电子系统课程的设计的报告数控脉冲信号发生器.docVIP

国家电工电子实验教学中心 电子系统课程设计 设 计 报 告 设计题目： 数控脉冲信号发生器 学 院： 电子信息工程学院 专 业： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 目录 1 设计任务要求 2 1.1 基本部分 2 1.2 发挥部分 2 2 设计方案及论证 2 2.1 任务分析 2 2.2 方案比较 3 2.3 系统结构设计 4 2.4 具体电路设计 5 2.4.1 产生基准频率 5 2.4.2 N分频电路 6 2.4.3 锁相环设计 7 2.4.4 功率放大电路 9 3 制作及调试过程 12 3.1 制作与调试流程 12 3.1.1 分频电路 12 3.1.2 锁相环电路 12 3.1.3 功率放大电路 12 3.2 遇到的问题与解决方法 12 4 系统测试 13 4.1 测试方法 13 4.1.1 脉冲信号产生部分 13 4.1.2 功率放大电路 13 4.2 测试数据 13 4.3 数据分析和结论 13 5 系统使用说明 14 5.1 系统外观及接口说明 14 5.2 系统操作使用说明 14 6 总结 15 6.1 本人所做工作 15 6.2 收获与体会 15 6.3 缺陷与不足 15 6.4 对本课程的建议 16 7 参考文献 16 1 设计任务要求 1.1 基本部分 （1）输出1kHz～15kHz的方波脉冲信号，占空比50%，波形良好，无明显失真。 （2）信号发生器输出电阻不限，在负载电阻为100Ω时，输出脉冲信号电平满足TTL电平要求。 （3）输出信号频率可通过拨码开关输入二进制数字预置，步进频率1kHz（即可输出信号频率1kHz、2kHz、3kHz、……、15kHz），要求拨码开关所预置的二进制数值即为输出频率值（单位：kHz）。输出信号频率的精度和稳定度要求优于10-4。 1.2 发挥部分 （1）输出信号频率范围2.0kHz～20.0kHz，步进频率0.1kHz（即可输出信号频率2.0kHz、2.1kHz、2.2kHz、……、19.9kHz，20.0kHz）。 （2）设计信号发生器输出电阻为50Ω。在负载电阻为50Ω时，输出信号高电平5V，低电平-5V，误差不大于10%（测试时用示波器分别测信号发生器空载输出电平UOpen和带负载时的输出电平ULoad，应满足 UOpen = 2*ULoad）。 （3）增加按键输入和显示功能。要求用按键（可用成品键盘或用按键开关自制，按键数量不限）输入信号频率（按键输入方式不限），利用数码管或液晶显示器显示键入的数字和当前输出信号频率。 （4）增加输出保护功能。当信号发生器输出发生短路时，自动启动保护电路，切断输出并发出报警。短路去除后，自动恢复正常输出。 2 设计方案及论证 2.1 任务分析 基础频率部分的要求是输出1kHz～15kHz的方波脉冲信号，步进频率为1kHz，采用频率为4.096MHz的石英晶体振荡器，通过4096分频得到1kHz的基准频率，再利用锁相环进行N=1～15倍频，最终得到1kHz～15kHz的方波脉冲信号。发挥频率部分的要求是输出信号频率的范围为2.0kHz～20.0kHz，步进频率变为0.1kHz，因此采用4.096MHz的晶振需要经过M=10000分频得到100Hz的基准频率，然后利用锁相环进行N=20～200倍频，最终得到2.0kHz～20.0kHz的方波脉冲信号。发挥部分要求设计信号发生器输出电阻为50Ω。在负载电阻为50Ω的情况下，输出信号高电平5V，低电平-5V，并且误差不大于10%。锁相环的输出的脉冲的电压和电流都比较小，要实现以上功能必须在锁相环输出加一个功率放大电路，以提高其带载能力，并实现高低电平+5V、-5V的要求。我们采用了甲乙类互补推挽功放做功率放大电路，以提高其带载的要求，并实现高低电平+5V、-5V的要求。显示电路要求有按键输入和显示功能。要求用按键输入信号频率，利用数码管或液晶显示器显示键入的数字和当前输出信号频率。于是我们使用3位BCD码拨码开关实现按键功能和显示，3为BCD码依次是百位、十位、各位。使用3片7447以及加3个共阳数码管。通过BCD码拨码开关拨码，就可以通过7447和共阳数码管实现出来相应的频率。因为输出信号的精度要求是10 ?-4所以我们用的是石英晶体振荡电路。分频输出的信号占空比不是50%，但是经过锁相环以后就变成了占空比为50%的方波了。 2.2 方案比较 分频电路的设计： 先利用利用石英晶体振荡器加分频电路产生基准频率采用频率为4.096MHz的石英晶体振荡器，通过CD4060分频器的4096分频以后，得到频率为1kHz的脉冲信号，然后通过CD4017的十