、射極飽和壓降(VCE)：0.6V特怔頻率(fr)：150MHZ放大倍數(shù)：D64-91 E78-112 F96-135 G122-166 H144-220 I190-300</p><p><b>　　器件部分</b></p><p>　　示波器、穩(wěn)壓電源（5V、12V）</p><p><b>　　四、實(shí)驗(yàn)原理設(shè)計(jì)圖</b&

7、gt;</p><p>　　五、電路設(shè)計(jì)原理分析</p><p>　　第一部分:產(chǎn)生100Hz方波脈沖</p><p>　　第一部分電路是用CMOS與非門構(gòu)成的典型的振蕩器，由7400的兩個(gè)與非門和若干電容電阻構(gòu)成自激振蕩電路，輸出方波。當(dāng)反相器U2輸出正跳時(shí)，電容立即使U1輸入為1，輸出為0。電阻R為C對(duì)反相器輸出提供放通電路。當(dāng)C放電達(dá)到U1的轉(zhuǎn)折電壓時(shí)，U1輸

8、出為1，U2輸出為0。電阻連接在U1的輸出端對(duì)C反方向充電。當(dāng)C被充到U1的轉(zhuǎn)折電壓時(shí)，U1輸出為0，U2為1，于是形成形成周期性多諧振蕩。其中C1=C2，R1=R2，其振蕩周期T=1.44R1C1。</p><p>　　根據(jù)要求，需要產(chǎn)生頻率為100Hz的方波，因而選擇的電容和電阻值分別為1.5KΩ，470nF。100Hz方波從第二個(gè)與非門的輸出端輸出。</p><p>　　第二部分：由

9、兩個(gè)D觸發(fā)器構(gòu)成四分頻電路</p><p>　　將D觸發(fā)器的-Q端接D，信號(hào)接CLR，這就成二分頻電路了。再接一級(jí)就是四分頻電路，即用兩個(gè)D 觸發(fā)器構(gòu)成四分頻器。</p><p><b>　　波形如下圖所示</b></p><p>　　輸入的CLK信號(hào)為上一級(jí)電路產(chǎn)生的100Hz的方波，從第二個(gè)與非門輸出端輸出地即為周期為25Hz的雙脈沖信號(hào)。

10、</p><p>　　100Hz的輸入信號(hào)：</p><p>　　從雙D觸發(fā)器Q2輸出的四分頻后的方波，周期為25Hz</p><p>　　第三部分：利用脈沖上升沿產(chǎn)生1KHz的方波</p><p>　　22kΩ的電阻提供基極電流，三極管和2kΩ電阻構(gòu)成輸出，通過(guò)電容輸出。他們的輸入與輸出相互連接。上一級(jí)電路產(chǎn)生的雙脈沖信號(hào)從9號(hào)線輸入，輸出

11、地1KHz的方波信號(hào)從第二個(gè)三極管的集電極Q2輸出。</p><p>　　各級(jí)交替導(dǎo)通和截止，每次只有一級(jí)是導(dǎo)通的。多諧振蕩器會(huì)進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)。這是借助于Rc耦合網(wǎng)絡(luò)較長(zhǎng)的時(shí)間常數(shù)來(lái)控制的。盡管在時(shí)間上是交替的，可是這兩級(jí)產(chǎn)生的都是矩形波輸出。所以多諧振蕩器的輸出可取自任何一級(jí)。</p><p>　　當(dāng)前一級(jí)產(chǎn)生的雙脈沖的電壓接入電路時(shí)，Vcc加到電路，由于兩只三極管都是正向偏置的故他們處于

12、導(dǎo)通狀態(tài)，此外，還為藕合電容器Cl和C2充電。充電的路徑2kΩ電阻、電容、三極管基極，還有些充電電流是經(jīng)過(guò)22kΩ電阻的，從而導(dǎo)致正電壓加在基極上，使晶體管導(dǎo)電量更大，因而使兩級(jí)的集電極電壓下降。兩只晶體管不會(huì)是完全相同的，因此，一個(gè)晶體管也會(huì)比另一個(gè)起始導(dǎo)電量稍微大些。假定Ql的導(dǎo)電量稍大些，所以電流大些，它的集電集電壓下降就要比Q2的快些。結(jié)果，被通過(guò)電容C1，是Q2的基極電流更小些。使得C2耦合到Q1基極的電流增加，這就使得這個(gè)過(guò)

13、程循環(huán)放大，就振蕩起來(lái)了。 </p><p>　　由于電容的作用，出現(xiàn)了負(fù)電壓，22k電阻對(duì)電容充電從負(fù)壓沖到0.6V左右，波形就開始反轉(zhuǎn)，這就是半個(gè)周期。改變?nèi)葜稻透淖兞酥芷?，也可以配以不同的占空比?lt;/p><p>　　在實(shí)際電路中必須考慮電容及電阻的參數(shù)配合，否則振蕩不起來(lái)的。要讓22k電阻的電流不大，電容上的差異電流才會(huì)影響到三極管的基極電流，并將影響放大，

14、就會(huì)自激振蕩了。</p><p>　　經(jīng)過(guò)振蕩之后的信號(hào)與100HZ方波經(jīng)過(guò)與非門，形成倒向的雙脈沖，進(jìn)入到下一部分——電壓放大電路。</p><p>　　第四部分：電壓放大電路</p><p>　　電路圖如下所示，為最基本的共射極放大電路，待放大電壓從基極輸入，放大電壓從集電極輸出。根據(jù)理論計(jì)算和實(shí)際電壓信號(hào)大小，調(diào)節(jié)基極和集電極電阻，是輸出峰峰值達(dá)到10V以上。

15、</p><p>　　六、實(shí)驗(yàn)中所遇問(wèn)題及解決方案</p><p>　　1.方波發(fā)生器。設(shè)計(jì)時(shí)自己振蕩選用14.7KΩ電阻和47nF電容，實(shí)際操作時(shí)無(wú)輸出波形，推測(cè)是因?yàn)殡娮枳柚堤髮?dǎo)致電流過(guò)小不能產(chǎn)生振蕩，更換為1.5KΩ電阻470nF電容后正常輸出100HZ方波。</p><p>　　2.與非門位置。設(shè)計(jì)時(shí)將第三個(gè)與非門放在1KHZ方波產(chǎn)生電路之前，經(jīng)示波器觀察

16、最后輸出的方波干擾較強(qiáng)、很不理想，調(diào)整與非門位置，將其放到放大電路之前，輸出波形諧波明顯減少。</p><p>　　3.反向放大器。在設(shè)計(jì)電路時(shí)由于疏忽和模電基礎(chǔ)知識(shí)不牢固導(dǎo)致沒(méi)有考慮到共射極放大器的反向效果，導(dǎo)致輸出波形反向，經(jīng)電路調(diào)整，去掉一個(gè)與非門后，波形正常。</p><p>　　4.放大器電阻選擇。第一次輸出波形峰峰值只有幾十mV，但波形正常。推測(cè)電阻阻值選擇有誤，經(jīng)理論計(jì)算，基

17、極電阻選擇100KΩ，集電極電阻選擇2KΩ，最終輸出波形峰峰值為10.5V左右。</p><p><b>　　七、PCB圖</b></p><p><b>　　八、收獲與感想</b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)從最初方案設(shè)計(jì)到最終驗(yàn)收通過(guò)，歷時(shí)15天，且恰逢期中考試，課余時(shí)間非常緊張，但是在和同組同學(xué)的分工合作下、在