示波器功能扩展电路的设计与实现

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1、电子电路综合设计实验报告示波器功能扩展电路的设计与实现示波器功能扩展电路的设计与实现一、摘要：本实验旨在对普通示波器进行功能扩展，实验电路通过时钟产生电路NE555、地址产生电路74LS169、多路模拟开关CD4052、运算放大器LF353（对信号进行放大调整和线性叠加）的使用，将一个普通的双踪示波器改装为多踪示波器，能够实现用示波器一路探头输入稳定显示四路被测信号波形，并且四路被测信号的波形大小可以分别调整。二、关键词：时钟电路、地址产生电路、多路模拟开关、多路示波器三、设计任务要求：1、实验目的：1）深入掌握运算放大器组成加法器的应用2）掌握555定时器用

2、作多谐振荡器的方法3）学习模拟多路选择器的工作原理和使用方法4）重温巩固示波器原理和使用方法5）提高独立设计电路和验证实验的能力2、基本要求设计一个将普通双踪示波器改装成为多踪示波器的电路，包括多踪示波器的时钟电路、位移电路、衰减和放大电路。能够实现用示波器一路探头输入稳定显示四路被测信号波形。输入信号幅度为0~10V，频率不低于500Hz,系统电源DC±5V。3、提高要求四路被测信号波形的大小可以分别调整四、设计思路、总体结构框图：阶加法器电路输出梯波产生电放大调整电路路时地钟址产产多路模拟开关生生电电多路路路被测信号五、分块电路和总体电路的设计：5．1时钟

3、产生电路：利用NE555构成多谐振荡器，产生20K到200KHz的方波，其高低相间的电平可作为后续地址产生电路的控制信号。1）电路组成：用555定时器构成的多谐振荡器电路如上图所示：图中电容C、电阻R1和R2作为振荡器的定时元件，决定着输出矩形波正、负脉冲的宽度。定时器的触发输入端（2脚）和阀值输入端（6脚）与电容相连；集电极开路输出端（7脚）接R1、R2相连处，用以控制电容C的充、放电；外界控制输入端（5脚）通过0.01uF电容接地。2）工作原理：多谐振荡器的工作波形如图上图所示：电路接通电源的瞬间，由于电容C来不及充电，Vc=0V，所以555定时器状态为1

4、，输出Vo为高电平。同时，集电极输出端（7脚）对地断开，电源Vcc对电容C充电，电路进入暂稳态，此后，电路周而复始地产生周期性的输出脉冲。多谐振荡器两个暂稳态的维持时间取决于RC充、放电回路的参数。暂稳态的维持时间，即输出Vo的正向脉冲宽度T10.693RRC；暂稳态Ⅱ的维持时间，即输出12Vo的负向脉冲宽度T20.693RC。2因此，振荡周期TTT0.693R2RC，振荡频率1212f1/T1.443/R12R2C。正向脉冲宽度T1与振荡周期T之比称矩形波的占空比D，由上述条件可得D（RR）（/R2R），若使1212R

5、R，则D≈1/2，即输出信号的正负向脉冲宽度相等的矩形波（方21波）。本次实验要求多谐振荡器产生20K到200KHz的方波作为74LS169计数器的时钟信号，取C=1000pF=F，R2为总阻值为10KΩ的电位器，理论计算可以产生要求频率的时钟信号。5．2地址产生电路：1）电路组成：74LS169是模16的同步二进制计数器，可以通过4位二进制输出来计时钟沿的个数，本设计中利用其2位输出、作为多路选择开关CD4052的地址。2）工作原理：对照第一节中的功能表，本实验中169计数器的和计数CEPCET__控制端（低电平有效）和U/D加/减计数方式控制

6、端均接地，采取减计数方式进行计数。P0、P1、P2、P3四个并行输入端均接地。CLK时钟信号输入端（上升沿有效）输入555定时器产生的时钟信号，由时序图知169计数器会计数时钟信号上升沿的个数，则输出555时基信号的二分频信号，输出四分频信号。输出11、10、01、00计数信号，这4个2位输出可以作为多路选择开关CD4052的地址。5.3阶梯波产生电路/信号输入电路1）电路组成：CD4052为双回路模拟开关，一路作为直流通道，另一路为信号通道，两路信号通过衰减器后在示波器上显示4路不同的波形。2）工作原理：01数据输出X/Y23模拟开关CD4052的X0、X1

7、、X2、X3为X通道输入端OUT（X）端为X通道输出端，Y0、Y1、Y2、Y3端为Y通道输入端，OUT（Y）端为Y通道输出端，为使能端，低电平有效，故在本电路中接地。由于4EN路输入信号为交流信号，故使用双电源供电，除保证交流信号正常传输外，同时也扩大了信号输出的动态范围。直流通道是由2KΩ、1KΩ、1KΩ、1KΩ电阻组成的分压网络，分别取出3V、2V、1V、0V的直流电压作为所要显示信号波形的直流分量，使其在示波器不同的位置显示出来。信号通道的输入接被显示的信号,通过169计数器产生的地址信号、对两路信号同步的进行选通。A、B为地址控制端，由第一节中CD

8、4052的真值表可知BA=00时X0、