脉冲分频信号产生器
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沈阳航空航天大学
课程设计
(说明书)
脉冲分频信号产生器设计
班级24020103
学号2012040201131
学生姓名郁健
指导教师关庆阳
沈阳航空航天大学
课程设计任务书
课程名称电子技术综合课程设计____ 课程设计题目脉冲分频信号产生器
课程设计的内容及要求:
一、设计说明与技术指标
设计一个脉冲分频信号产生器,技术指标如下:
①能够输出1KHz脉冲信号;
②能够输出10KHz脉冲信号;
③能够输出100Hz脉冲信号;
二、设计要求
1.在选择器件时,应考虑成本。
2.根据技术指标,通过分析计算确定电路和元器件参数。
3.画出电路原理图(元器件标准化,电路图规范化)。
三、实验要求
1.根据技术指标制定实验方案;验证所设计的电路,用软件仿真。
2.进行实验数据处理和分析。
四、推荐参考资料
1. 童诗白,华成英主编.模拟电子技术基础.[M]北京:高等教育出版社,2006年
五、按照要求撰写课程设计报告
成绩评定表:
指导教师签字:
2015 年01 月14日
一、概述
该脉冲分频信号产生器可以实现10KHZ、1KHZ、100HZ三路频率输出,电路结构相对简单,输出频率相对稳定,且能够有效的实现频率间的转变,具有节能,经济,功能具备的特点。
二、方案论证
设计一个脉冲分频信号产生器,技术指标如下:
①能够输出1KHz脉冲信号;
②能够输出10KHz脉冲信号;
③能够输出100Hz脉冲信号;
方案一:
方案一原理框图如图1所示。
图1 方案一脉冲分频电路的原理框图
方案二:
方案二原理框图如图2所示。
图2 方案二脉冲分频电路的原理框图
本设计采用的是方案一,555构成的多谐振荡器电路较容易实现10KHZ的脉冲,由10KHZ的脉冲依次降频分别得到1KHZ和100HZ的脉冲比较容易实现,电路不复杂且性价比较高。
三、电路设计
1.由555定时器组成的多谐振荡电路
原理图和输出波形图如图3和图4所示
图3 由555定时器组成的多谐振荡器图4 输出波形
(1)工作原理
多谐振荡器由555定时器组成,将555定时器的V1和V2(2脚和6脚)连在一起接成施密特触发器,然后再将V0经RC积分电路接回输入端便构成了多谐振荡器。当接通电源以后,因为电容上的初始电压为零,所以输出为高电平,并开始经电阻R向电容C充电。当充到输入电压为V1=VT-时,输出跳变为低电平,电容C又经电阻R开始放电。当放电至V1=VT-时,输出电位又跳变成高电平,电容C重新开始充电,周而复始,电路便不停的振荡。V0和V1的电压波形如图4所示。
(2)周期、频率计算
由V1的波形可以求得电容C的充电时间T1和放电时间T2。
T1=(R1+R2)*C*ln2
T2=R2*C*ln2
故电路的振荡周期为:T=(R1+2R2)*C*ln2
故振荡频率为f=1/T=1/(R1+2R2)*C*ln2
通过改变电阻R和电容C的参数即可改变振荡频率。根据设计要求,由555组成的多谐振荡器输出的频率为10KHZ。
经过计算可取:
R1=5KHZ
R2=5KHZ
C1=10nF
2.十分频电路
十分频电路由十进制计数器74LS160构成,74LS160芯片如图5所示其功能表如表一所示。
CLK RD' LD' EP ET 工作状态
* 0 * * * 置零
1 0 * * 预置数
* 1 1 0 1 保持
* 1 1 * 0 保持C=0
1 1 1 1 计数
图5 计数器芯片表一 74LS160计数器功能表
工作原理:
十进制计数器74LS160,ABCD引脚分别是计数器的输入端,ENP和ENT是工作状态控制端,正常工作时应接高电位,LOAD是置数端,CLR是异步置零端,CLK是脉冲输入端,RCO是进位输出端,QAQBQCQD是计数输出端。使计数器从零开始计数,ABCD 接地,脉冲输入端CLK接10KHZ脉冲信号,根据功能表RD’、LD’、ET和EP端接高电平,使电路正常计数。在电路正常工作的情况下,输入端的脉冲每来一次,计数器就开始记一次数,当计数器记到1001时,此时计时器已经经历了10个脉冲,记下了
十个数,由于是十进制计数器,当第十个脉冲到来时计数器从0000进到1001时,进位输出端输出高电平进位信号,当第十一个脉冲到来时,计数器回到0000状态开始新一轮的计数,此时进位输出端从高电平越变到低电平,形成一个脉冲,周而复始,每经过十个CLK脉冲信号,进位输出端就会产生一个脉冲,把进位输出端作为信号产生器的输出端,就会产生与CLK脉冲信号差十倍的脉冲信号,从而实现了分频。由555定时器产生的10KHZ脉冲信号一次经过分频电路就会分别得到1KHZ和100HZ的脉冲信号。分频电路如图6所示。
图6 十分频电路
四、性能测试
1.由555定时器组成的多谐振荡器的测试。
输出波形如图7所示
图7 由555定时器组成的多谐振荡器的输出波形
R1值(kΩ)R2值(kΩ)C(nF)周期(us) 频率(KHZ)
5 5 10 100.379 9.962
2.十分频降频电路的测试
由10KHZ脉冲信号经十分频电路分频到1KHZ的输出波形和频率计显示结果如图8图9所示。
图8 十分频电路输出波形
图9 频率计显示结果