北京工业大学电子实验报告压控阶梯波发生器(数字类)

9
D1
10 R7
100kΩ Key=A 5101% R1
C1
1N4148
1kΩ
R5
100kΩ
12
V1 2V 0
100kΩ
1uF VDD VD1D5V
4
U4A
VDD 15V
VDD
0 R4
2
6
3
7
1
R2 8 3 5kΩ
8
U6A 1 30 R3
100kΩ
8 LM358D
2
1kΩ
VEE
0
4VEE LM358D
..
R6
9
D1
10 R7
100kΩ Key=A 5101% R1
1N4148 C1
1kΩ
R5
100kΩ
12
V1 2V 0
100kΩ
1uF VDD
VD1D5V
4
U4A
VDD 15V
VDD
0 R4
2
6
3
7
1
R2 8 3 5kΩ
8
U6A 1 30 R3
100kΩ
8 LM358D
2
1kΩ
VEE
0
4VEE LM358D
74LS175D
T
17 R11 21
29
8kΩ 2kΩ R12
18
Key=A 50%
R10 19
4kΩ
22 R13
Z
2kΩ
R17 27 3 680Ω
VDD
VD1D5V
8
U5A
1 25
74LS161N
Hale Waihona Puke Baidu
20
R9Key=2A3
50%
2
26 4VEE LM358D
5
12
2kΩ2kΩ R14
Key=A
50%
R16 01kΩ
3A
4B
GN56 D
C D
7 ENP 10 ENT
9 ~LOAD 1 ~CLR
2 CLK
QA 14 QB 13 QC 12 QD 11 RCO 15
U2
3 4
4 1D 5 2D 12 3D
13 4D
28
1 9
~CLR CLK
1Q 2 ~1Q 3
2Q 7 ~2Q 6
3Q 10 ~3Q 11
4Q 15 ~4Q 14
..
工业大学
课程设计报告
学院 专业 班级
电子信息与控制工程 组号
题目 1、 压控阶梯波发生器 2、 基于运放的信号发生器设计
学号
指导老师 成绩
年月日
..
.
..
压控阶梯波发生器（数字类）
（一）设计任务
在规定时间设计并调试一个由电压控制的阶梯波发生器。
（二）设计要求
1、输出阶梯波的频率能被输入直流电压所控制，频率控制围为 600Hz 至 1000Hz。
VEE -15V
U3A
74LS20D
R8 24
R18
1kΩ
R15
2kΩ
2kΩ 50%
Key=A
..
.
..
在波形图的 t2 时段，UO1 是对 UI 的线性积分，起始值记作+UT，终值记作
-UT，因而 t2 应满足-UT=
，解得
，当 R1>>R2 时，
振荡周期 T≈t2，故振荡频率受控于输入电压：
。
74LS161N
5
U2
3 4
4 1D 5 2D 12 3D
13 4D
28
1 9
~CLR CLK
1Q 2 ~1Q 3
2Q 7 ~2Q 6
3Q 10 ~3Q 11
4Q 15 ~4Q 14
74LS175D
12
U3A 74LS20D
17 R11 21
29
8kΩ 2kΩ R12
18
Key=A 50%
R10 22
Lm358 芯片信息： Wide Supply Range: − Single Supply . . . 3 V to 32 V (26 V for LM2904) − or Dual Supplies . . . 1.5 V to 16 V (13 V for LM2904) Low Supply-Current Drain, Independent of Supply Voltage . . . 0.7 mA Typ Common-Mode Input Voltage Range Includes Ground, Allowing Direct Sensing Near Ground Low Input Bias and Offset Parameters: − Input Offset Voltage . . . 3 mV Typ A Versions . . . 2 mV Typ − Input Offset Current . . . 2 nA Typ − Input Bias Current . . . 20 nA Typ A Versions . . . 15 nA Typ Differential Input Voltage Range Equal to Maximum-Rated Supply Voltage . . . 32 V (26 V for LM2904) Open-Loop Differential Voltage Amplification . . . 100 V/mV Typ Internal Frequency Compensation
2、输出阶梯波的台阶级数为 10 级，且比例相等。 3、输出阶梯波的电压为 1V/级。 4、输入控制电压的围 0.5V 至 0.6V。 5、电路结构简单，所用元器件尽量少，成本低。
（三）调试要求
利用实验室设备和指定器件进行设计、组装和调试，达到设计要求，写 出总结报告。
（四）方案选择
在压频转换部分存在两种方案。 1、Lm358 组成压频转换电路； 2、NE555 构成压频转换电路。 方案论证 数字电路精确度较高、有较强的稳定性、可靠性和抗干扰能力强，数字 系统的特性不易随使用条件变化而变化，尤其使用了大规模的继承芯片，使 设备简化，进一步提高了系统的稳定性和可靠性，在计算精度方面，模拟系 统是不能和数字系统相比拟的。数字系统有算术运算能力和逻辑运算能力， 电路结构简单，便于制造和大规模集成，可进行逻辑推理和逻辑判断；具有 高度的规性，对电路参数要求不严，功能强大。为了得到更精彩的波形采用 数模混合方案。
VEE -15V
VEE -15V
0
D2 1N5758
15
U7A
40106BD_5V
XSC1
A +_
B +_
Ext T rig +
_
压频G转ND换将一定的输入电压按线性的比例关系转化成频率信号，当输入
U1
VCC
电压变化时，输出频率也相应变化。其输出时矩形波。 5V 上成。图滞采回用比的较是器电的荷阈平值衡电式压压为频：转±换U电=±路，·该U部分有积分器和滞回比较器组 VCC
（五）实验元器件和芯片
运算放大器 Lm358，TTL 电路 74LS20、74LS161、74LS175，CMOS 缓冲器 CD4010，稳压管，二极管 1N4148，电位器，电容，电阻。
（六）设计方案
整体设计思路： 压频转换→计数器→权电阻→运放=>阶梯波
..
.
..
利用 Lm358 组成压频转换电路；使用 CD4010 缓冲，形成可被数字电路识 别的矩形波信号；74LS161 与 74LS20 组合构成十进制计数器；利用 74LS175 提高负载、整流信号，并组成权电阻网络；最后利用运放放大信号，并输出。 仿真电路图：
VEE -15V
VEE -15V
0
D2 1N5758
15
U7A
40106BD_5V
XSC1
A +_
B +_
Ext T rig +
_
.
GND
VCC
U1
5V
3A 4B
QA 14 QB 13
GN56 D
C D
QC 12 QD 11
7 ENP 10 ENT
RCO 15
VCC
9 ~LOAD 1 ~CLR
2 CLK
19
4kΩ
R13
2kΩ
20
R9Key=2A3
50%
2kΩ2kΩ R14
Key=A
50%
R8 24
1kΩ
R15
2kΩ 50%
Key=A
R17 27 3 680Ω
VDD
VD1D5V
8
U5A
1 25
2
R16 01kΩ
26 4VEE LM358D VEE
-15V
R18
2kΩ
..
详细设计： 压频转换部分：
R6