1、电子电路综合实验实验报告实验名称：示波器功能扩展电路的设计学院： 电子工程学院 班级： 姓名： 学号： 2013 年 5 月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
2、掌握运算放大器组成加法器的应用2） 掌握 555 定时器用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） 巩固示波器原理和使用方法5） 提高独立设计电路和调研验证实验的能力2、实验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010V，频率不低于500Hz,系统电源DC5V。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：输出五、 分块电路和总体电路的设计：51 时钟产生电路：利用NE555构成多谐振荡器，产生20K到200KHz的
3、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。电路组成：时钟产生电路地址产生电路阶梯波产生电路加法器电路放大调整电路多路模拟开关多路被测信号用 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，决定输出矩形波正、负脉冲的宽度，即用于调节方波占空比。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 0.1uF 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
4、=0 V，所以555 定时器状态为 1，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 ；暂稳态的维持时间，12T0.693RC即输出 Vo 的负向脉冲宽度 。2因此，振荡周期 ，振荡频率112.。正向脉冲宽度 T1 与振荡周期 T 之比称矩12f1/T.43/RC形波的占空比 D，由上述条件可得 ，若使1212DR/（ ） （ ），则 D1/2，即输出信号的正负向脉冲宽度相等的矩形波
5、21（方波） 。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 左右，R2 为总阻值为 10K 的电位器，理论计算可以产生要求频率的时钟信号。52 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CEPT数控制端（低电平有效）和U/Error!加/减计数方式控制端均接地，采取减计数方式进行计数。P0、P1、
6、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。1） 工作原理：01 数据输出 X/Y23模拟开关CD4052的X0、X1、X2、X3为X通道输入端OUT（X）端为X通道输出端，Y0、Y1
7、、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EN于4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2K、1K、1K、1K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CD4052的真值表可知BA=00时X0、Y0选通，BA=01时X1、Y1选通，BA=10时X2、Y2选通，B
8、A=11时X3、Y3选通，进而通过地址信号 、 对两路信号同步的进行选通。5.4放大调整电路/加法器电路1）电路组成:LF353为双运算放大电路，被测信号由CD4052选通后由LF353双运放之一进行放大或衰减处理。LF353内的另一个运放则组成一个加法器电路，将经过放大或衰减处理后的被测信号与CD4052直流通路选通的直流量叠加后输出，从而使被测信号显示在示波器荧光屏不同的位置。 2)工作原理：a） 反向放大电路：反向放大电路如上图所示，信号 通过电阻 输送到运放的iU1R反向输入端，电阻 为电路的反馈电阻，一般使用运放构成放大fR电路时均满足深度负反馈的条件，所以可以运用虚短、虚断的概念分
9、析。由于没有电流通过 ，所以同向端电位为 0。故：2i1U/R，且 ，得 为直ff0o（ ） fivff1oif12AR/UR/或 。流平衡电阻，作用是减小附加差模输入电压， 。本实验2f放大倍数1f21fR6KR/3K， 。，即只有反向没有放大。vff1oiA/U，b） 反向加法运算电路：反向加法运算电路如上图所示，由于反向输入端为“虚地” ，所以 且有1122fofiU/Ri/iU/R， ， ， 12fii，从而实现两输入信号的反向比例相of1f2*得 （ ）加，直流平衡电阻 。本实验中 ，p1f/ 12fR39K则Uo=-（U1+U2） ，即实现直流量与被测信号的叠加。Rp=39K/39K/39K=13K。两个电容的作用是隔断交流信号中的直流分量。总电路图：
