电子技术实验 数字积分器 实验报告.pdf

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1、北京工业大学课程设计报告学院专业班级题目12姓名学号指导教师数字题目成绩模拟题目成绩总成绩年月日一、设计任务与要求：1、模拟输入信号0~10V，积分时间1~10秒，步距1秒。2、积分值为0000~9999。3、误差小于1%±1LSB。4、应具有微调措施，以便校正精度。二、课题说明：通过数字积分器，对输入模拟量进行积分，将积分值转化为数字量并显示。输入与输出的对应关系为：输入1V，转化为频率100HZ，计数器计数为100，积分时间为1S，积分10次，输出为1000。输入模拟量的范围为0~10V，通过10次积分，输出积分值为0000~

2、9999。误差要求小于1%±1LSB。数字积分器应具有微调措施，对于由元件参数引起的误差，可以通过微调进行调节，使其达到误差精度。微调的设置应尽可能使电路简单，并使测量时便于调节，能提高微小调节，尽快达到要求。通过设计方案的要求可以将整个电路分为五个部分，分别为：V/F压频转换器、时间积分电路、门电路、计数器电路、数字显示电路。实验过程是：通过V/F压频转换器将某一电压转换为相应频率的方波，同时和由时间积分电路输出一秒钟的高电平，通过与门电路后，生成时间为一秒钟，频率固定的矩形脉冲。然后将此脉冲接入由四片74LS161接成的十进制

3、计数器的CLK输入端，便可记录一秒钟内脉冲的数量。于4片74LS161输出端相连接的是4片数码管，把74LS161改为十进制后，计数的结果就会在数码管上显示出来，由此就得到数字积分器的功能。总之，整体设计实验的思路是输入一个模拟信号，由V/F压频转换器将电压信号转化为频率信号，再与积分器进行逻辑与运算，最后通过计数器将频率信号的数值由数码管显示出来。三、参考元器件和芯片：组件：74LS0074LS0874LS2074LS161μA741NE555电阻、电容：若干调零电位器：10KΩ第一页四、设计方案：1、V/F压频转换V/F压频转

4、换器由两部分组成，一部分把电压转换成三角波，另一部分把三角波转换成方波。本实验设计电路的目的是将输入的1至10V电压转换成相应的100Hz至1000Hz的频率。有两种方案可供选择。方案（一）是由µA741+NE555组成，方案（二）是由两片µA741组成。我们选用方案（一）进行压频转换。电路分为两部分：1）用μA741组成积分电路，将输入电压转换成一定频率的三角波。2）用NE555构成施密特触发器，将三角波整形为方波。将555定时器的两个输入端2和6管脚相连，作为外加信号输入端V1，构成施密特触发器，输出端为Vo管脚3。各个引脚功

5、能如下：1脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。2脚：TL低触发端3脚：输出端Vo4脚：RD是直接清零端。当RD端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TL、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。5脚：VC为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF电容接地，以防引入干扰。6脚：TH高触发端7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。8脚：外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5~16V，CMOS型时基电路VCC的

6、范围为3~18V。一般用5V。2在输入电压从0V逐渐上升的过程中，当升至V1=Vcc时，电路状态发生翻3第二页1转，使Vo从1变为0；在V1从Vcc逐渐下降的过程中，当降至V1=Vcc3时，电路状态再次发生翻转，使Vo从0变为1。这样就可以把三角波转换为一定频率的方波。工作波形如下：3）两部分电路通过NE555的3号管脚接三极管，并接回运算放大器μA741的输入端而形成反馈回路，这样可以将输入的电压转换成相应的频率。压频转换部分的电路图如下：第三页当输入电压时，输出波形如下：2、单稳电路时间积分电路采用NE555，相对于V/F转换

7、器，时间积分控制电路的设计较为简便。利用NE555以及适当阻值的电阻、电位器接成典型的单稳触发器，之后将NE555的2号管脚接上按键脉冲开关，以便控制积分时间，其积分时间公式为1.1RC=1(S)。由于按键脉冲开关不方便，我们将其接成tw1=1S的多谐振荡器，因此可以自动进行计数。电路组成：先将555定时器的两个输入端vI1（6脚）、vI2（2脚）连接，构成施密特触发器；再将v’o（7脚）经R1接至电源VCC、经R2和C1组成的积分电路反馈到施密特触发器的输入端，就构成了多谐振荡器。U工作原理：设电容的初始电压c＝０，t＝０时接通

8、电源，由于电容电压不1VV能突变，所以高、低触发端TH＝TL＝０<3ＶＣＣ，比较器Ａ1输出为高电平，Ａ__RD1，SD0（1表示高电位，0表示低电位），RS触发２输出为低电平，即_器置１，定时器输出u01此时Q0，定时器内部放电三极管截止