電子關(guān)鍵技術(shù)應用實(shí)習報告

　　在人們越來(lái)越注重自身素養的今天，報告的適用范圍越來(lái)越廣泛，不同的報告內容同樣也是不同的'。相信許多人會(huì )覺(jué)得報告很難寫(xiě)吧，下面是小編為大家整理的電子關(guān)鍵技術(shù)應用實(shí)習報告，僅供參考，大家一起來(lái)看看吧。

　　實(shí)習目標、內容和要求

　　實(shí)習目標

　　此次實(shí)習目標在于掌握數字電容測試儀設計、組裝和調試方法。在日常電路工程或是電路試驗中，電容是一個(gè)最常見(jiàn)元器件，實(shí)際應用中，對電容電容值正確度要求也是很高。不過(guò)因為電容本身特征決定了電容和電阻測量是不一樣，電容測量相對于電阻測量復雜，正確度不高。所以我們意在設計一個(gè)能夠測量電容大小電路，而且采取七段數碼管直接在屏幕上顯示電容大小，方便在以后試驗中對電容使用。

　　實(shí)習內容

　　1.2.1設計說(shuō)明：

　　框圖中外接電容是定時(shí)電路中一部分。當外接電容容量不一樣時(shí)，和定時(shí)電路所對應時(shí)間也有所不一樣，即C=f(t)，而時(shí)間和脈沖數目成正比，脈沖數目能夠經(jīng)過(guò)計數譯碼取得。

　　定時(shí)電路

　　定時(shí)電路

　　多諧振蕩器

　　計數器

　　譯碼器

　　數碼顯示器

　　微分電路

　　自動(dòng)調零

　　外接電容

　　圖1 電容測量?jì)x原理框圖

　　1.2.2設計要求：

　　1.2.2.1基礎部分

　　(1)被測電容容量在0.01μF至100μF范圍內

　　(2)設計兩個(gè)測量量程

　　(3)用3為數碼管顯示測量結果，測量誤差小于20%

　　1.2.2.2發(fā)揮部分

　　(1)最少設計兩個(gè)以上測量量程，使被測電容容量擴大到100PF至100μF范圍內。

　　(2)測量誤差小于10%。

　　1.3實(shí)習要求

　�。�1）畫(huà)出總體設計框圖，以說(shuō)明數字式電容測量?jì)x由哪些相對獨立功效模塊組成，標出各個(gè)模塊之間相互聯(lián)絡(luò )，時(shí)鐘信號傳輸路徑、方向和頻率改變。并以文字對原理作輔助說(shuō)明。

　�。�2）設計各個(gè)功效模塊電路圖，加上原理說(shuō)明。

　�。�3）選擇適宜元器件，在仿真軟件上連接驗證、仿真、調試各個(gè)功效模塊電路。在連接驗證時(shí)設計、選擇適宜輸入信號和輸出方法，在充足電路正確性同時(shí)，輸入信號和輸出方法要便于電路仿真、調試和故障排除。

　�。�4）在驗證各個(gè)功效模塊基礎上，對整個(gè)電路元器件和連接，進(jìn)行合理布局，進(jìn)行整個(gè)數字鐘電路連接驗證、仿真、調試。

　�。�5）自行接線(xiàn)驗證、仿真、調試，并能檢驗和發(fā)覺(jué)問(wèn)題，依據原理、現象和仿真結果分析問(wèn)題所在，加以處理。學(xué)生要處理問(wèn)題包含元器件選擇、連接和整體設計引發(fā)問(wèn)題。

　　設計原理及軟件介紹

　　設計原理

　　定時(shí)電路

　　定時(shí)電路

　　多諧振蕩器

　　計數器

　　譯碼器

　　數碼顯示器

　　微分電路

　　自動(dòng)調零

　　外接電容

　　圖2電容測量?jì)x原理圖圖框圖

　　多諧振蕩器產(chǎn)生矩形脈沖波和定時(shí)電報和微分電路產(chǎn)生信號相和后送入計數器，然后經(jīng)過(guò)譯碼器連接數碼顯示器，對電容大小進(jìn)行顯示。

　　Multisim軟件介紹

　　Multisim是美國國家儀器（NI）推出以Windows為基礎仿真工具，適適用于板級模擬/數字電路板設計工作。它包含了電路原理圖圖形輸入、電路硬件描述語(yǔ)言輸入方法，含有豐富仿真分析能力。

　　工程師們能夠使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對電路進(jìn)行仿真。Multisim提煉了SPICE仿真復雜內容，這么工程師無(wú)需知道深入SPICE技術(shù)就能夠很快地進(jìn)行捕捉、仿真和分析新設計，這也使其更適合電子學(xué)教育。經(jīng)過(guò)Multisim和虛擬儀器技術(shù)，PCB設計工程師和電子學(xué)教育工作者能夠完成從理論到原理圖捕捉和仿真再到原型設計和測試這么一個(gè)完整綜合設計步驟。

　　設計步驟和過(guò)程

　　3.1多諧振蕩器電路

　　由555定時(shí)器組成多諧振蕩器來(lái)產(chǎn)生標準脈沖，電路和輸出脈沖圖

　　圖3多諧振蕩器電路圖

　　圖4 輸出信號波形

　　在接通電源后，不需要外加觸發(fā)信號，便能自動(dòng)產(chǎn)生矩形脈沖。此電路中用來(lái)產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號（圖所表示）。周而復始，形成振蕩。其振蕩周期和電容充放電時(shí)間相關(guān)，充電時(shí)間為：T1=（R4+R5）Cln2,，放電時(shí)間為T(mén)2=R5Cln2,則時(shí)鐘信號一個(gè)周期為T(mén)=T1+T2=(R4+2R5)Cln2。

　　經(jīng)過(guò)上述分析可知，電容充電時(shí)，定時(shí)器輸出u=1電容放電時(shí)，u=0，電容不停地進(jìn)行充、放電，輸出端便取得矩形波。多諧振蕩器無(wú)外部信號輸入，卻能輸出矩形波，其實(shí)質(zhì)是將直流形式電能變?yōu)榫匦尾ㄐ问诫娔堋?/p>

　　3.2單穩態(tài)觸發(fā)器電路

　　由555定時(shí)器組成單穩態(tài)觸發(fā)器。2端作為觸發(fā)信號輸入端，由U1產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號來(lái)提供。

　　圖5 單穩態(tài)觸發(fā)器電路圖

　　圖6 輸出信號波形

　　單穩態(tài)觸發(fā)器有穩態(tài)和暫穩態(tài)兩個(gè)不一樣工作狀態(tài)。當被測電容Cx接到電路中以后，只要按一下開(kāi)關(guān)S，電源電壓Vcc?經(jīng)微分電路C1、R1和反向器，送給555定時(shí)器低電平觸發(fā)端2一個(gè)負脈沖信號使單穩態(tài)觸發(fā)器由穩態(tài)變?yōu)闀悍�態(tài)，其輸出端3由低電平變?yōu)楦唠娖剑�該高電平控制和門(mén)使時(shí)鐘脈沖信號經(jīng)過(guò)，送入計數器計數．暫穩態(tài)脈沖寬度為T(mén)x=1.1RCx．然后單穩態(tài)電路又回到穩態(tài)。輸出脈沖寬度tw等于暫穩態(tài)連續時(shí)間，而暫穩態(tài)連續時(shí)間取決于外接電阻R和電容C大小。即：tw=R2xC2xLn2=1.1R2xC2。

　　3.3計數和顯示電路

　　圖7 計數和顯示模塊電路

　　計數電路采取74LS160作為計數器。74LS160是集成同時(shí)十進(jìn)制計數器，該計數器含有同時(shí)預置、異步清零、計數和保持四種功效有進(jìn)位信號輸出端，可串接計數使用。

　　三位顯示控制模塊由三個(gè)芯片級聯(lián)組成。顯示部分電路中顯示器用是DCD-HEX-BLUE顯示器。

　　3.4總電路圖

　　圖8 總電路圖

　　總電路圖包含多諧振蕩器，單穩態(tài)觸發(fā)器，計數器，譯碼器等模塊，能夠成功仿真電容測量?jì)x功效。

　　仿真和運行結果

　　電路調試

　　電路連接完成后打開(kāi)仿真開(kāi)關(guān)，首先觀(guān)察顯示模塊是否能夠顯示數值，若沒(méi)有示數顯示，則使用Multisim 13.0中示波器逐一檢驗各個(gè)模塊信號輸出波形，找出出現問(wèn)題模塊依據設計原理判定是連接故障還是原理故障，并加以排除。

　　圖9示波器檢測輸出波形

　　若顯示器上顯示數值，觀(guān)察是否符合設計要求，若不符合設計要求，觀(guān)察是否是電容測量量程選擇出現錯誤，改變電容測量量程選擇開(kāi)關(guān)重新進(jìn)行仿真，觀(guān)察結果。若量程開(kāi)關(guān)選擇正確，則可合適改變電路中原件參數值，進(jìn)行不停調試，直抵達成預期設計目標要求。

　　圖10量程選擇開(kāi)關(guān)

　　結果及分析

　　4.2.1小量程仿真結果

　　圖11小量程測量

　　電容大小在0.01uF~1uF時(shí)單刀雙擲開(kāi)關(guān)置于180KΩ，圖所表示電容大小為0.13uF，結果顯示為0.14uF，誤差<5%，符合設計要求。

　　4.2.2大量程仿真結果

　　圖12大量程測量

　　電容大小在1uF~100 uF時(shí)單刀雙擲開(kāi)關(guān)置于1.8KΩ，圖所表示電容大小為73uF，結果顯示為72uF，誤差<5%，符合設計要求

　　結論.

　　5.1設計過(guò)程中碰到困難及處理措施

　　在電路調試過(guò)程中發(fā)覺(jué)多諧振蕩器沒(méi)有產(chǎn)生輸出信號，示波器輸出信號一直顯示低電平。將多諧振蕩器電路單獨建立一個(gè)設計圖紙，逐一原件去查找出現故障原因，發(fā)覺(jué)故障是因為有一根導線(xiàn)沒(méi)有連接電源所致，立即對電路進(jìn)行修改，完成調試過(guò)程。

　　把全部模塊全部連接起來(lái)以后，運行該數字電容測試儀時(shí)，顯示器上一開(kāi)始一直顯示是111，每次測試時(shí)候全部是從111這個(gè)數值基礎上開(kāi)始累加。以后經(jīng)過(guò)我們對電路研究，發(fā)覺(jué)沒(méi)有設計調零電路，所以我們在電路圖上設計了一個(gè)自動(dòng)調零電路，這么，從111開(kāi)始計數問(wèn)題就處理了。

　　5.2結論

　　在兩個(gè)星期電子技術(shù)應用實(shí)習以后，我對電子產(chǎn)品設計通常方法和步驟有了深入了解，我不僅感到了自己實(shí)際動(dòng)手能力有所提升，更關(guān)鍵是經(jīng)過(guò)對設計過(guò)程了解，深入激發(fā)了我對專(zhuān)業(yè)知識愛(ài)好，并為以后能夠結合實(shí)際存在問(wèn)題在專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域內進(jìn)行更深入學(xué)習打下了基礎。這次數字電容測試儀設計使我把學(xué)到由555定時(shí)器組成多諧振蕩器和單穩觸發(fā)器，74LS160十進(jìn)制加法器和LED數碼管全部利用到了電路中，從而加深拉了我對這些知識了解和利用，使我受益匪淺。經(jīng)過(guò)這次實(shí)習，使我認識到了自己要學(xué)習還有很多�？偠�言之，很感謝學(xué)校給我們這次實(shí)習機會(huì )。課程實(shí)習不僅鍛煉了我們動(dòng)手能力還讓我們對自己所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識有了更深了解。在此期間，在老師身上我也學(xué)得到很多實(shí)用知識，在此表示對我們指導老師感謝。還有我們同組幫助過(guò)我同學(xué)也表示感謝。

　　參考文件

　　[1]. 《模擬電子技術(shù)基礎》 童詩(shī)白主編高教出版社

　　[2]. 《數字電子技術(shù)基礎》閻石主編高教出版社

　　[3]. 《電子技術(shù)基礎試驗－電子電路試驗.設計.仿真》陳大欽主編華科出版社

　　[4]. 《電子技術(shù)基礎試驗和課程設計》高吉祥主編國防科技大學(xué)出版社

　　[5]. 《電子測試技術(shù)》金唯香、謝玉梅主編湖南大學(xué)出版社

　　附錄A數字式電容測量?jì)x電路圖

　　附錄B數字式電容測量?jì)x元器件清單

　　名稱(chēng)

　　型號

　　數量

　　計數器芯片

　　74LS160

　　3

　　顯示器

　　DCD_HEX_DIG_BLUE

　　3

　　555定時(shí)器

　　555_VIRTUAL

　　2

　　一般電容

　　0.01uF

　　2

　　一般電容

　　0.1uF

　　1

　　一般電容

　　1uF

　　1

　　一般電阻

　　1kΩ

　　1

　　一般電阻

　　1.8kΩ

　　1

　　一般電阻

　　5kΩ

　　1

　　一般電阻

　　10kΩ

　　1

　　一般電阻

　　12kΩ

　　1

　　一般電阻

　　180kΩ

　　1

　　單刀單擲開(kāi)關(guān)

　　1

　　單刀雙擲開(kāi)關(guān)

　　1

　　雙輸入和門(mén)

　　74LS08

　　1

　　單輸入非門(mén)

　　74LS04

　　1

　　穩壓二極管

　　10BQ015

　　2

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