电测与计量 北交大 课程设计报告.docx

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电测与计量北交大课程设计报告

Bjtu（学习靠自己!

）

电气工程学院

电测与计量课程设计

设计题目：

　双脉冲发生器

学　　号：

　　10291149　

姓名：

**

同组人：

**

指导教师：

**

设计时间：

2012/11/18--2012/12/02

设计地点：

电气工程学院实验中心

电测与计量课程设计成绩评定表

姓名

**

学号

10291149

课程设计题目：

双脉冲发生器

课程设计答辩或提问记录：

成绩评定依据：

课程设计预习报告及方案设计情况（30％）：

课程设计考勤情况（15％）：

课程设计调试情况（30％）：

课程设计总结报告与答辩情况（25％）：

最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）

指导教师签字：

年月日

电测与计量课程设计任务书

学生姓名：

**指导教师：

**

一、课程设计题目：

双脉冲发生器

二、课程设计要求

1.根据具体设计课题的技术指标和给定条件，独立进行方案论证和电路设计，要求概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完整；

2.查阅有关参考资料和手册，并能正确选择有关元器件和参数，对设计方案进行仿真；

3.完成预习报告，报告中要有设计方案，设计电路图，还要有仿真结果；

4.进实验室进行电路调试，边调试边修正方案；

5.撰写课程设计报告——最终的电路图、调试过程中遇到的问题和解决问题的方法。

三、进度安排

1．时间安排

序号

内容

学时安排（天）

1

方案论证和系统设计

4

2

完成电路仿真，写预习报告

2

3

电路调试

4

4

写设计总结报告与答辩

5

合计

15

设计调试地点：

电气楼410

2．执行要求

课程设计共5个选题，每组不得超过2人，要求学生在教师的指导下，独力完成所设计的详细电路（包括计算和器件选型）。

严禁抄袭，严禁两篇设计报告雷同。

摘要

双脉冲信号发生器是信号发生器的一种，在实际的应用中较为广泛，而产生双脉冲的方式也多种多样，不尽相同。

在本次实验中将应用7400、74LS74、9013并结合其他元器件组成双脉冲发生器。

实验设计的电路大致分为100Hz方波脉冲产生电路、方波脉冲四分频电路、1kHz方波产生电路和电压放大电路这四部分，具体实现的功能为产生周期为40ms，单脉冲宽度为5ms的双脉冲，最后经过示波器验证。

关键词：

双脉冲发生器设计740074LS749013

目录

摘要-----------------------------------------------------------------------------------------4

实验设计任务-----------------------------------------------------------------------------5

实验元器件及说明-----------------------------------------------------------------------6

系统设计方案-----------------------------------------------------------------------------7

仿真-----------------------------------------------------------------------------------------9

电路调试-----------------------------------------------------------------------------------11

示波器显示波形--------------------------------------------------------------------------12

结论-----------------------------------------------------------------------------------------13

PCB板设计-------------------------------------------------------------------------------13

心得与体会--------------------------------------------------------------------------------14

参考文献-----------------------------------------------------------------------------------15

第一章系统方案设计

设计一个双脉冲发生器，要求信号输出短路电流大于20mA，输出波形如下所示：

①周期要求如上图所示。

②脉冲峰值大于10V。

74LS74（1片）；7400（1片）；9013（3个）；电阻、电容（若干）

稳压电源（5V、12V）

第二章实验元器件及说明

1、7400

7400是由四个与非门构成的芯片

2、74LS74

74LS74是双D触发器，其引脚图如下：

D触发器的状态方程为：

Qn+1=D。

其状态的更新发生在CP脉冲的边沿，（74LS74为上升沿触发，故又称之为上升沿触发器的边沿触发器），触发器的状态只取决于时针到来前D端的状态。

D触发器可用做数字信号的寄存，移位寄存，分频和波形发生器等，其逻辑符号如下：

3、9013

9013是NPN型三极管，是电流放大器件，可以构成基本的放大电路

三极管9013相关参数

最大耗散功率（PCM）：

0.625W

最大集电极电流（ICM）：

0.5A

集电极-发射极击穿电压（VCEO）：

25V

集电极-基极击穿电压（VCBO）：

45V

发射极-基极击穿电压（VEBO）：

5V

集电极-发射极饱和压降（VCE）：

0.6V

特怔频率（fr）：

150MHZ

放大倍数：

D64-91E78-112F96-135G122-166H144-220I190-300

第三章系统方案设计

总的双脉冲发生器电路图如下图所示：

第一部分:

产生100Hz方波脉冲

由7400的三个与非门和若干电容电阻构成自激振荡电路，输出方波。

其中主要分为由7400和680nF、10kΩ产生的100Hz方波脉冲，振荡周期T=10ms。

第二部分：

由两个D触发器构成四分频电路

将D触发器的-Q端接D，信号接CLR，这就成二分频电路了。

再接一级就是四分频电路，即用两个D触发器构成四分频器。

因此从7474的9端输出的脉冲为25Hz的脉冲。

第三部分：

利用脉冲上升沿产生1KHz的方波

51kΩ的电阻提供基极电流，三极管和470Ω电阻构成输出，通过电容输出。

他们的输入与输出相互连接。

上一级电路产生的双脉冲信号从9号线输入，输出地1KHz的方波信号从第二个三极管的集电极Q2输出。

各级交替导通和截止，每次只有一级是导通的。

多谐振荡器会进入截止状态。

这是借助于Rc耦合网络较长的时间常数来控制的。

尽管在时间上是交替的，可是这两级产生的都是矩形波输出。

所以多谐振荡器的输出可取自任何一级。

^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

第四部分：

与非门形成倒立双脉冲

经过振荡之后的信号与100HZ方波经过与非门，形成倒向的双脉冲，进入到下一部分——电压放大电路。

第五部分：

电压放大电路

电路图如下所示，为最基本的共射极放大电路，待放大电压从基极输入，放大电压从集电极输出。

根据理论计算和实际电压信号大小，调节基极和集电极电阻，是输出峰峰值达到10V以上。

第四章仿真

总的实验仿真结果：

由仿真结果可以看出，双脉冲仿真结果是正确的，其周期是40ms，两个脉冲的时间分别为5ms，占空比为25%。

第一部分:

产生100Hz方波脉冲

由仿真结果可以看出，产生的方波脉冲周期为10ms，有效时间为5ms，频率为100Hz，占空比为50%。

第二部分：

由两个D触发器构成四分频电路

由仿真结果可以看出，由7474分频后产生的方波脉冲周期为40ms，有效时间为20ms，频率为25Hz，占空比为50%。

第三部分：

利用脉冲上升沿产生1KHz的方波

第四部分：

与非门形成倒立双脉冲

由仿真结果可以看出，经过与非门之后产生的双脉冲为倒立着的，其周期为40ms，有效时间为10ms，频率为1kHz，占空比为25%。

第五部分：

电压放大电路

第五章电路调试

电路调试是在实验设计制作过程中重要的不可忽略步骤，电路调试前首先要根据示波器所得到的结果与自己想得到的结果进行分析比对，结合这次试验设计，我觉得在以下几个方面是电路调试必不可少的：

一．明确想要得到的试验结果并与现得到的结果比对

二．列出遇到的问题或者试验故障

三．通过不同的途径（包括仿真的方式）找问题原因或者排除问题原因

四．多次测试分析，并得到产生问题的原因，提出解决方案并进行改正

五．问题解决方法记录总结

结合这次双脉冲发生器的实验设计，我们组在设计过程中遇到的问题有：

1.如何用7400、电阻电容设计100Hz的方波发生器才能在最大限度上减少实验误差的产生、波形失真的产生，在查阅7400资料后结合实际设计了如上文所示的电路图；2.7474触发器分频电路的设计；3.三极管应用部分。

在遇到问题后我们组进行了讨论，具体的解决方案，也虚心向班里的同学请教，最后得出了切实可行的实验方案，最后顺利完成了实验。

具体实验过程中，也可以凭自己的经验和所学的知识判断此现象可能的原因。

这有时是解决这个问题的第一方法。

当凭自己的经验解决不了问题时，可以通过不同的途径来解决遇到的问题，比如查阅网络资料、咨询、同组讨论的方式。

最后我们觉得在每次的实验电路调试中不能少的环节就是总结错误，就像人不怕犯错误，而是怕犯同一个错误两次。

所以我们需要总结，把这次解决问题的过程记录下来，为以后不犯或少犯错误打下基石。

第六章示波器显示波形

实验部分显示图如下：

图一（图中Δt=4.7ms）图二（图中Δt=15.56ms）

图三（图中ΔV=11.25V）

在经过整体电路设计、仿真、试做完成之后，我们进行了示波器演示环节，在示波器调试过程中，也加深了我们对于示波器的知识的回顾和深化，经过仔细调试之后，示波器显示波形与设计波形在误差允许范围内相同，因此可以说明试做成功。

第七章结论

经过电路设计、仿真、实际设计调试和示波器验证等实验步骤，可以说明设计的双脉冲发生器电路是合理的，可以较好实现双脉冲发生器这一功能。