電子系統(tǒng)綜合設(shè)計-2020版本

電子系統(tǒng)綜合設(shè)計本次電子設(shè)計要求學生自行完成脈寬調(diào)制法電容/電壓(C/V)轉(zhuǎn)換器電路設(shè)計和方波-三角波發(fā)生器電MultisimMultisim/(C/V)電腦一套，仿真軟件一套。實驗一、方波-三角波發(fā)生器仿真分析實驗二、脈寬調(diào)制法電容電壓(C/V)換仿分析實驗一、方波-三角波發(fā)生器仿真分析設(shè)計振蕩頻率為500Hz的方波-三角波發(fā)生器，要求方波輸出電壓為±12V，三角波輸出電壓為±6V。要求寫出設(shè)計思路、電路結(jié)構(gòu)、元器件參數(shù)的計算過程，運用仿真軟件對所設(shè)計的電路進行10KHz0.01uF-0.33uFk?-100k?之間。一般來說，方波-三角波發(fā)生器是由一個遲滯比較器和一個積分電路組成，電路框圖和電路設(shè)計原理圖如圖1和圖2所示。圖1路圖圖2電原圖由于三角波最大輸出電壓為：由此可以得到：若取，則；取，的電位器；平衡電阻。根據(jù)方波-三角波的頻率公式：可以得到：，取，則取RW210K的電位器，平衡電阻為。其中：圖中的電位器是調(diào)節(jié)三角波幅值的，電位器是調(diào)整頻率的。圖3真形由分析結(jié)果可知：方波三角波的幅值:，NPNPNP，。實驗二、脈寬調(diào)制法電容/電壓(C/V)轉(zhuǎn)換器仿真分析題目設(shè)計要求：利用脈沖寬度調(diào)制法(簡稱脈寬調(diào)制法，英文縮寫為PWM)可以測量電CxD與CxA/DC/V43?S52000pF、20nF、200nF、2uF、20uF1pF~20uF±2.5%，最高分辨率達pC采用一片COS雙定時C75631V、ICM7556ICaAB、RSF1~F3，放電管(NMOS)3R。4ICM7556采用DIP-14VDDICa為例(8~13腳)–TRIG=1TRIG=0Q(9)–(OUT2)Q與VDDQ與VSS200mA。R(10)–復位端。當R=0Q=0R=1ICaCVolt(11)–控制電壓端。為減少外界干擾，通常在此端與VSS之間接0.01uF的高頻濾波電容。THR(12)–THR與VSSTH2端與/TR2端短接。一旦ICaTHRVc，當Vc≥2/3VDD迫使ICa輸出低電平。DIS(13)–放電端。Q=0時，定時器電容通過放電管放電。Q=1時此端開路，VDD經(jīng)外部定時電阻給定電容放電。由ICa和外部定時電阻R5、R6定時電容C6(或C7)構(gòu)成的脈沖發(fā)生器電路如圖5所示。圖5脈發(fā)電路圖6A點形圖7B點形其工作原理分析如下：VDD經(jīng)過R6R5C6Vc≥2/3VDD時，內(nèi)部比較器ARSR=1)，S=0()“0”F2Q=0F1C6NMOSR5Vc≤1/3VDDA“1”NMOSVDDC6或C7C6或C79腳(Q)C6=0.01uF，R6=150K，R5=300K(1)中得到f1=200Hz。若將C6改作C7(0.1uF)，f2=20Hz，T2=50ms。由式(2)不難看出，占空不比D(C6或C7)(0~20uF)C6=0.01uFT1=5ms；20uFC7=0.1uFICa輸出的脈沖經(jīng)C8隔斷直流分量，送至ICb的第6腳(TRIG)。定時器ICb對應(yīng)于2~6腳，它與被測電容Cx、R1(或R2、R3、R4)等組成單穩(wěn)態(tài)電路。2000pF檔的簡化電路見圖8所示。圖82000pF檔電路圖9C點形圖10D點波形利用Cx的充、放電過程來對脈沖寬度進行調(diào)制。電路的工作過程分析如下：當正脈沖加至TRIG(6)RS觸發(fā)器R=1“0”，此時NMOSCxRS“1”NMOSCxVc≥2/3VDD時，內(nèi)部RS“0”NMOSCxCxQ(5)仍以2000pF檔為例，取R1=1M，Q(5)輸出脈沖寬度為脈沖占空比4Cx(F)。顯然，當Cx=0D2=0；當時，D2=44%，D2與Cx成正比。Vo2A/D與Cx1R7RP1和R8為QRP1(2K)Cx=2000pF，使。由于C/V轉(zhuǎn)換器本身存在Vos，會導致不測電容時儀表在個位甚至十位上出現(xiàn)非零值，因此必須增加手動調(diào)零電路，由R14、RP2組成。RP2即是調(diào)零電位器(ZEROADJ)。R14的上端V-，由電位器RP2(2K)的滑動觸頭上可獲取某一負壓-Vo。適當調(diào)節(jié)RP2，使│-Vo│=Vos，Vos+(-Vo)=0，即可實現(xiàn)零點補償，在未接Cx時/V=0，儀表顯示為零。使用數(shù)字電容表時，每次測量之前應(yīng)調(diào)整RP2，使讀數(shù)為零，方可進行測量。特別是更換電容檔時，由于各檔的失調(diào)電壓相差較大，必須重新調(diào)零。具體方法是在未接入電容時調(diào)整RP2，使儀表顯示值為000。此外，20uF檔的時間常數(shù)較大，測量大電容時須經(jīng)歷較長時間才能得到穩(wěn)定讀數(shù)。圖1R9R10RR10=10RG6V+-Vco)2上。C9、R11、C10、R12、C11構(gòu)成兩級π型阻容濾波器。對于20nF~20uF檔，被測電容Cx還分別與補償電容C1~C3相并聯(lián)。以20nF檔為例。Cx||C1=Cx+220pF。式3變成對2000pF檔而言，R1的下