测控电路实验设计--可编程增益放大器与频率合成（毕业设计）.docVIP

摘要 《测控电路》作为测控技术与仪器专业基础课在仪器工程与科学系的教学体系中有着重要地位。同时在测控系统中，测量与控制电路（简称测控电路）也是最灵活最难掌握的部分。测控系统乃至整个机器和生产系统的性能在很大程度上取决于测控电路设计的优劣。本文从测控电路实验设计的角度，通过两个典型测控电路在实验室的应用，诠释测控电路的重要实用价值、科研价值和工程价值。可编程增益放大器实验设计没有直接应用已经成熟且生产应用极为广泛的集成PGA芯片，而是通过搭建数模转换电路变相实现可编程增益放大器的构成，在认识PGA的同时也帮助学生更加了解D/A技术的实用价值；在频率合成实验设计的过程中，本文以CD4046锁相环集成芯片为核心，搭建了一个可调节合成频率的实验电路，并设计了若干实验内容，通过该实验的教学，学生不仅能够熟练掌握频率合成的基本技术，了解频率合成技术的应用前景，同时对于在通信领域十分重要的锁相技术也有了一个初步的了解和认识，对于接下来的学习、科研和工作大有裨益。同时本文没有仅仅停留在课本所授范围了，通过更进一步的深入研究，本文在对以上两方面的知识探讨中给出了一些独到的见解和认识。考虑到本文所做设计的教学目的，在电路设计的过程中，尽量多的考虑到学生在课程学习过程中的一个理解消化过程，本文对于基础知识和基础实验技能上也进行了较为全面的整体概括介绍、局部突出提醒，避免了学生在实验过程中盲目操作，导致实验失败或者损坏实验室设备。对于一些教学过程中的重点问题实验设计过程中也给予考虑，深入探讨了学生容易产生的相关疑惑。在实验指导中给予一定提示，并要求学生完成相应实验任务。 作为用于教学目的的设计，本次毕业设计的主要任务意义在于经过我的构思和设计，完成一块在教学实践中可以用于辅助理论教学，加深学生对相关电路的理解和提高学生对相关电路知识的应用能力的实验教学载体。 本次毕业设计所采用的主要研究方法是按照设计定位、资料整理、原理分析、电路绘制仿真、制板调试、学生实验方式设计、实验任务拟定的过程完成的。从拿到设计任务书的3月中旬开始，按照毕业设计进度记录本上所记录的进度稍稍提前一周完成。 在实验设计时尽量选择成熟的测控电路原理，同时不失时机的提出拓展内容，力争做到有的放矢。在完成实验课程的教学要求的同时也对本科毕业设计在知识运用、独创方法、创新设计上有所作为。 本论文的结构安排如下：第一章介绍PGA和频率合成技术的研究现状、发展趋势，实验设计过程中考虑到教学实验特点给出的一些实验设计注意事项；第二章介绍D/A用于PGA的设计原理；第三章介绍PLL技术应用于频率合成的可行性分析；第四章介绍PGA硬件电路设计；第五章介绍频率合成电路设计调试；第六章对本次毕业设计做一个总结。本次毕业设计主要完成任务有两点：第一点，完成两个测控电路课程实验的电路设计、实验测试、学生实验内容设计等工作；第二点，完成实验指导书的初稿编写工作，由于给学生进行课堂实验时作为参考书使用。目前这两项主要任务基本已经完成，其中第一项任务我已经在本毕业论文的正文部分详细论述了设计原理、设计方法及测试结果；第二项任务的编写工作，实验指导书中我负责编写的全部内容，需要说明的是指导书的初稿截止本人完成论文阶段导师还没有全部审阅、修改完成在可编程增益放大器的研究和应用领域，目前国内外都有许多新思路、新产品在陆续面世，考虑到本次毕业设计的主要任务是完成教学实验设计，所以在设计的过程中只是保守的选用了一个成熟的、简易的电路来进行实验，所包含的内容有限，所研究的深度也有限。同时作为实验教学的设计性材料，在设计思路上还有很多不足的地方，例如实验指导书编写不够完备，实验内容设计的不够充分，难度和深度都没有仔细研究透彻。还有就是在硬件设计的过程中还有许多地方没有考虑到学生实验的需要，不够方便好用，例如手动输入数字量的直插式开关设计的过于紧密，不便于手动调节。 在基于锁相环的频率合成电路设计过程中，除了上述的一些问题存在之外，还有一些不足，例如锁相环路设计过程中没有考虑参考频率信号是否合格，没有为此专门设计调理电路。测试过程中发现的跟踪频率范围过窄问题也没有详细研究。同时在频率合成意义上来讲，电路还缺少对于输出频率可调节这一设计要求的的相关设计，在实验过程中无法很容易的调节N值，使得频率合成器的实用价值大打折扣。 关键词：测控电路，实验设计，PGA，D/A转换，PLL技术，频率合成 ABSTRACT Control Circuit as a basis for measurement and control technology and instrumentation course in the Department of Instrument Engineering and Science has an impor