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中北大学
课程设计任务书
学院(系):
专业:
测控技术与仪器
学生姓名:
学号:
设计题目:
普通示波器改装成四踪示波器的电路
起迄日期:
2011年12月19日~2012年1月4 日
设计地点:
中北大学主楼1409、1417、1418
指导教师:
专业负责人:
发任务书日期: 2011 年 12 月 19日
课程设计任务书
:
将一个普通的示波器改装成四踪示波器。设计四踪示波器的位移电路;设计时钟电路;输入信号为0~10V,设计衰减和放大电路。
(包括原始数据、技术要求、工作要求等):
查阅相关资料
设计原理电路
绘制原理电路图
写设计报告
课程设计任务书
:
任务书和报告各一份
:
时间安排
评分依据
1. 6号下午3点(1409)交设计思路;
2. 11号下午3点(1409)交原理说明和电路图,
3. 13号上午9点(1409)交设计报告并答辩。
4. 14号修改设计报告
①设计思路,②单元电路正确与否,③整体电路是否完整,④电路原理说明是否正确,⑤报告是否清晰,⑥答辩过程中回答问题是否正确。
所在专业审查意见:
负责人: 靳鸿
年月日
测控电路设计
专业:测控技术与仪器
班级:08050342
姓名:
学号:
将普通示波器改装成为四踪示波器的电路
设计思路
将普通示波器改为四踪示波器,应该由NE555时基振荡器做为时钟电路,由74LS161组成的计数器为四双向模拟开关CD4066提供地址;CD4066的四路节拍矩形波控制脉冲由时基电路NE555P产生,矩形波信号发生器产生频率足够高的脉冲信号送到两位二进制计数器中,由计数器输出产00到01到10到11再返回00 四组循环编码送至译码器。经译码器译码后,其Y0、Y1、Y2、Y3依次循环输出一个矩形脉冲,用它来控制四模拟开关A、B、C、D,使其依次接通。这样就使yl、y2、y3、y4四路被测信号通过运算放大器放大后送到示波器的Y轴输入端子,示波器荧光屏上就会分别独立显示出四路被测信号的波形。运算放大器LM324的作用是对选通的被测信号进行放大或衰减,以显示在示波器荧光屏不同的位置,这样就实现了用一个通道看四路波形的功能。
设计方案
一台单踪示波器, 欲要同时观察四路的波形则可在被测信号与示波器之间接一个接口电
路,达到扩展输入通道的效果。
接口电路由可调振荡器、计数器、译码器、模拟开关、直流补偿、幅度衰减以及放大器
等七部分组成。核心部分是模拟开关, 该开关将待测的多路信号经过分时扫描送入示波器的输入端, 经幅度衰减, 直流补偿, 最后在示波器的显示屏上显示出多路波形。接口原理框图如下图所示:
直
流
补偿
幅度
衰减
多
路
输
入
放
大
器
示波器
模拟开
关
译码器
计数器
振荡器
图1 接口原理框图
单元电路设计
本电路采用由定时器NE555 集成电路作为振荡器, 其3脚输出的方波作为切换电路的控制信号,控制信号直接接在16进制的计数器上作为译码器74LS138上的输入信号。根据题设外部电源仅需要10V的电源电压,皆是给予10V的电压对多路开关芯片与运放进行供电。NE555接成多谐振荡器的形式,产生20kHz的方波作为16进制计数器74LS161的时基信号。取74LS161的低两位Q0、Q1,连接到译码器74LS138上的输入端。而74LS138 的输入端仅用A1 、A0 , A1 、A0 有四种组合即00 、01 、10 、11 , 输出端仅用Y0 、Y1 、Y2 、Y3 ,去控制模拟开关4 路信号的选通。具体电路图如下:
图2 时钟电路
振荡器(时钟电路)
振荡器由NE555 集成电路组成, NE555时基振荡器输出频率的精度对由74LS161所组成计数器的可靠性影响较大,因此,必须给予重视。如图2所示,NE555组成的时基振荡器产生的振荡周期T = (R2+2R1)C,振荡频率f=1/T,即f=/(R1+2R2)·C,设计频率范围为200Hz~20KHz,输出振荡频率波形的占空比D=t1/T=(R1+R2)/(R1+2R2) 在图2 中, 调节NE555 集成电路7 号引脚的外接电阻R2 即可改变振荡器的频率。
注:t1为输出脉冲的持续时间
t1=(R1+R2)·C
当R2>>R1时,则D约等于50%,即输出振荡波形为方波。由上述有关公式的推导,得出以下结论。
●无关