文档介绍：电子电路综合实验
实验报告
实验名称:示波器功能扩展电路的设计

学院: 电子工程学院
班级:
姓名:
学号:
2013年5月
示波器功能扩展电路的设计与实现
摘要:
本实验旨在对普通示波器进行功能扩展,实验电路通过时钟产生电路NE555、地址产生电路74LS169、多路模拟开关CD4052、运算放大器LF353(对信号进行放大调整和线性叠加)的使用,将一个普通的双踪示波器改装为多踪示波器,能够实现用示波器一路探头输入稳定显示四路被测信号波形,并且四路被测信号的波形大小可以分别调整。
关键词:
时钟电路、地址产生电路、多路模拟开关、多路示波器
设计任务要求:
1、实验目的:
1) 深入掌握运算放大器组成加法器的应用
2) 掌握 555 定时器用作多谐振荡器的方法
3) 学习模拟多路选择器的工作原理和使用方法
4) 巩固示波器原理和使用方法
5) 提高独立设计电路和调研验证实验的能力
2、实验要求
设计一个将普通双踪示波器改装成为多踪示波器的电路,包括多踪示波器的时钟电路、位移电路、衰减和放大电路。能够实现用示波器一路探头输入稳定显示四路被测信号波形。输入信号幅度为
0~10V,频率不低于500Hz,系统电源DC±5V。四路被测信号波形的大小可以分别调整。
四、设计思路、总体结构框图:
阶梯波产生电路
加法器电路
输出
放大调整电路
地址产生电路
时钟产生电路
多路模拟开关
多路
被测信号
五、分块电路和总体电路的设计:
:
利用NE555构成多谐振荡器,产生20K到200KHz的方波,其高低相间的电平可作为后续地址产生电路的控制信号。
电路组成:
用555定时器构成的多谐振荡器电路如上图所示:图中电容C、电阻R1和R2作为振荡器的定时元件,决定输出矩形波正、负脉冲的宽度,即用于调节方波占空比。定时器的触发输入端(2脚)和阀值输入端(6脚)与电容相连;集电极开路输出端(7脚)接R1、R2相连处,用以控制电容C的充、放电;外界控制输入端(5脚)。
2) 工作原理:
多谐振荡器的工作波形如图上图所示:
电路接通电源的瞬间,由于电容C来不及充电,Vc=0 V,所以555定时器状态为1,输出Vo为高电平。同时,集电极输出端(7脚)对地断开,对电容C充电,电路进入暂稳态,此后,电路周而复始地产生周期性的输出脉冲。多谐振荡器两个暂稳态的维持时间取决于RC充、放电回路的参数。暂稳态的维持时间,即输出Vo的正向脉冲宽度;暂稳态Ⅱ的维持时间,即输出Vo的负向脉冲宽度。
因此,振荡周期,振荡频率。正向脉冲宽度T1与振荡周期T之比称矩形波的占空比D,由上述条件可得,若使,则D≈1/2,即输出信号的正负向脉冲宽度相等的矩形波(方波)。
本次实验要求多谐振荡器产生20K到200KHz的方波作为74LS169计数器的时钟信号,取C=1000pF=F左右,R2为总阻值为10KΩ的电位器,理论计算可以产生要求频率的时钟信号。
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1) 电路组成:
74LS169是模16的同步二进制计数器,可以通过4位二进制输出来计时钟沿的个数,本设计中利用其2位输出、作为多路选择开关CD4052的地址。
2) 工作原理:
对照第一节中的功能表,本实验中169计数器的和计数控制端(低电平有效)和U/加/减计数方式控制端均接地,采取减计数方式进行计数。P0、P1、P2、P3四个并行输入端均接地。CLK时钟信号输入端(上升沿有效)输入555定时器产生的时钟信号,
由时序图知169计数器会计数时钟信号上升沿的个数,则输出555时基信号的二分频信号,
输出四分频信号。输出11、10、01、00计数信号,这4个2位输出可以作为多路选择开关CD4052的地址。

1) 电路组成:
CD4052为双回路模拟开关,一路作为直流通道,另一路为信号通道,两路信号通过衰减器后在示波器上显示4路不同的波形。
工作原理:
0
1 数据输出 X/Y
2
3
模拟开关CD4052的X0、X1、X2、X3为X通道输入端OUT(X)端为X通道输出端,Y0、Y1、Y2、Y3端为Y通道输入端,OUT(Y)端为Y通道输出端,为使能端,低电平有效,故在本电路中接地。由于4路输入信号为交流信号,故使用双电源供电,除保证交流信号正常传输外,同时也扩大了信号输出的动态范围。直流通道是由2KΩ、1KΩ、1KΩ、1KΩ电阻组成的分压网络,分别取出3V、2V、1V、0V的直流电压作为所要显示信号波形的直流分量,使其在示波器不同的位置显示出来。信号通道的输入接被显示的信号,通过169计数器产生的