【導(dǎo)讀】隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，電子儀器的發(fā)展也是令人矚目的。儀器有兩個方向的發(fā)展趨勢：一是向多功能、多參數(shù)、高精度、高速度方面發(fā)展，另一個是向?qū)嵱没?、小型化、?shù)字化、廉價的通用或單一用途方面發(fā)展。小型廉價的單一用途電壓表。本次的畢業(yè)設(shè)計課題為數(shù)字交流毫伏表，其顯著特點。是測量范圍寬，可以實現(xiàn)量程自動轉(zhuǎn)換，操作簡單，使用方便。該電壓表還具有在。地測量電壓，在設(shè)計中我采用了模塊化的設(shè)計方法，先將整機分為不同的功能模塊，這樣各單元電路的功能明確，之間的界限清楚，本文對輸入通道的設(shè)計、反相放大器的設(shè)計、AC／DC轉(zhuǎn)換部分的設(shè)計、主要設(shè)計工具的介紹··········································7

　　

【正文】 v電源供電路個的集成電路使用，還要輸出十 5V和十 電源作為比較器的上、下限電壓，另外還需要提供十 2． 5V 標(biāo)準(zhǔn)電源供校驗使用。 主電路板包括本儀表的測量通道及自動量程轉(zhuǎn)換部分，其輸出應(yīng)是顯示板的各項輸入，包括 V／ F轉(zhuǎn)換輸出 fo、 TE 信號、控制小數(shù)點的信號等。 顯示板主要完成計數(shù)和顯示的 功能，在 fo、 TE 信號、控制小數(shù)點信號的控制下，顯示板應(yīng)完成正確的時序并正確地顯示。 印刷電路板采用光繪，制好后、將所有元件按正確的位置焊接好，最后將焊接好元件的印刷電路板組裝在一起。 調(diào)試分為兩步進行，先進行各部分的調(diào)試，最后再進行整機調(diào)試。調(diào)試工作的重點和準(zhǔn)點主要在模擬電路部分。模擬電路部分的調(diào)試首先要調(diào)整各個運算放大器的調(diào)零電位器．保證各運算放大器的失調(diào)電壓為零，其次再調(diào)節(jié)反相放大器的放大倍數(shù) (分別為 1倍、 10 倍、 100 倍 )及反相器和濾波器的直流增 益。數(shù)字部分的調(diào)試比較簡單，只要邏輯正確、線路無誤、集成電路完好，一般一次調(diào)試即可通過。 22 在對模擬電路粗調(diào)后，宜用四位半的數(shù)字電壓表對其進行了初步校驗，其結(jié)果達到 f最大誤差不超過 1％，即 1級電壓表的水平。儀表中使用的運算放大器直接影響到儀表的頻帶范圍。本儀表采用最常用的、具有相位補償功能的運算放大器 μ A741，儀表的頻帶范圍為 0~20kHz，基本達到設(shè)計要求。 這次畢業(yè)設(shè)計所研制的量程自動轉(zhuǎn)換式數(shù)字文流毫伏表基本完成預(yù)定任務(wù)問題，但還是存在著一些問題。 在毫伏表的頻帶寬度方面，由 于采用的是運算放大器 μ A74l，所以頻帶范圍僅為 0~20kHz，這只是基本達到設(shè)計要求，頻帶寬度還可以進一步提高。在實驗中我們曾采用高速運算放大器 LF357，其帶寬可達 100kHz 而無波形畸變現(xiàn)象。只是由于時間倉促，沒有來得及解決 LF357 的自激振蕩問題，因而沒有采用。顯然，克服以上問題或選擇合適的運算放大器，可使儀表的帶寬達到 100kHz，甚至更寬。 在儀表的 Ac／ Dc轉(zhuǎn)換部分，采用了運算放大器組成的有源濾波、整流電路。但隨著電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在真有效值交直流轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用已相當(dāng)廣泛。例如若使用 LH0091 真有效位交直流轉(zhuǎn)換器，當(dāng)輸入正弦交流電壓時．其輸出為真有效恒定直流電壓，精度高，電路簡單。除此以外。若要進一步提高表的精度，完全可以改用與 LH009l 類似的集成電路。 結(jié) 論 漫長的畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)結(jié)束了，畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)生所學(xué)的理論和實踐相結(jié)合的 23 一個重要環(huán)節(jié) ,是對我們所學(xué)知識的一個綜合的訓(xùn)練及考核，是對我們所學(xué)知識的應(yīng)用能力和大學(xué)所學(xué)理論知識對實踐技能相結(jié)合的全面的考核。并對我們?nèi)绾胃鶕?jù)要做的課題對現(xiàn)有的資料進行理解和運用的能力的考核。在這段時間中我學(xué)到了很多東西，感到自己以前所學(xué)到的知識沒有深刻的理 解，關(guān)鍵時刻還得求助于老師和書本，覺得以后要做的事還很多，需要不斷的自學(xué)并深化學(xué)習(xí)以前的知識。 本次的畢業(yè)設(shè)計主要對于數(shù)字交流毫伏表的重點電路作出了詳細的分析，還有部分電路未做詳細解釋比如計數(shù)及顯示部分的設(shè)計、 V／ F 轉(zhuǎn)換電路部分的設(shè)計以及電源電路的設(shè)計。本次畢業(yè)設(shè)計涵蓋了在學(xué)校所學(xué)的模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)，并且有所擴展。在設(shè)計中我采用了模塊化的設(shè)計方法，先將整機分為不同的功能模塊，再設(shè)計實現(xiàn)局部功能的單元電路。這樣各單元電路的功能明確，之間的界限清楚，便于調(diào)試。對每一單元電路我均采用了較簡潔的電路，以達 到易調(diào)整、故障少、成本低的目的。 心 得 體 會 畢業(yè)設(shè)計，是把自己三年來所學(xué)的知識進行綜合應(yīng)用。通過這次設(shè)計，不但鞏固了自己的所學(xué)知識，同時也學(xué)到了許多書本上無法學(xué)到的知識，提高了自己的設(shè)計能力和動手能力，為自己走上工作崗位打下了扎實的基礎(chǔ)。 在設(shè)計中，查閱了許多資料，拓寬了自己的知識面，解決了許多設(shè)計中遇到的問題。比如，在設(shè)計中，我在硬件電路設(shè)計中加深了對電路基礎(chǔ)的認(rèn)識，通過這次學(xué)習(xí)，加深了感性認(rèn)識。 在調(diào)試中，碰到了問題，不是放棄或繞開，而是千方百計的解決。通過查閱資料、請教指導(dǎo)老師、同學(xué)們之間互 相探討等途徑，把問題弄懂、弄通，最后解決問題。 24 總之，通過這次畢業(yè)設(shè)計，自己學(xué)到了許多新知識，了解和掌握了產(chǎn)品設(shè)計的過程，使自己在質(zhì)和量上都得到了較大的提高。 致 謝 通過兩年多的學(xué)習(xí)，不僅增加了我的知識，同時也拓寬了我的知識面，加強了理論基礎(chǔ)，為將來更好的應(yīng)用所學(xué)的知識打下良好的基礎(chǔ)。 這次的課題研究、以及論文的順利完成，既是對我在大學(xué)期間所學(xué)知識的檢驗和提高，也是各位老師悉心指導(dǎo)的結(jié)果。值此論文即將完成之際，衷心地感謝給予我關(guān)心和愛護的老師們！ 特別感謝我的指導(dǎo)老師惠祥老師給予的精心指導(dǎo)，從確 定研究課題，到具體展開研究，到最后論文的寫作，整個過程無不凝聚著他的心血。他淵博的學(xué)識和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，令學(xué)生欽佩，并終生難忘，在此向他表示最真誠的謝意。 最后我要衷心的感謝多年來在生活和學(xué)習(xí)上給予我極大支持的親人、老師、同學(xué)和朋友們！ 參 考 文 獻 [1]高等學(xué)校畢業(yè)設(shè)計 (論文 )指導(dǎo)手冊電工卷 .周希德 .高等教育出版社 [2]基本電路基礎(chǔ) 北京：機械工業(yè)出版社 [3]模擬電子技術(shù) 北京：機械工業(yè)出版社 [4]數(shù)字電子技術(shù) 北京：機械工業(yè)出版社 [5]Protel 電路設(shè)計入門與應(yīng)用 北京：中國鐵道出版 社 25 [6]電路設(shè)計與應(yīng)用 北京：機械工業(yè)出版社 附錄 A 26 74LS193 的功能 74LS193 是雙時鐘 4 位二進制同步可逆計數(shù)器。圖 (a)、 (b)分別是它的邏輯電路圖和引腳圖，表 1 是它的功能表。 74LS193 的特點是有兩個時鐘脈沖（計數(shù)脈沖）輸入端 CPU和 CPD。在 RD=0、 LD＝ 1 的條件下，作加計數(shù)時 ,令 CPD＝ 1,計數(shù)脈沖從 CPU輸入；作減計數(shù)時，令 CPU＝ 1，計數(shù)脈沖從 CPD輸入。此外， 74LS193還具有異步清零和異 步預(yù)置數(shù)的功能。 邏輯電路圖（ a）和引腳圖 (b) 當(dāng)清零信號 RD＝ 1 時，不管時鐘脈沖的狀態(tài)如何 ,計數(shù)器的輸出將被直接置 27 零；當(dāng) RD＝ 0,LD＝ 0 時，不管時鐘脈沖的狀態(tài)如何，將立即把預(yù)置數(shù)數(shù)據(jù)輸入端 A、 B、 C、 D 的狀態(tài)置入計數(shù)器的 QA、 QB、 QC、 QD端，稱為異步預(yù)置數(shù)。 74HC19 74HCT193 的邏輯功能及引腳圖與 74LS193 完全相同。 表 1 74LS193 的功能表 附錄 B 清零 預(yù)置 時鐘 預(yù)置數(shù)據(jù)輸入 輸出 RD LD CPU CPD A B C D QA QB QC QD H L L L L L L A B C D A B C D L H ↑ H 加計數(shù) L H H ↑ 減計數(shù) 28 CD4017 工作原理 方框圖 : 十進制計數(shù)／分頻器 CD4017，其內(nèi)部由計數(shù)器及譯碼器兩部分組成，由譯碼輸出實現(xiàn)對脈沖信號的分配，整個輸出時序就是 O0、 O O ? 、 O9 依次出現(xiàn)與時鐘同步的高電平，寬度等于時鐘周期。 CD4017 有 10個輸出端（ O0～ O9）和 1 個進位輸出端～ O59。每輸入 10個計數(shù)脈沖，～ O59 就可得到 1個進位正脈沖，該進位輸出信號可作為下一級的時鐘信號。 CD4017 有 3個輸 （ MR、 CP0 和 ~CP1）， MR為清零端，當(dāng)在 MR端上加高電平或正脈沖時其輸出 O0為高電平，其余輸出端（ O1～ O9）均為低電平。 CP0 和～ CPl是 2 個時鐘輸入端，若要用上升沿來計數(shù)，則信號由 CP0 端輸入；若要用下降沿來計數(shù)，則信號由～ CPl 端輸入。設(shè)置 2個時鐘輸入端，級聯(lián)時比較方便，可驅(qū)動更多二極管發(fā)光。 29 由此可見，當(dāng) CD4017 有連續(xù)脈沖輸入時，其對應(yīng)的輸出端依次變?yōu)楦唠娖綘顟B(tài)，故可直接用作順序脈沖發(fā)生器。 CD4017 引腳圖