占空比可调的方波信号发生器
1、课程设计目的
1?掌握电子系统的一般设计方法。
2?理解迟滞比较器的设计原理，掌握方波函数发生器的设计原理。
3?理解555定时器的工作原理，掌握多谐振荡器的设计原理。
4.熟练运用multisim仿真软件设计和仿真电路。
5?提高综合应用所学知识来指导实践的能力。
2、课程设计总文
2.1总体概述
2.11设计任务
使用集成运算放大器、稳压二极管、二极管、电阻等器件设计方波函数发生器。
2.12设计要求
1、根据技术要求和现有开发环境，分析课设题目；
2、设计系统实现方案；
3、要求占空比可调；输出电压：8V<|Vo|<15V ;周期：2ms 4、通过multisim 仿真软件进行仿真； 5、记录仿真结果、修改并完善设计； 6、编写课程设计报告和总结。 2.2系统方案分析 迟滞比较器，是将集成运放比较器的输出电压通过反馈网络加到同相端，形成正反 馈，如图2.21 (a)所示，待比较电压1加在反相输入端。在理想情况下，它的比较特性如图2.11 ( b)所示。由图可见，它有两个门限电压，分别称为上门限电压U OH和下门限 电压U OL ,两者的差值称为门限宽度。 图 2.2 (b ) 设比较器输出高电平 UOH ，则U OH 和U ref 共同加到同相输入端的合成电压为 当「由小增大地通过U 1时，输出电压由U OH 下跃到U OL 当比较器输出为低电平 U OL 时，按同样的分析求的加到同相输入端的合成电压为 R 2 U 1 U OH - & + R 2 R i U r ef R 1 R 2 T = 2RC In(1 2R 2 R i 若.由大减小的通过U .2 ,则u °由U OL 上跃到U °H 。 利用迟滞比较器的这一特性，可以考虑若在输入端引入负反馈，则可以得到标准的方波。 所选的设计电路方案如下图（图 2.21 （ C ））： 图中R 和C 为定时元件，比较器的两个门限电压分别为 R 2 R 2 U IH - U °H U IL - U °L + R 2 + R 2 假设t=0时u ° - U °H ,且C 上起始电压为零，这时， U °H 通过R 向C 充电，C 上电压按 指数规律上升，直到其 值等于 U IH 时，U °由U °H 下跃到U °L ，C 将通过R 放电。C 上 电压按指数规律下降，直到其值等于 U IL 时，u °由U °L 上跃到U °H 。之后C 又充电， 如此重复，即可得到方波信号，如图 2.2（ d ）所示，其周期为 ■2 R 2 OL R i R 1 R 2 ref 图2.2(d) 图2.3 (UA741 引脚) 2.3系统设计及仿真 由分析知，我们选用图 2.2 ( c)的方案，根据周期公式及设计要求，我们取R1=30k Q , R2=15k Q，选通用集成运放UA741 (引脚如上图2.3 )，及稳压在8.2V的1N4738,为了保护运放我们在输出端和负反馈输入端各加一个10k Q的限流电阻，为了得到周期可变且范 围在2ms?10ms之间的方波，在仿真中可以选择100nf的可变电容，固定电阻R为50k Q。 经仿真发现，得到的只是周期可变，而占空比不变，现在我们来分析RC的充放电： 据图2.21 (d)，当u° = U°H时，U OH通过R向C充电，C上电压按指数规律上升，直到其值等于U IH时，U°由U OH下跃到U OL, C将通过R放电，分析知，若我们改变充放电时间使其不相等，则可以得到占空比不同的波形。由于电容已经是可变电容且接地，故我们选择改变电阻参与充放电的时间，考虑至此，我们可以在电阻的两端并联上一个二极管和电阻串联的支路。 综合考虑以上所有因素，我决定采纳如下电路(图2.3 (a)), 其测试仿真结果图2.3 (b)所示， 图 2.3 (a) 苗示?S-xsci fx T1之创 T2 3* 时间 26,020 ms 36.020 rns 邇道A 7.009 '、： 6-602 v T2--110.000 m&-W7.1% mV 通道日 保存 时间轴通道A 比例［1^5/Div Z比例5 V/Div M位置1Y fii [o 両伽载］丽1丽 比側 Y位置 5 V/Div Ext. Trigger 2.4硬件设计 图 2.3 (b) 经仿真测试，其周期可以在2ms?10ms之间变换，占空比也符合标准，鉴于实际中缺少 100nF的可变电容，故实物中只做到了频率固定的方波发生器。在电路焊接中，一定要注意741的引脚，在电路板上合理的布线，焊接完之后先查看是否有漏焊，然后用万用表检测一下是否有短路的地方，检查完毕后进行测试。 在本次设计中，第一次由于运放本身的问题，导致波形无法观察。 焊接成功的实物电路如图2.4 ( c)所示，示波器测试结果如图 2.4 (d)所示， 图 2.4 ( d) 3课程设计总结 这次课程设计，让我深入了解了集成运放的迟滞特性，学会了利用运放产生方波以及对 模拟电子技术课程设计任务书 一、设计题目：波形发生器的设计（二） 方波/三角波/正弦波/锯齿波函数发生器 二、设计目的 1、研究正弦波等振荡电路的振荡条件。 2、学习波形产生、变换电路的应用及设计方法以及主要技术指标的测试方法。 三、设计要求及主要技术指标 设计要求：设计并仿真能产生方波、三角波及正弦波等多种波形信号输出的波形发生器。 1、方案论证，确定总体电路原理方框图。 2、单元电路设计，元器件选择。 3、仿真调试及测量结果。 主要技术指标 1、正弦波信号源：信号频率范围20Hz～20kHz 连续可调；频率稳定度较高。信号幅度可以 在一定范围内连续可调； 2、各种输出波形幅值均连续可调，方波占空比可调； 3、设计完成后可以利用示波器测量出其输出频率的上限和下限，还可以进一步测出其输出 电压的范围。 四、仿真需要的主要电子元器件 1、运算放大电路 2、滑线变阻器 3、电阻器、电容器等 五、设计报告总结（要求自己独立完成，不允许抄袭）。 1、对所测结果（如：输出频率的上限和下限，输出电压的范围等）进行全面分析，总结振荡电路的振荡条件、波形稳定等的条件。 2、分析讨论仿真测试中出现的故障及其排除方法。 3、给出完整的电路仿真图。 4、体会与收获。 1．正弦波输出电路 ，方波输出电路 ，在正弦波的基础上通过LM339AD比较器稳定输出方波，可通过R15小幅调节占空比，但方波幅值不可调。R15调节范围0/100~~2/100，占空比约为0/100~~50/100之间，通过正弦波发生器中的R13可大幅度调节占空比。 3．三角波和锯齿波发生器 通过LM741CN运放，且由R18和C3组成积分电路，在方波基础上输出三角波，通过调节方波占空比可以产生锯齿波，当方波占空比为50/100时，输出三波。 4．三种波形的综合输出 一．正弦波输出波形 西北民族大学电气工程学院课程设计说明书（2011/2012学年第二学期） 课程名称：模电课程设计 题目：正弦波发生器设计 专业班级：10级自动化一班 学生姓名：杨香林 学号：P101813404 指导教师：刘明华 设计成绩： 二〇一二年六月二十三日 目录 1.课程设计的目的 2.课程设计内容 2.1总体概述 2.11 设计任务 2.12 设计要求 2.2系统方案分析 2.3系统设计及仿真 2.4硬件设计 3.课程设计总结 4.参考文献 1、课程设计目的 1．掌握电子系统的一般设计方法。 2．理解迟滞比较器的设计原理，掌握方波函数发生器的设计原理。 3．理解555定时器的工作原理，掌握多谐振荡器的设计原理。 4．熟练运用multisim仿真软件设计和仿真电路。 5．提高综合应用所学知识来指导实践的能力。 2、课程设计总文 2.1总体概述 2.11 设计任务 使用集成运算放大器、稳压二极管、二极管、电阻等器件设计方波函数发生器。 2.12 设计要求 1、根据技术要求和现有开发环境，分析课设题目； 2、设计系统实现方案； 3、要求占空比可调；输出电压：8V<|Vo|<15V；周期：2ms 2.2系统方案分析 迟滞比较器，是将集成运放比较器的输出电压通过反馈网络加到同相端，形成正反 馈，如图2.21（a ）所示，待比较电压I 加在反相输入端。在理想情况下，它的比较特性 如图2.11（b ）所示。由图可见，它有两个门限电压，分别称为上门限电压OH U 和下门限 电压 OL U ，两者的差值称为门限宽度。 图2.2(a ） 图2.2（b ） 设比较器输出高电平 OH U ，则 OH U 和 ref U 共同加到同相输入端的合成电压为 习题一绘制典型信号及其频谱图 电子工程学院 202班一、单边指数信号 单边指数信号的理论表达式为 对提供的MATLAB程序作了一些说明性的补充，MATLAB程序为 figure(3); plot(w,20*log10(abs(F)));xlabel('\omega');ylabel('|F(\omega)| in dB');title(' 幅频特性/dB'); figure(4); plot(w,angle(F)*57.29577951);xlabel('\omega');ylabel('\phi(\omega)/（°） ');title('相频特性'); 调整，将a分别等于1、5、10等值，观察时域波形和频域波形。由于波形 较多，现不失代表性地将a=1和a=5时的各个波形图列表如下进行对比，其 他a值的情况类似可推知。 a15 时 域 图 像 幅频特性 幅频特性/d B 相频特性 分析： 由上表中a=1和a=5的单边指数信号的波形图和频谱图的对比可以发现，当a值增大时，信号的时域波形减小得很快，而其幅频特性的尖峰变宽，相频特性的曲线趋向平缓。 二、矩形脉冲信号 矩形脉冲信号的理论表达式为 MATLAB程序为： clear all; E=1;%矩形脉冲幅度 width=2;%对应了时域表达式中的tao t=-4:0.01:4; w=-5:0.01:5; f=E*rectpuls(t,width); %MATLAB中的矩形脉冲函数，width即是tao，t为时间 F=E*width*sinc(w.*width/2); figure(1); plot(t,f);xlabel('t');ylabel('f(t)');title('信号时域图像'); figure(2); plot(w,abs(F));xlabel('\omega');ylabel('|F(\omega)|');title('幅频特性'); figure(3); plot(w,20*log10(abs(F)));xlabel('\omega');ylabel('|F(\omega)| in dB');title(' 幅频特性/dB'); figure(4); plot(w,angle(F));xlabel('\omega');ylabel('\phi(\omega)');title('相频特性'); 调整，将分别等于1、4等值，观察时域波形和频域波形。由于波形较多，现不失代表性地将a=1和a=4时的各个波形图列表如下进行对比，其他值的情况类似可推知。 14 占空比可调的方波振荡电路工作原理及案例分析 参考电路图5.12所示，测试电路，计算波形出差频率。 电容 图5.12 方波发生电路(multisim) 通过上述电路调试，发现为方波发生器。 一、电路组成 如图5.13，运算放大器按照滞回比较器电路进行链接，其输出只有两种可能的状态：高电平或低电平，所以电压比较器是它的重要组成部分；因为产生振荡，就是要求输出的两种状态自动的产生相互变换，所以电路中必须引入反馈；因为输出状态应按一定的时间，间隔交替变化，即产生周期性的变化，所以电路中要有延迟环节来确定每种状态维持的时间。 电路组成：如图所示为矩形波发生电路，它由反相输入的滞回比较器和RC 电路组成。RC 回路既作为延迟环节，又作为反馈网络，通过RC 充、放电实现输出状态的自动转换。电压传输特性如图6.8所示： U 0 U N U P U z U c R 3 R 2 R 1 R 图5.13方波发生电路 二、工作原理 从图5.13可知，设某一时刻输出电压U O =+U Z ，则同相输入端电位U P =+U T 。U O 通过R 对电容C 正向充电。反相输入端电位U N 随时间t 增长而逐渐升高，当t 趋近于无穷时，U N 趋于+U z ; 当U N =+U T ，再稍增大，U O 就从+U Z 越变为-U Z ，与此同时U p 从+U T 越变为-U T 。随后，U O 又通过R 对电容C 放电。 反相输入端电位U N 随时间t 增长而逐渐降低，当t 趋近于无穷时，U N 趋于-U Z ；当U N =-U T ，稍减小，U O 就从-U Z ，于此同时，U p 从-U T 跃变为+U T ,电容又开始正向充电。 上述过程周而复始，电路产生了自激振荡。 三、波形分析及主要参数 由于矩形波发生电路中电容正向充电与反向充电的时间常数均等于R3C,而且充电的总幅值也相等因而在一个周期内U O =+U Z 的时间与U O =-U Z 的时间相等，U O 对称的方波，所以也称该电路为对称方波发生电路。电容上电压U C 和电路输出电压U O 波形如图所示。矩形波的宽度T k 与周期T 之比称为占空比，因此U O 是占空比为1/2的矩形波。 利用一阶RC 电路的三要素法可列出方程，求出振荡周期。 3122(12/)T R C R R =+ 振荡频率为： 1/f T = 调整电压比较器的电路参数R 1，R 2和U Z 可以改变方波发生电路的振荡幅值，调整电阻R 1，R 2，R 3和电容C 的数值可以改变电路的振荡频率。 四、占空比可调电路 占空比的改变方法:使电容的反向和正向充电时间常数不同。利用二极管的单向导电性可以引导电流流经不同的通路，占空比可调的矩形波发生电路如图2-5所示，电容上电压和输出波形的如图 6.19 Z U ±O 图 5.14占空比可调电路 电路工作原理：当U O =+U Z 时，通过RW1，D1，和R3对电容C 正向充电，若忽略二极管导通时的等效电阻，则时间常数为： 频率可调的方波信号发生器设计 用单片机产生频率可调的方波信号。输出方波的频率范围为1Hz-200Hz， 频率误差比小于0.5%。要求用增加、减小2 个按钮改变方波给定频率，按钮每按下一次，给定频率改变的步进步长为1Hz,当按钮持续按下的时间超过2 秒后，给定频率以10 次/秒的速度连续增加（减少），输出方波的频率要求在数码管上显示。用输出方波控制一个发光二极管的显示，用示波器观察方波波形。开机 默认输出频率为5Hz。3.5.1 模块1：系统设计（1）分析任务要求，写出系统整体设计思路任务分析：方波信号的产生实质上就是在定时器溢出中断次数达到规定次数时，将输出I/O 管脚的状态取反。由于频率范围最高为200Hz,即每 个周期为5ms（占空比1:1，即高电平2.5ms,低电平2.5 ms），因此，定时器可以工作在8 位自动装载的工作模式。涉及以下几个方面的问题：按键的扫描、功能键的处理、计时功能以及数码管动态扫描显示等。问题的难点在按键连续按下超过2S 的计时问题，如何实现计时功能。系统的整体思路：主程序在初始化变量和寄存器之后，扫描按键，根据按键的情况执行相应的功能，然后 在数码显示频率的值，显示完成后再回到按键扫描，如此反复执行。中断程序 负责方波的产生、按键连续按下超过2S 后频率值以10Hz/s 递增（递减）。（2）选择单片机型号和所需外围器件型号，设计单片机硬件电路原理图采用MCS51 系列单片机At89S51 作为主控制器，外围电路器件包括数码管驱动、独立式键盘、方波脉冲输出以及发光二极管的显示等。数码管驱动采用2 个四联共阴极 数码管显示，由于单片机驱动能力有限，采用74HC244 作为数码管的驱动。在74HC244 的7 段码输出线上串联100 欧姆电阻起限流作用。独立式按键使用上提拉电路与电源连接，在没有键按下时，输出高电平。发光二极管串联500 欧 姆电阻再接到电源上，当输入为低电平时，发光二极管导通发光。 实验九 典型信号的频谱分析 一. 实验目的 1. 在理论学习的基础上，通过本实验熟悉典型信号的频谱特征，并能够从信号频谱中读取 所需的信息。 2. 了解信号频谱分析的基本原理和方法，掌握用频谱分析提取测量信号特征的方法。 二. 实验原理 信号频谱分析是采用傅里叶变换将时域信号x(t)变换为频域信号X(f)，从而帮助人们从另一个角度来了解信号的特征。 图1、时域分析与频域分析的关系 信号频谱X(f)代表了信号在不同频率分量成分的大小，能够提供比时域信号波形更直观，丰富的信息。时域信号x(t)的傅氏变换为： dt e t x f X ft j ?+∞ ∞--=π2)()( (1) 式中X(f)为信号的频域表示，x(t)为信号的时域表示，f 为频率。 工程上习惯将计算结果用图形方式表示， 以频率f 为横坐标，X(f)的实部)(f a 和虚部 )(f b 为纵坐标画图，称为时频－虚频谱图； 以频率f 为横坐标，X(f)的幅值)(f A 和相位 )(f ?为纵坐标画图，则称为幅值－相位谱； 以f 为横坐标，A(f) 2为纵坐标画图，则称为 功率谱，如图所示。 频谱是构成信号的各频率分量的集合，它 完整地表示了信号的频率结构，即信号由哪些 谐波组成，各谐波分量的幅值大小及初始相 位，揭示了信号的频率信息。 图2、信号的频谱表示方法 三. 实验内容 1. 白噪声信号幅值谱特性 2. 正弦波信号幅值谱特性 3. 方波信号幅值谱特性 4. 三角波信号幅值谱特性 5. 正弦波信号＋白噪声信号幅值谱特性 四. 实验仪器和设备 1. 计算机1台 2. DRVI快速可重组虚拟仪器平台1套 3. 打印机1台 五. 实验步骤 1.运行DRVI主程序，点击DRVI快捷工具条上的"联机注册"图标，选择其中的“DRVI 采集仪主卡检测”或“网络在线注册”进行软件注册。 2.在DRVI软件平台的地址信息栏中输入WEB版实验指导书的地址，在实验目录中选择 “典型信号频谱分析”，建立实验环境。 图5 典型信号的频谱分析实验环境 下面是该实验的装配图和信号流图，图中的线上的数字为连接软件芯片的软件总线数据线号，6017、6018为两个被驱动的信号发生器的名字。 图6 典型信号的频谱分析实验装配图 基于MC51单片机的频率可调的方波信号发生器 用单片机产生频率可调的方波信号。输出方波的频率范围为1Hz-200Hz，频率误差比小于0.5%。要求用“增加”、“减小”2 个按钮改变方波给定频率，按钮每按下一次，给定频率改变的步进步长为1Hz,当按钮持续按下的时间超过2 秒后，给定频率以10 次/秒的速度连续增加（减少），输出方波的频率要求在数码管上显示。用输出方波控制一个发光二极管的显示，用示波器观察方波波形。开机默认输出频率为5Hz。 1：系统设计 （1）分析任务要求，写出系统整体设计思路 任务分析：方波信号的产生实质上就是在定时器溢出中断次数达到规定次数时，将输出I/O 管脚的状态取反。由于频率范围最高为200Hz,即每个周期为5ms（占空比1:1，即高电平2.5ms,低电平2.5 ms），因此，定时器可以工作在8 位自动装载的工作模式。涉及以下几个方面的问题：按键的扫描、功能键的处理、计时功能以及数码管动态扫描显示等。 问题的难点在按键连续按下超过2S 的计时问题，如何实现计时功能。 系统的整体思路： 主程序在初始化变量和寄存器之后，扫描按键，根据按键的情况执行相应的功能，然后在数码显示频率的值，显示完成后再回到按键扫描，如此反复执行。中断程序负责方波的产生、按键连续按下超过2S 后频率值以10Hz/s 递增（递减）。 （2）选择单片机型号和所需外围器件型号，设计单片机硬件电路原理图 采用MCS51 系列单片机At89S51 作为主控制器，外围电路器件包括数码管驱动、独立式键盘、方波脉冲输出以及发光二极管的显示等。数码管驱动采用2 个四联共阴极数码管显示，由于单片机驱动能力有限，采用74HC244 作为数码管的驱动。在74HC244 的7 段码输出线上串联100 欧姆电阻起限流作用。独立式按键使用上提拉电路与电源连接，在没有键按下时，输出高电平。发光二极管串联500欧姆电阻再接到电源上，当输入为低电平时，发光二极管导通发光。 图1 方波信号发生器的硬件电路原理图 （3）分析软件任务要求，写出程序设计思路，分配单片机内部资源，画出程序流程图 软件任务要求包括按键扫描、定时器的控制、按键连续按下的判断和计时、数码管的动态显示。 程序设计思路：根据定时器溢出的时间，将频率值换算为定时器溢出的次数（T1_over_num）。使用变量（T1_cnt）暂存定时器T1 的溢出次数，当达到规定的次数（T1_over_num）时，将输出管脚的状态取反达到方波的产生。主程序采用查询的方式实现按键的扫描和数码管的显示，中断服务程序实现方波的产生和连续按键的计时功能。单片机内部资源分配：定时器T1 用来实现方波的产生和连续按键的计时功能，内部变量的定义： hz_shu:设定的频率数； 目录 一、课程设计目的 (2) 二、课程设计正文 (2) 2.1总体论述 (2) 2.2方案选型 (2) 2.2.1总体方案 (2) 2.2.2各单元电路方案及集成电路 (2) 2.3电路原理图 (4) 2.4运行详细描述 (8) 2.5制作调试过程 (9) 2.6器件清单 (14) 三、实验设计总结或结论 (15) 四、参考文献 (15) 一、课程设计目的 1、掌握电子系统的一般设计方法。 2、理解占空比可调的方波发生器的设计原理，掌握占空比的设计原理和计算。 3、提高综合应用所学只是来指导实践的能力。 二、课程设计正文 2.1总体论述 2.1.1设计任务 1、根据技术要求和现有开发环境，分析课设题目； 2、设计系统实现方案； 3、设计绘制电路原理图并选择元器件； 4、焊接电路、调试； 5、记录结果、修改并完善设计； 6、编写课程设计报告。 2.1.2、技术要求 （1）设计要求：设计一方波产生电路。输出要求：占空比可调；输出方波电压值：8v<|V0|<15v;振荡周期：2ms 图（2）555定时器内部结构 图（3）555定时器的输出波形 接通V CC后瞬间，V CC通过R 对C充电，当u c上升到2V CC/3时，将触发器置0，u o＝0，放电管T导通，C通过T放电，电路进入稳态。 u I到来时，因为u I＜V CC/3，使u O又由0变为1，电路进入暂稳态。放电管T截止，V CC经R对C充电。直到u C上升到2V CC/3时，u O＝0，T导通，C放电，电路恢复到稳定 高速信号在提升电子设备性能的的同时，也为检定和调试的设计工程师带来了很多问题。在这些问题中，一类典型的例子是偶发性或间歇性的事件以及一些低占空比的信号，如激光脉冲或亚稳定性，低占空比雷达脉冲等等。这些事件很难识别和检定，要求测试设备同时提供高采样率和超强的数据捕获能力。这对示波器性能提出了极高的要求。在过去，要对这些信号的测试不得不在分辨率和捕获长度之间进行取舍：所有示波器的存储长度都是有限的；在示波器中，采样率×采集时间＝采集内存，以使用示波器的所有采集内存为例，采样率越高，则数据采集的时间窗口越小；另一方面，若需要加长采集时间窗口，则需要以降低水平分辨率(降低采样率)为代价。 当前的高性能示波器提供了高采样率和高带宽，因此现在的关键问题是优化示波器捕获的信号质量，其中包括：怎样以足够高的水平分辨率捕获多个事件，以有效地进行分析；怎样只存储和显示必要的数据，优化存储器的使用。 对于这两个关键问题，泰克的高性能示波器采用FastFrame分段存储技术，改善了存储使用效率和数据采集质量，消除了采集时间窗口和水平分辨率不可兼得的矛盾。 本文将分别介绍传统方法和FastFrame分段存储技术测试偶发性或间歇性的事件以及一些低占空比的信号，从而分析FastFrame分段存储技术在实际测试带来好处。 1. 传统测试方法 传统测试低占空比脉冲等间歇性的信号，通常利用数字示波器。为了提高测试精度，通常使用示波器的最高采样率来采集波形数据。通常在高采样率的支持下，可以看到大部分波形细节，见图1。 但是，如果想查看多个连续脉冲，那么必须提高采集的时间窗口。要让多个脉冲落在示波器提供的有限存储器内，很多时候必须通过降低采样率来达到。显而易见地，降低采样率本身会降低水平分辨率，使得时间测试精度大大下降。当然，用户也可以扩展示波器的存储器的长度，在不降低采样率的情况下提高采集时间窗口。但是，这种方法有其局限性。尽管存储技术不断进步，高速采集存储器仍是一种昂贵的资源，而且很难判断多少存储容量才足够。即使拥有被认为很长的存储器长度，但可能仍不能捕获最后的、可能是最关键的事件。 图2是在长记录长度时以高分辨率捕获的多个脉冲。从图2中可以看出，时间窗口扩展了10倍，可以捕获更多的间歇性脉冲。其实现方式：通常是提高采集数据的时间长度，并提高记录长度，同时保持采样率不变。这种采集方法带来了以下这些缺点： 1.更大的采集数据提高了存储器和硬盘的存储要求。 2.更大的采集数据影响着I/O传送速率。 3.更高的记录长度提高了用户承担的成本。 4.由于示波器要处理更多的信息，因此前后两次采集之间的不活动时间或“死区时间”提高了，导致更新速率下降。 考虑到这些矛盾，必须不断地在高采样率与每条通道提供的存储长度中间做出平衡，并且还是很难达到测试更多个脉冲的需求。 如何用LM358做可调方波发生器 阅读： 10260 | 回复： 5 六 2008/11/17 22:16:29 1 ywshgyw LV1 士兵 因为需要,想用LM358做一个28-400Hz 可调的,占空比为50%的方波发生器,网上找了点资料,搭了一下最后只调出一个50Hz 的方波 (是不是市电干扰 的缘故),想请教大家一下这个电路用LM358可行吗?有没有更好的办法?(原理图上是用双电源,我用单电源可行吗?) 另外有刚刚找了两张图,还没实验过,不知道可行否 先谢大家了! 标签LM 回复1帖 复制地址 收藏该帖 五2008/11/18 18:36:26 2 ywshgyw LV1 士兵 试过可以了回复2帖 四2008/12/02 20:40:14 3 xuetu LV2 班长 用图一好些 回复3帖 三2011/09/01 13:47:47 4 ouyjangxi LV2 班长 请教该电路计算公式望推荐 回复4帖 二2012/04/19 20:20:29 5 jzyhappy LV2 班长 500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt=这是一张缩略图，点击可放大。 \n 按住CTRL ，滚动鼠标滚轮可自由缩放;this.style.cursor=hand}" height=169 jQuery1334838395859="19"> 这一款的频率 应该怎么计算呢？ 或是： 正比于 输入电压信号（V+） ？ 谢谢！ 回复5帖 一2013/10/23 15:31:46 6 火云鞋刷 LV1 士兵 偶而看到这个帖子,试了一下,频率和电容成反比 回复6帖 单片机课程设计报告 设计题目：频率可调方波发生器 专业班级：生物医学工程09班 组长：李建华 组员：梁国锋，赖水兵，郭万劲，李建华2010 年 06 月 16日 摘要 本实验是基于PHILIPS AT89C51 单片机所设计的，可以实现键位与数字动态显示的一种频率可调方波发生器。通过键盘键入(10HZ-9999HZ)随机频率，使用七段数码管显示，每一个数码管对应一个键位。单片机对各个键位进行扫描，确定键位的输入，然后数码管显示输入的数值，方波发生器输出以数码管显示的数值为频率的方波。 关键词：单片机七段数码管键盘电路频率可调方波发生器 一、目的和功能 1.1 目的： 设计一种频率范围限定且可调的方波发生器，志在产生特定频率的方波。 1.2功能： 假设键盘是4*4的键盘，当键盘输入范围在10hz-9999hz的数字，单片机控制数码管显示该数值，并把该数值当做方波发生器的输入频率，单片机控制该方波发生器以该数值作为频率显示方波，从而得到我们想要频率的方波。 二、硬件设计 2.1 硬件设计思想 键盘的数字和键位关系固定，通过键盘输入产生频率，通过LED数码管显示出来，每一个数码管对应一个键位。基本设备是基于PHILIPS AT89C51单片机，外围设备采用的是4个七段数码管，PHILIPS A T89C51单片机，1个OSCILLOSCOPE 方波发生器，16个Button，若干电阻，电源电池。 2.2 部分硬件方案论述 2.2.1 七段数码管扫描显示方式的方案比较 方案一：静态显示方式：静态显示方式是指当显示器显示某一字符时，七段数码管的每段发光二极管的位选始终被选中。在这种显示方式下，每一个LED数码管显示器都需要一个8位的输出口进行控制。静态显示主要的优点是显示稳定，在发光二极管导通电流一定的情况下显示器的亮度大，系统运行过程中，在需要更新显示内容时，CPU才去执行显示更新子程序，这样既节约了CPU的时间，又提高了CPU的工作效率。其不足之处是占用硬件资源较多，每个LED数码管需要独占8条输出线。随着显示器位数的增加，需要的I/O口线也将增加。 1.项目的目的 电子电路仿真项目是通信工程专业教学体系中一个实践性很强的环节。它将模拟电子线路（低频部分和高频部分）、数字逻辑电路等课程的理论与实践有机结合起来，加强我们实验基本技能的训练，培养我们的实际动手能力、理论联系实践的能力。通过这次课程设计让我们掌握电子电路系统的设计、制作、调试、仿真的方法。 2.项目设计正文 2.1原始数据及主要任务 1、根据技术要求和现有开发环境，分析项目题目； 2、设计项目实现方案； 3、设计绘制电路原理图并选择元器件； 4、使用ewb软件进行仿真； 5、记录仿真结果、修改并完善设计； 6、设计实现电路功能； 7、编写项目设计报告。 2.2技术要求： （1）设计要求：设计一方波产生电路。要求占空比可调；输出方波电压值：8V<|V o|<15V；振荡周期：2ms 占空比可调的方波信号发生器 三、实验原理： 1、555电路的工作原理 （1）555芯片引脚介绍 图1 555电路芯片结构和引脚图 555定时器是一种应用极为广泛的中规模集成电路，该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容原件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器。因而广泛用于信号的产生、变换、控制和检测。 1脚：外接电源负极或接地（GND）。 2脚：TR触发输入。 3脚：输出端（OUT或Vo）。 4脚：RD复位端，移步清零且低电平有效，当接低电平时，不管TR、TH输 入什么，电路总是输出“0”。要想使电路正常工作，则4脚应与电源相连。 5脚：控制电压端CO(或VC)。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF 电容接地，以防引入干扰。 6脚：TH 高触发端（阈值输入）。 7脚：放电端。 8脚：外接电源VCC （VDD ）。 （2）555功能介绍 555定时器的功能主要是由两个比较器C1和C2的工作状况决定的。由图1可知，当V6>VA 、V2>VB 时，比较器C1的输出VC1=0、比较器C2的输出VC2=1，基本RS 触发器被置0，TD 导通，同时VO 为低电平。 当V6 占空比可调的矩形波发生电路实验二占空比可调的矩形波发生器实验 一、实验目的 1.掌握Im741芯片的使用方法； 2.了解占空比可调的矩形波发生器的设计方法。 二、实验原理 1」m741介绍 LM741系列是通用型运算放大器.其目的是为广泛的模拟应用高增益和宽工作电压范围在积分器，求和放大器，和一般反馈应用提供卓越的性能。其特点有：短路保护，出色的温度稳定性，内部频率补偿，高输入电压范围，空偏移。 图1丄M741应用电路图 LM741,LM741（芯片引脚和工作说明1和5为偏置（调零端）,为正向 输入端，3为反向输入端，4接地，6为输出，7接电源，8空脚 1输出端A 2反向输入端A 3正向输入端A 4接地5正向输入端B 6 反向输入端B 7输出端B 8电源+ 741运算放大器使用时需于7、4脚位供应一对同等大小的正负电 源电压+ Vdc 与—Vdc , —旦于2、3脚位即两输入端间有电压差存在， 压差即会被放大于输出端，唯 Op 放大器具有一特色，其输出电压值 决不会大于正电源电压+ Vdc 或小于负电源电压一Vdc ,输入电压差 经放大后若大于外接电源电压+ Vdc 至-Vdc 之范围，其值会等于+ Vdc 或—Vdc,故一般运算放大器输出电压均具有如图 3之特性曲线, 输出电压于到达+ Vdc 和—Vdc 后会呈现饱和现象。 Balance \ 1 __ 1 8 Input — a 1 \ 7 Input + □ 八 4 5 NC Output Balance -15V 图3.放大器输出入电压关系图 741运算放大器之基本动作如图4所示，若在非反相输入端输入电压，会于输出端得到被放大的同极性输出；若以相同电压信号在反相输入端输入，则会在输出端获得放大相同倍率后但呈逆极性之信号输出。而当对放大器两输入端同时输入电压时，则是以非反相输入端电压值(V1)减去反相输入端电压值(V2)，可于输出端得到(V1 —V2) 经过倍率放大后之输出。 用单片机产生频率可调的方波信号。输出方波的频率范围为1Hz-200Hz，频率误差比小于0.5%。要求用“增加”、“减小”2个按钮改变方波给定频率，按钮每按下一次，给定频率改变的步进步长为1Hz,当按钮持续按下的时间超过2秒后，给定频率以10次/秒的速度连续增加（减少），输出方波的频率要求在数码管上显示。用输出方波控制一个发光二极管的显示，用示波器观察方波波形。开机默认输出频率为5Hz。 3.5.1模块1：系统设计 （1）分析任务要求，写出系统整体设计思路 任务分析：方波信号的产生实质上就是在定时器溢出中断次数达到规定次数时，将输出I/O管脚的状态取反。由于频率范围最高为200Hz,即每个周期为5ms（占空比1:1，即高电平2.5ms,低电平2.5 ms），因此，定时器可以工作在8位自动装载的工作模式。 涉及以下几个方面的问题：按键的扫描、功能键的处理、计时功能以及数码管动态扫描显示等。问题的难点在按键连续按下超过2S的计时问题，如何实现计时功能。 系统的整体思路：主程序在初始化变量和寄存器之后，扫描按键，根据按键的情况执行相应的功能，然后在数码显示频率的值，显示完成后再回到按键扫描，如此反复执行。中断程序负责方波的产生、按键连续按下超过2S后频率值以10Hz/s递增（递减）。 （2）选择单片机型号和所需外围器件型号，设计单片机硬件电路原理图 采用MCS51系列单片机At89S51作为主控制器，外围电路器件包括数码管驱动、独立式键盘、方波脉冲输出以及发光二极管的显示等。 数码管驱动采用2个四联共阴极数码管显示，由于单片机驱动能力有限，采用74HC244作为数码管的驱动。在74HC244的7段码输出线上串联100欧姆电阻起限流作用。 独立式按键使用上提拉电路与电源连接，在没有键按下时，输出高电平。发光二极管串联500欧姆电阻再接到电源上，当输入为低电平时，发光二极管导通发光。 图3-14 方波信号发生器的硬件电路原理图 （3）分析软件任务要求，写出程序设计思路，分配单片机内部资源，画出程序流程图软件任务要求包括按键扫描、定时器的控制、按键连续按下的判断和计时、数码管的动态显示。 程序设计思路：根据定时器溢出的时间，将频率值换算为定时器溢出的次数（T1_over_num）。使用变量（T1_cnt）暂存定时器T1的溢出次数，当达到规定的次数（T1_over_num）时，将输出管脚的状态取反达到方波的产生。主程序采用查询的方式实现按键的扫描和数码管的显示，中断服务程序实现方波的产生和连续按键的计时功能。 燕山大学 课程设计说明书 题目：低通FIR滤波器设计与应用学院（系）：电气工程学院 年级专业： 10级精仪二班 学号： 学生姓名：王舟济 指导教师：孟宗 教师职称：副教授 电气工程学院《课程设计》任务书 院（系）：电气工程学院基层教学单位：仪器科学与工程系 说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。 年月日 目录 摘要.................................................................第1章绪论.......................................................... 1.1设计内容..................................................... 1.2设计基本要求.................................................第2章总体方案论证与设计.......................................... 2.1方案论述..................................................... 2.2方波发生器的硬件组成框图..................................... 第3章方波发生器原理................................................................... .............................. 3.1方波发生器的原理与功能................................................................... ............. 3.2键盘控制原理................................................................... ................................. 3.3程序框图................................................................... ......................................... 3.4方波波形显示................................................................... ......................... 第4章系统硬件设计 ................................................................ 燕山大学 课程设计说明书题目：低通FIR滤波器设计与应用 学院（系）：电气工程学院 年级专业： 10级精仪二班 学号： 学生姓名：王舟济 指导教师：孟宗 教师职称：副教授 电气工程学院《课程设计》任务书 院（系）：电气工程学院基层教学单位：仪器科学与工程系 说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。 年月日 目录 摘要................................................................. 第1章绪论.......................................................... 设计内容..................................................... 设计基本要求................................................. 第2章总体方案论证与设计.......................................... 方案论述..................................................... 方波发生器的硬件组成框图..................................... 第3章方波发生器原理................................................................................................. 方波发生器的原理与功能................................................................................ 键盘控制原理.................................................................................................... 程序框图............................................................................................................ 方波波形显示............................................................................................ 第4章系统硬件设计........................................................................................... 最小单片机系统............................................... 小键盘接口电路............................................... 显示电路.................................................. 八段数码管原理............................................................................................. 第5章系统软件设计................................................ 主程序...................................................... 系统初始化子程序............................................ 显示子程序.................................................. 键盘扫描程序................................................ 定时中断子程序.............................................. 汇编总程序..................................................................................................... 第6章系统调试与测试结果分析...................................... 硬件调试..................................................... 软件调试..................................................... 结论............................................................参考文献....................................................................................................................... 附录:仿真效果图 频率可调的方波信号发生器 用单片机产生频率可调的方波信号。输出方波的频率范围为1Hz-200Hz，频率误差比小于0.5%。要求用“增加”、“减小”2个按钮改变方波给定频率，按钮每按下一次，给定频率改变的步进步长为1Hz,当按钮持续按下的时间超过2秒后，给定频率以10次/秒的速度连续增加（减少），输出方波的频率要求在数码管上显示。用输出方波控制一个发光二极管的显示，用示波器观察方波波形。开机默认输出频率为5Hz。 1模块1：系统设计 （1）分析任务要求，写出系统整体设计思路 任务分析：方波信号的产生实质上就是在定时器溢出中断次数达到规定次数时，将输出I/O管脚的状态取反。由于频率范围最高为200Hz,即每个周期为5ms（占空比1:1，即高电平2.5ms,低电平2.5 ms），因此，定时器可以工作在8位自动装载的工作模式。 涉及以下几个方面的问题：按键的扫描、功能键的处理、计时功能以及数码管动态扫描显示等。问题的难点在按键连续按下超过2S的计时问题，如何实现计时功能。 系统的整体思路：主程序在初始化变量和寄存器之后，扫描按键，根据按键的情况执行相应的功能，然后在数码显示频率的值，显示完成后再回到按键扫描，如此反复执行。中断程序负责方波的产生、按键连续按下超过2S后频率值以10Hz/s递增（递减）。 （2）选择单片机型号和所需外围器件型号，设计单片机硬件电路原理图 采用MCS51系列单片机At89S51作为主控制器，外围电路器件包括数码管驱动、独立式键盘、方波脉冲输出以及发光二极管的显示等。 数码管驱动采用2个四联共阴极数码管显示，由于单片机驱动能力有限，采用74HC244作为数码管的驱动。在74HC244的7段码输出线上串联100欧姆电阻起限流作用。 独立式按键使用上提拉电路与电源连接，在没有键按下时，输出高电平。发光二极管串联500欧 图1 方波信号发生器的硬件电路原理图 （3）分析软件任务要求，写出程序设计思路，分配单片机内部资源，画出程序流程图 软件任务要求包括按键扫描、定时器的控制、按键连续按下的判断和计时、数码管的动态显示。 程序设计思路：根据定时器溢出的时间，将频率值换算为定时器溢出的次数（T1_over_num）。使用变量（T1_cnt）暂存定时器T1的溢出次数，当达到规定的次数（T1_over_num）时，将输出管脚的状态取反达到方波的产生。主程序采用查询的方式实现按键的扫描和数码管的显示，中断服务程序实现方波的产生和连续按键的计时功能。 单片机内部资源分配：定时器T1用来实现方波的产生和连续按键的计时功能，内部变量的定义：模拟电子技术课程设计产生正弦波,方波,三角波,且占空比可调,频率可调,幅度可调
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