四脉冲发生器.docx

四脉冲发生器一、实验要求1、设计内容：设计一个四脉冲发生器，要求信号输出用发光二极管显示，输出波形如下所 示：2、设计要求：① 周期要求如上图所示② 脉冲峰值大于 8V 3、元件清单序号名称型号规格数量1集成电路与非门74LS002片2集成电路D触发器74LS741片3三极管90133个4电阻100K2个20K2个61K2个10K2个4701个5瓷介电容33nF2个0.47 “ F2个6直流电源5V1个12V1个一、实验原理本实验需要两个方波发生器，分别用与非门构成的方波发生器和集基耦合多谐振荡器来实现，原理如下：1. 与非门构成的方波发生器上述电路有两种过程其一是正反馈过程非门G1和非门G2均处于非高 电平或低电平，而A点电压uA上升时，G1输出电压u~Q下降，通过C1的耦合 使B点电压uB下降，使G2输出电压uQ上升，又通过C2的耦合使uA再上升， 最终使〜Q降到降到低电平，Q升到高电平这个过程时间极短，是瞬间完成的; 其二是暂稳态过程正反馈过程完成后，两个电容开始按指数规律充放电，当其 中之一达到阈值电压时，电路又进入正反馈，结果是达到另一个暂稳态，如次往 复循环，形成振荡若电路对称，即R1=R2=R,C1=C2=C,则输出方波，其重复周 期为：T=2t=1.4RC为得到周期为40ms的方波，选取参数R7=R8=61kQ C1=C2=0.47uF仿真如下图所示：—AW—：61kU :::Tirvw C1 hannal & C1 hannal R2. 集基耦合多谐振荡器集基耦合多谐振荡器+氐集基耦合多谐振荡器如左图所示，它是一种典型的分 立元件脉冲产生电路。

通常，电路两边是对称的接 通电源后，两管均应导通为便于分析，假定因某种 因素影响，iC1有上升趋势，那么就会发生如下的正反 馈循环过程：虹醴：电容6的亢电回略 兰醴：电容d的帧电回胳ibj-ublT一」致使T1迅速饱和，uA1为低电平；T2迅速截止，uA2为高电平此后，一方面C2将通过RC2、T1的be结构成的回路充电（电压极性左负右正）；另一方面， C1 将通过 T1、 R1 构成的回路，将本身贮存的电荷（左正右负）逐渐释放这样ub2逐渐上升，当ub2高于晶体三极管导通电压后，将 发生如下的正反馈循环：UA1k %4」致使T2迅速导通uA2为低电平；T1迅速截止，uA1为高电平此后，一方面C1 将通过RC1、T2的be结构成的回路充电（电压极性左正右负），另一方面，C2 将通过T2、R2构成的回路放电，ub1相应提高当ub1高于三极管导通电压后, 又发生使T1导通，T2截止的正反馈过程，于是形成振荡从T1、T2集电极输 出的输出电压是矩形脉冲可以证明，集基耦合多谐振荡电路的振荡周期T= 0.7R1C1 + 0.7R2C2=1.4RC，输出幅度接近电源电压为得到周期为5ms的方波，选取参数R3=R4=110kQ C1=C2=33nF3. 整体电路的工作原理：下图的左边上下两个是方波发生器，左上方的是用 NPN 三极管组成的集基 多谐振荡器，左下方是由与非门构成的方波发生电路，它们产生方波的原理在前 面已经叙述过了。

根据实验的设计要求，用集基多谐振荡器产生周期为 5ms 的 方波A,用与非门构成的振荡器产生周期为40ms的方波B然后用40ms的方 波通过由两个D触发器构成的二分频器经过第一个分频器时，输出一个80ms 的方波C,在经过一个分频器后产生一个周期为160ms的方波D然后将这四个方波进行逻辑与，就可得到一个周期大于100ms的含有四个 周期为 5ms 小脉冲的四脉冲发生器，但按照实验要求，在最后加上一个有三极 管构成的共射放大电路进行放大，即可得到满足课题要求的输出大于10V的条 件由于实验元件的限制，图中用每两个与非门当做一个与门来用由于共射电 路是倒相放大，所以最后一个与非门之后直接连上三极管第一个与门的输出波形：¥ posrtian 0Y position UChannel AScale 5 仙Ni I TimeChanriPl AChannel BT1 *勺 0.000 5D .000 V12牛T2-T1□ITlmebasepc -I C|Trigger第一次分频的输出波形：第二次分频的输出波形：T2-TL：h3nriH|_ALi.DULi VTimebaseScale |2u ms-'TiivX position最终波形:Scale f5 诃Di"Scale(5 WDivage B I Ext|Level |o | VY pusrtion |d¥ positicinAC 0 [dTAC D |DC -1 rType Sing. Nor. .i^o | None|¥/T Aid | B/凫 | A/B |铮 Oscilloscope-XSC2三．调试电路按照仿真接线，本实验可以分几个模块，所以可以分几个步骤逐次进行调试， 哪个部分出了问题就解决哪里： 1．检测与非门构成的方波发生器的输出波形2. 检测集基耦合多谐振荡器的输出波形根据要求本电路用到了两个方波发生器，即与非门构成的方波发生器和集基 耦合多谐振荡器，分别测试时，都出现了没有波形或波形极不稳定的情况 .用万 用表蜂鸣档检查线路导通是否存在问题。

发现：个别线路因没有插好，出现不导 通；面包板竖排之间出现导通；芯片没有插下去，出现了管脚翘出导致连接不好 等问题解决问题后，最后用示波器进行检测时，输出了稳定且频率正确的波形.3. 检测与非门 5 输出的波形4. 检测与非门 6 输出的波形5. 检测周期为40ms的方波B经过一次分频后的波形刚开始时，发现芯片温度高的异常，经检查电路后，发现接错，改正之后再进 行调试时，发现有毛刺，同时波形及其不稳定，我们把电路重新进行检查，重新 将跳线整理接入，毛刺消失，可能是跳线过于密集且接触不好，做的拐角太长， 之间产生了干扰6. 检测与非门 7 输出的波形7. 检测与非门10输出的波形8. 检测周期为40ms的方波B经过两次分频后的波形第一次分频正确，只要保证电路正确，接线良好，芯片完好，第二次分频即正 确9. 检测与非门8输出的波形10. 检测经放大电路之后的波形及最终波形这个是我们花费时间最多的，刚开始波形为一条接地线，检查电路和器件， 发现三极管反向导通，可能是刚开始误将电源线接入发射极，导致击穿，换好器 件后，发现波形幅值达不到要求，为0V-5V,我们检测电阻两端的波形输出，发 现电阻上的分压很大，为8V-12V这说明放大电路工作在放大区和饱和区，而截 止时才会达到理想12V，改变基集阻值便达到了要求。

实际的结果一般比仿真的效果要差些或差较多，这主要是因为各方面的干扰 或实验仪器本身引起，比如说：面包板的分压，跳线过于聚集裸露可能引起的毛 刺等只要细心检查，实验结果出来的波形还是挺稳定的根据实验电路图画出 PCB 图：74LS0074LSOO■■四．实验心得在本课程设计中，我觉得比较难的是调试过程其实四脉冲发生器原理和电 路都比较简单，但是调试却不像想象中的那么顺利在整个实验当中我们大部分时间就在逐个调试，尤其是经过分频和放大电路 出现的问题最多，不过很多还是因为连接的问题，一个很小的干扰就会引起较大 的误差输出，最后逐个解决问题，输出得到比较理想的波形通过本次实验我收获很多，不仅包括动手能力的提高，更多的是怎样进行调 试和解决问题，对示波器和仿真的运用都有一定的掌握，对于理论也有一定的回 顾和应用虽然本次课设我们进行的不是很顺利，但是出现问题对于我们成长学 习也是必要的，所以我们不怕问题，耐心检测，这样学到的的东西也就很多。