電路綜合實習報告
姓名：學號：
班級：組別:
指導老師：
中國地質大學（武漢）
技能要求1
一、 函式發生器設計2
1、實習內容及要求2
2、設計方案2
3、除錯過程與結果10
4、測試資料記錄11
二、多功能數字鐘設計12
1、實習內容及要求12
2、設計方案13
3、除錯過程與結果21
三、自動量程轉換電壓表
1、實習內容及要求22
2、設計方案22
3、除錯過程與結果32
4、測試資料記錄33
四、實習總結34
五、參考文獻36
技能要求：
1、 能使用eda（電子設計自動化）軟體進行電路繪製，如應用protel軟體繪製詳細電路原理圖。
2、 會查閱相關參考文獻
3、 能夠閱讀英文器件資料手冊，進行單元電路設計。
4、 在萬用板上完成電路的焊接工作。學習和熟悉在萬用板上進行電路焊接的方法和技術。
5、 掌握某些常用晶元的功能及引腳圖
6、 具備元器件檢測能力。
7、 具有裝配、除錯和指標測量的能力。能使用電子儀器（如直流電源，萬用表，訊號發生器，示波器等）對電路進行測試，能根據要求除錯出較好的效能。
8、 掌握模擬電路、數位電路、微控制器原理等課程的基本知識。
9、 會進行c語言和組合語言程式設計。
10、 具備一定的分析、總結能力，寫出乙份較為完備的實習報告
一、 函式發生器設計
1、 實習內容及要求：
任務：乙個電路同時產生正弦波、三角波、方波。
①要求：1） 正弦波幅度不小於1v；
三角波不小於5v；
方波不小於14v；
2） 頻率可調，範圍分為三段：
10hz—100hz；100hz—1khz；1khz—10khz。
②主要性要求能：
1）輸出訊號的幅度準確穩定
2）輸出訊號的頻率準確較穩定
2、設計方案
產生正弦波、方波、三角波的方案有多種，如先產生正弦波，然後通過整形電路將正弦波變換成方波，再由積分電路將方波變成三角波；也可以先產生三角波—方波，再將三角波變成正弦波或將方波變成正弦波。
方案1：
正弦波方波
vo3框圖中第一部分單元電路為rc文氏電橋正弦波振盪電路。其輸出的正弦波vo1通過第二部分單元電路遲滯比較器變換為方波輸出vo2。第三部分單元電路為積分器，它將方波vo2積分變換為三角波vo3輸出。
方案2：
將遲滯比較器與積分器首尾相連，構成方波-三角波產生器，然後將三角波用差動發達器變換為正弦波。三角波→正弦波的變換主要有差分放大器來完成。其設計框圖如圖：
方案3：
採用ic晶元8038設計的方案：icl8038是效能優良的整合函式訊號發生器晶元。8038在使用中可用單電源（+10v ~ +30v）供電，也可以用雙電源（+ 5v ~ +15v）供電。
頻率的可調範圍為0.001hz-300khz。輸出矩形波的占空比q的調節範圍為2%-98%，上公升時間為180ns，下降時間為40ns。
輸出三角波的非線形小於0.05%，輸出正弦波的失真度小於1%，8038為壓控振盪器（vco）或頻率調製器（fm）。
方案選擇：
差分放大器具有工作點穩定，輸入阻抗高、抗干擾能力強等優點。特別是做直流放大器時，可以有效的抑制零點漂移，因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波。由於本實驗要求最低頻率為10hz，並且變化的範圍較大，因此方案一對於此試驗無法滿足此要求；對於方案三，由於晶元的造價太高，不實際，因此選用方案二比較合適。
整合運放是一種高增益放大器，只要加入適當的反饋網路，利用正反饋原理，滿足振盪條件，就可以構成方波-正弦波-三角波等各種振盪電路。但由於受整合運放頻寬的限制，其產生的訊號頻率一般都在低頻範圍。故選用第二種方案。
1)功能模組
①方波—三角波產生電路
上圖所示為產生方波-三角波電路。工作原理如下：若a點短開，運算放大器a1與r1、r2及r3、rp1組成電壓比較器，c1為加速電容，可加速比較器的翻轉。
由圖分析可知比較器有兩個門限電壓
運放a2與r4、rp2、c2及r5組成反相積分器，其輸入訊號為方波uo1時，則輸出積分器的電壓為
當uo1=+vcc時
當uo1=-vee時
可見積分器輸入方波時，輸出是乙個上公升速率與下降速率相等的三角波，其波形如圖所示。
a點閉合，即比較器與積分器首尾相連，形成閉環電路，則自動產生方波-三角波。
方波-三角波的頻率為：
由上分析可知：
（1）電位器rp2在調整方波-三角波的輸出頻率時，不會影響輸出波形的幅度。
（2）方波的輸出幅度應等於電源電壓。三角波的輸出幅度應不超過電源電壓。電位器rp1可實現幅度上午微調，但會影響波形的頻率。
②正弦波產生電路
三角波→正弦波的變換主要有差分放大器來完成。差分放大器具有工作點穩定，輸入阻抗高、抗干擾能力強等優點。特別是做直流放大器時，可以有效的抑制零點漂移，因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波。
波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性的非線性。
（1）傳輸特性曲線越對稱，線性區越窄越好；
（2）三角波的幅度um應正好使電晶體接近飽和區或截止區。
圖2.3.2.
2b為三角波→正弦波的變換的電路。其中rp1調節三極體的幅度，rp2調整電路的對稱性，其併聯電阻re2用來減少差分放大器的線性區。電容c1、c2、c3為隔直電容，c4為濾波電容，以減少濾波分量，改善輸出波形。
比較器a1與積分器a2的元件引數計算如下：
由於因此
取r3=10kω,則r3+rp1=30 kω，取r3=20kω, rp1為47 kω的電位器。取平衡電阻r1=r2//（r3+rp1）≈10 kω。
因為當1hz≤f≤10hz時，取c2=1μf，則r4+rp2=（75~7.5）kω，取5.1 kω，rp2為100 kω電位器。
當 19hz≤f≤100hz，取c2=0.01μf以實現頻率波段的轉換，r4、rp2的值不變。取平衡電阻r5=10 kω。
三角波→正弦波變換電路的引數選擇原則是：隔直電容c3、c4、c5要取得大，因為輸出頻率較低，取c3=c4=c5=470μf，濾波電容c6一般為幾十皮法至0.1μf。
re2=100ω與rp4=100ω，相併聯，以減少差分放大器的線性區。差分放大器的靜態工作點可通過觀測傳輸特性曲線，調整rp4及電阻r』確定。
2）總電路圖（方波—三角波—正弦波產生電路）
3）引腳圖
lm741
4）元件清單
3、 除錯過程與結果
1 方波—三角波的除錯
由於比較器a1與積分器a2組成正反饋閉環電路，同時輸出方波與三角波，這兩個單元電路可以同時安裝。需要注意的是，安裝電位器rp1與rp2之前，要先將其調整到設計值，如設計舉例題中，應先使rp1=10kω，rp2取（2.5~70）ω內的任一阻值,否則電路可能會不起振.
只要電路接線正確,上電後,u01的輸出為方波,u02的輸出為三角波,微調rp1,使三角波的輸出幅度滿足設計指標要求,調節rp2,則輸出頻率在對應波段內連續可變.
2 正弦波除錯
裝調三角波-正弦波變換電路，其中差分放大器可利用課題三設計完成的電路。電路的除錯步驟如下：
經電容c4輸入差模訊號電壓uid=500mv，fi=100hz的正弦波。調節rp4及電阻r*，使傳輸特性曲線對稱。再逐漸增大uid，直到傳輸特曲線形狀如圖3-73所示，記下此時對應的uid，即uidm值。
移去訊號源，再將c4左端接地，測量差分放大器的靜態工作點i0、uc1、uc2、uc3、uc4。
將rp3與c4連線，調節rp3使三角波的輸出幅度經rp3後輸出等於uidm值，這時u03的輸出波形應接近正弦波，調整c6大小可以改善輸出波形。如果u03的波形出現如圖1所示的幾種正弦波失真，則應調整和修改電路引數，產生失真的原因及採取的相應措施有：
1 鐘形失真，如圖1.2（a）所示，傳輸特性曲線的線性區太寬，應減小re2。
②波圓頂或平頂失真，如圖1.2（b）如示，傳輸特性曲線對稱性差，工作點q偏上或偏下，應調整電阻r*。
③非線性失真如圖1.2（c）所示，三角波的線性度較差引起的非線性失真，主要受運放效能的影響。可在輸出端加濾波網路（如c6=0.1mf）改善輸出
4、 測試資料記錄
在各個波形都不失真的情況下，得到下列測試結果：
初始值（vcc+=11.9v vcc-=-11.8v）測量值
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