設(shè)計并制作一個單通道有源帶通濾波定時計數(shù)器電路

1、一、課程設(shè)計任務(wù) 設(shè)計并制作一個單通道有源帶通濾波、定時計數(shù)器電路。二、主要技術(shù)指標(biāo)1基本要求電路的輸入正弦信號電壓有效值為100mV，頻率為0200KHz。（1）設(shè)計一個電壓放大器，增益可調(diào)。（10分）（2）設(shè)計一個電壓比較器，參考基準(zhǔn)電壓為1.0V。（10分）（3）設(shè)計一個中心頻率為1KHz的有源帶通濾波器，使計數(shù)器能夠?qū)ν◣ьl率內(nèi)的信號進行正常計數(shù)，其余則不計數(shù)。（10分）（4）設(shè)計一個2位的十進計數(shù)器和LED顯示器。（10分）（5）要求計數(shù)器具有自動清零，計數(shù)和計數(shù)結(jié)果保持功能。（10分）2發(fā)揮部分（1）具有較高的電路抗干擾性能（采用TLP521光耦隔離器）。（5分）（2）當(dāng)輸入信號的

2、頻率是有源帶通濾波器中心頻率的整數(shù)倍時，本設(shè)計電路可以正常計數(shù)（采用CD4020分頻器）。（5分）（3）實現(xiàn)A、B雙通道自動轉(zhuǎn)換、計數(shù)和顯示功能。（5分）（4）實現(xiàn)A、B通道號的顯示。（5分）三、電原理框圖1電原理框圖2電路基本工作原理本課題所設(shè)計的單通道有源帶通濾波、定時計數(shù)器及顯示電路主要包括電壓放大電路、整形電路、有源帶通濾波電路、計數(shù)、譯碼驅(qū)動電路和邏輯控制電路等。 被測正弦波信號通過放大器，電壓比較器，有源帶通濾波器后，進行計數(shù)和顯示。當(dāng)被測信號頻率在所設(shè)計的通帶內(nèi)，計數(shù)器將進行計數(shù)，否則計數(shù)器不計數(shù)。由LM555產(chǎn)生時基信號， 74LS123觸發(fā)單穩(wěn)1產(chǎn)生清零信號，由單穩(wěn)1觸發(fā)單穩(wěn)

3、2產(chǎn)生一個定時計數(shù)控制信號，在該脈沖信號持續(xù)時間內(nèi)，計數(shù)器可以對輸入被測信號進行計數(shù)。 3電路設(shè)計參考布局圖電路設(shè)計參考布局圖四、各單元電路設(shè)計1. 放大器、電壓比較器和有源帶通濾波器設(shè)計該放大器電路可以把技術(shù)指標(biāo)規(guī)定的輸入信號放大到足夠的電平以驅(qū)動后面的電壓比較器，放大器電路可采用OP07集成運放，如下圖。電壓比較器參考基準(zhǔn)電壓為1.0V，當(dāng)輸入端電壓大于參考端電壓時該電路實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)，完成對輸入信號的整形，電壓比較器可采用LM339。電壓比較器電路帶通濾波電路的設(shè)計中心頻率為1KHz左右，通帶寬度BW=100Hz左右。巴特沃斯濾波器： 特點是帶內(nèi)帶外最佳平穩(wěn)，但低階的過度帶比較寬。切比雪夫濾波

4、器： 特點是過度帶可以很窄，但帶內(nèi)帶外幅頻震蕩比較嚴(yán)重。低通濾波器、高通濾波器和帶通濾波器典型電路濾波器中心頻率和帶寬的調(diào)整：濾波器的中心頻率和帶寬主要是由濾波器中RC元件參數(shù)確定，通常可先選定電容器C值，再調(diào)節(jié)電阻阻值，一般可采用電位器調(diào)節(jié)。濾波器主要采用集成運放為OP07。2.時基信號產(chǎn)生電路設(shè)計 主要集成運電路為NE555，時基信號周期不小于3秒。555時基信號產(chǎn)生電路及工作波形圖3計數(shù)器清零和定時計數(shù)電路設(shè)計由74LS123單穩(wěn)態(tài)電路構(gòu)成的定時計數(shù)和計數(shù)器清零電路4. 計數(shù)器及譯碼驅(qū)動電路設(shè)計計數(shù)器、譯碼驅(qū)動和顯示器電路可分別采用74LS160、74LS47 和 LED七段共陽數(shù)碼管。

5、 74LS47譯碼驅(qū)動的輸出是低電平有效。由74LS160組成的十進計數(shù)器電路5. 部分發(fā)揮電路設(shè)計根據(jù)指標(biāo)，可采用相關(guān)器件和電路。采用光耦隔離器的抗干擾電路圖CD4020是14位二進制串行分頻器，在時鐘下降沿進行計數(shù)，CR為高電平時，對計數(shù)器進行清零。CD4040對在時鐘輸入端的信號可以實現(xiàn)12位二進制串行計數(shù)分頻。14位二進制串行分頻器CD4020 五、電路調(diào)試與測試方法n 檢查芯片位置方向，檢查連線是否可靠；n 檢查電源電壓和電源連接是否正確；n 檢查LED數(shù)碼管各個管腳連線是否正確；n 注意調(diào)節(jié)相關(guān)電路的RC器件，以確定合適的電路參數(shù)；n 用示波器對放大器電路的輸入/輸出波形

6、進行觀察比較、測定放大倍數(shù)；n 用示波器觀察輸入和輸出信號的差異，測出帶通濾波電路幅頻特性曲線。六 、課程設(shè)計日程安排3.20 上午8：00-10：00 上課（教C-112室）， 下午 方案設(shè)計。 3.21 上午8：00-10：00 上課（教C-112室）， 下午 方案設(shè)計。3.20 -3.21 答疑地點：實B-302室。3.22上午 每個同學(xué)須交本課程設(shè)計的電路設(shè)計方案。符合要求者可登記領(lǐng)取課程設(shè)計用元器件及工具等。3.22 - 3.24 電路設(shè)計和安裝。3.25 - 3.26 電路調(diào)試和驗收。3.29 - 3.31 每個同學(xué)遞交電子線路課程設(shè)計報告打印稿。（實B-311室）七 、課程設(shè)計實

7、驗室安排課程設(shè)計元器件領(lǐng)取地點：實B-212室。課程設(shè)計調(diào)試、驗收和答疑地點：實A-105室。實A-105室開放時間：3.22 -3.26 上午 8：00-11：30 下午 14：00-17：20指導(dǎo)教師：張永清 李鑫 王麗君 陳艷 曾志鵬 朱丹八、課程設(shè)計報告內(nèi)容及評分標(biāo)準(zhǔn)課程設(shè)計報告應(yīng)包括如下內(nèi)容：1、系統(tǒng)設(shè)計要求與技術(shù)指標(biāo)的確定； 2、方案選擇與可行性論證； 3、系統(tǒng)工作原理說明； 4、單元電路設(shè)計、元件和參數(shù)選擇； 5、原始設(shè)計修改部分的說明； 6、電路原理圖、元件布局圖、主要接線圖及元器件清單； 7、功能與測試結(jié)果(儀器的使用及型號)； 8、存在問題、改進措施及參考資料。參考資料： 1 謝自美. 電子線路綜合設(shè)計. 武漢: 華中科技大學(xué)出版社. 20062 郭勇. 余小平. 電子系統(tǒng)綜合設(shè)計. 北京: 北京大學(xué)出版社. 20073 蔣立平. 數(shù)字邏輯電路與系統(tǒng)設(shè)計. 北京: 北京電子工業(yè)出版社. 20084 高吉祥. 電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗與課程設(shè)計. (2版). 北京: 電子工業(yè)出版社. 20055 楊剛. 電子系統(tǒng)與