脉冲序列发生器设计

XX学院课程设计报告

课程名称：电子技术课程设计

教学院部：电气与信息工程学院

专业班级： XX班

学生姓名：XX（XX）

指导教师：XX

完成时间：XX 年X月X日

报告成绩：

脉冲序列发生

器

设

计

目录

1.实验任务

2.实验目的

3.参考电路

（1）设计方案

（2）参考设计

4.实验内容

（1）多谢振荡器介绍

（2）计数器的介绍

5.实验结果

6.心得体会

7.参考文献

（1）《电子技术课程设计指导书》

（2）《电子技术基础》

1.实验任务

设计并制作一个脉冲序列发生器，周期性的产生脉冲序列101011010101。

2.实验目的

通过本次设计，进一步熟悉多谐振荡器、计数器、数据选择器的用法，掌握脉冲序列发生器的设计方法。

3.参考电路

（1）设计方案

周期性脉冲序列发生器的实现方法很多，可以由触发器构成，可以由计数器外加组合逻辑电路构成，可以有GAL构成，也可以由CPLD\FPGA构成等等。本设计采用由计数器加多路数据选择器的设计法案，脉冲序列发生器原理框图如（1）图所示。

图（1）脉冲序列发生器原理框图

（2）参考设计

脉冲序列发生器需要一个时钟信号，可采用由TTL非门和石英晶体振荡器构成的串联式多谐振荡器产生时钟信号，如图（2）所示。

主电路部分如图（3）所示，图中74LS161和与非门构成十二进制计数器，为脉冲序列的宽度为12位。

4.实验内容

按照实验要求设计电路，确定元器件型号和参数；用Multisim进行仿真，列出实验数据，画出输出信号及其他关键信号的波形；对实验数据和电路的工作情况进行分析，得出实验结论；写出收获和体会。

图（2）时钟信号产生电路

图（3）主电路图

多谢振荡器介绍

多谐振荡器是一种自激振荡电路。因为没有稳定的工作状态，多谐振荡器也称为无稳态电路。具体地说，如果一开始多谐振荡器处于0状态，那么它在0状态停留一段时间后将自动转入1状态，在1状态停留一段时间后又将自动转入0状态，如此周而复始，输出矩形波。

图6.4.1 对称式多谐振荡器电路

对称式多谐振荡器是一个正反馈振荡电路[图 6.4.1，]。

和是

两个反相器，和

是两个耦合电容，

和是

两个反馈电阻。只要恰当地选取反馈电阻的阻值，就可以使反相器的静态工作点位于电压传输特性的转折区。上电时，电容器两端的电压

和均为0。假设某种扰动使

有微小的正跳变，那么经过一个正反馈过程，迅速跳变为，迅速

跳变为，

迅速跳变为

，迅速

跳变为，电路进入第一个暂稳态。电容

和开始充电。的充电电流方向与参考方向相同，

正向增加；的充电电流方向与参考方向相反，负向增加。随着

的正向增加，

从逐渐上升；随着的负向增加，

从逐渐下降。因为经

和两

条支路充电而经

一条支路充电，所以

充电速度较快，

上升到

时还没有下降到。

上升到

使跳变为。理论上，

向下跳变

，也将向下跳变。考虑到

输入端钳位二极管的影响，最多跳变到。下降

到使

跳变为，这又使

从向

上跳变，即

变成

，电路进入第二个暂稳态。

经一条支路反向充电（实际上先放电再反向充电），

逐渐下降。经

和两条支路反向充电（实际上先放电再反向充电），

逐渐上升。的上升速度大于

的下降速度。当

上升到

时，电路又进入第一个暂稳态。此后，电路将在两个暂稳态之间循环。

非对称式多谐振荡器是对称式多谐振荡器的简化形式[图6.4.6]。这个电路只有一个反馈电阻和一个耦合电容

。反馈电阻

使的静态工作点位于电压传输特性的转折区，就是说，静态时，

的输入电平约等于

，的输出电平也约等于。因为

的输出就是

的输入，所以

静态时也被迫工作在电压传输特性的转折区。

图6.4.6 非对称是多环形振荡器[图6.4.10]不是正反馈电路，而是一个具有延迟环节的负反馈电路。

图6.4.10 最简单的环形振荡器

图6.4.19 石英晶体多谐振荡器

石英晶体具有优越的选频性能。将石英晶体引入普通多谐振荡器就能构成具有较高频率稳定性的石英晶体多谐振荡器[图6.4.19]。我们知道，普通多谐振荡器是一种矩形波

发生器，上电后输出频率为的矩形波。根据傅里

叶分析理论，频率为的矩形波可以分解成无穷多个正弦波分量，正弦波分量的频率为

（），如果石英晶体的串联谐振频率为

，那么只有频率为

的正弦波分量可以通过石英晶体（第个正弦波分量，

），形成正反馈，而其它正弦波分量无法通过石英晶体。频率为的正弦波分量被反相器转换成频

率为矩形波。因为石英晶体多谐振荡器的振荡频率仅仅取决于石英晶体本身的参数，所以对石英晶体以外的电路元件要求不高。

计数器的介绍

在数字电路中，把记忆输人脉冲个数的操作称为计数，计数器就是实现计数操作的时序逻辑电路。计数器应用非常广泛，除用于计数、分频外，还用于数字测量、运算和控制，从小型数字仪表到大型数字电子计算机，几乎无所不在，是任何现代数字系统中不可缺少的组成部分。

计数器的种类很多，按其进制不同分为二进制计数器、十进制计数器、N进制计数器；按触发器翻转是否同步分为异步计数器和同步计数器；按计数时是增还是减分为加法计数器、减法计数器和加/减法（可逆）计数器。

1．集成二进制计数器74LS161

74LS161是4位二进制同步加法计数器，除了有二进制加法计数功能外，还具有异步清零、同步并行置数、保持等功能。74LS161的逻辑电路图和引脚排列图如图1所示，CR