峰值檢測數(shù)電課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1. 概述3</b></p><p><b>　　2. 電路設(shè)計(jì)4</b></p><p>　　2.1放大器電路4</p><p>　　2.2采樣/保持電路6</p><p>

2、;　　2.3采樣/保持控制電路9</p><p>　　2.4 A/D轉(zhuǎn)換電路9</p><p>　　2.5 數(shù)字鎖存控制電路11</p><p>　　2.6 譯碼顯示電路11</p><p>　　2.7 555多諧振蕩電路12</p><p>　　2.8 電壓電源產(chǎn)生電路14</p><

3、p>　　3. 芯片介紹16</p><p>　　3.1 OP0716</p><p>　　3.2 LF39817</p><p>　　3.3 LM31118</p><p>　　3.4 ICL713519</p><p>　　3.5 74LS4722</p><p>　　3.6

4、 數(shù)碼管23</p><p>　　3.7 MC140325</p><p>　　4. 課程設(shè)計(jì)心得25</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)26</b></p><p>　　附錄:作品展示及調(diào)試27</p><p>　　摘要：本文介紹了峰值檢測系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)原理、設(shè)計(jì)方法及其性能指標(biāo)調(diào)試

5、方法。將被測信號經(jīng)OP07放大后，經(jīng)LF398采樣/保持后利用ICL7135模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換輸出數(shù)字量并通過譯碼器74LS47信號處理后經(jīng)數(shù)碼管顯示輸出。</p><p>　　關(guān)鍵詞：峰值檢測、采樣/保持、A/D轉(zhuǎn)換、譯碼顯示</p><p><b>　　概述</b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)并制作一個峰值檢測電路，測量

6、信號電壓幅值為0-10mv，顯示0000-1999，用4位七段LED數(shù)碼管作為顯示元件。</p><p>　　峰值檢測電路，英文名叫做Peak Detector，簡稱PKD。其作用是對輸入信號的峰值進(jìn)行提取、保存、顯示。在科研、生產(chǎn)各個領(lǐng)域都會用到峰值檢測。在自動增益控制（AGC）電路和傳感器最值求取電路中應(yīng)用廣泛，一般作為程控增益放大器（PGA）倍數(shù)選擇的判斷依據(jù)。</p><p>　　

7、峰值檢測的關(guān)鍵任務(wù)是檢測峰值并使之保持穩(wěn)定，且用數(shù)字顯示峰值。課采用采樣/保持峰值電路，通過數(shù)據(jù)鎖存控制電路鎖存峰值的數(shù)字量。其框圖如圖1-1所示。它由放大器、采樣/保持、采樣/保持控制電路、A/D(模數(shù)轉(zhuǎn)換)、譯碼顯示、數(shù)字鎖存控制電路組成。</p><p>　　圖1-1 峰值檢測原理框圖</p><p>　　各部分電路的具體作用如下。放大電路：對被測模擬量進(jìn)行放大。采樣/保持電路：對被

8、測模擬量進(jìn)行采樣，并保持峰值。采樣/保持控制電路:該電路通過控制信號實(shí)現(xiàn)對峰值采樣，小于原峰值時，保持原峰值，大于原峰值時保持新的峰值。A/D轉(zhuǎn)換電路：將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。譯碼顯示電路：完成峰值數(shù)字量的譯碼顯示。數(shù)字鎖存控制電路：對模擬轉(zhuǎn)換的峰值數(shù)字量進(jìn)行鎖存，小于峰值的數(shù)字量不能鎖存。</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)目的是在掌握電子電路的基礎(chǔ)知識、具有基礎(chǔ)電路設(shè)計(jì)能力、掌握查閱資料的基本方法、熟悉常用的電子

9、器件、熟悉電子設(shè)計(jì)常用軟件的使用的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步掌握數(shù)字電路的設(shè)計(jì)及調(diào)試方法。</p><p><b>　　電路設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　2.1放大器電路</b></p><p>　　因?yàn)樵O(shè)計(jì)要求電壓幅值為0-10mV，如果在模數(shù)轉(zhuǎn)化電路中我們選擇的量程是199.9mV，所以要求把電壓放大20倍。如果在模數(shù)

10、轉(zhuǎn)化電路中我們選擇的量程是1.999V，可以把電壓放大200倍。</p><p>　　前置放大器一般采用集成運(yùn)算放大器(簡稱運(yùn)放)。集成運(yùn)放有通用型(如F007、μA741、DG741)和專用型兩類，專用型有低漂移型(如DG725、OP07、ICL7605)、高阻型(如LF356、CA3140、DG3140)、高速型(如LM318、NE530、μA715)、低功耗型(如LM4250、μA335)等。使用時應(yīng)根據(jù)實(shí)

11、際需要來選擇集成運(yùn)放。擇選的依據(jù)是其性能參數(shù)：差模輸入電阻、輸出電阻、輸入失調(diào)電壓、電流及溫漂，開環(huán)差模增益，共模抑制比和最大輸出電壓幅度等。這些參數(shù)均可以從有關(guān)手冊中查得。μA741構(gòu)成的放大電路如圖2-1所示。</p><p>　　圖2-1 μA741構(gòu)成的放大電路</p><p>　　此電路為同相輸入放大，放大倍數(shù)為 ..............................（1）

12、</p><p>　　公式（1）中，要使K等于20，取，取。那么可以選擇20，50，100阻值的可變電阻器，阻值越小，可調(diào)精度越高，但是K值取值范圍越小。</p><p>　　在此，我們還要考慮運(yùn)算放大器的性能參數(shù)，這里主要考慮失調(diào)電壓。在仿真圖中，選取了μA741運(yùn)算放大器，是一種通用放大器，但是性能不好，失調(diào)電壓為毫伏級，故不能滿足幾毫伏級的電壓放大。也可以選用其調(diào)零電路將其失調(diào)電壓降

13、低向零靠近，其調(diào)零電路如圖2-2所示。但是這樣一來電路就比較復(fù)雜，使整個電路需要調(diào)的參數(shù)太多。</p><p>　　圖2-2 μA741調(diào)零電路圖</p><p>　　實(shí)際電路中我們可以用超低失調(diào)精密運(yùn)放放大器OP07A，構(gòu)成電路圖如圖2-3所示。</p><p>　　圖2-3 OP07A構(gòu)成放大電路圖</p><p>　　利用仿真軟件可得其

14、在0~10mV電壓輸入時的輸出響應(yīng)及誤差，見表2-1。</p><p>　　表2-1 OP07A放大器在放大倍數(shù)為20時輸入輸出響應(yīng)</p><p>　　在模擬放大電路中，常采用由三個運(yùn)放構(gòu)成的對稱式差動放大器來提高輸入阻抗和共模抑制比。如果被測信號的幅值是變化的，有時會用到程控增益放大器，它可以根據(jù)被測信號幅值的大小來改變放大器的增益，以便把不同電壓范圍的輸入信號都放大到ADC所需要的幅

15、度。程控放大器由運(yùn)放和若干模擬開關(guān)，一個電阻網(wǎng)絡(luò)及控制電路組成，它是解決寬范圍模擬信號數(shù)據(jù)采集的簡單而有效的方法。程控放大器有同相輸入和反相輸入兩類。</p><p>　　2.2采樣/保持電路</p><p>　　最簡單的峰值采樣保持電路是依據(jù)半波整流原理用一個二極管和一個電容設(shè)計(jì)的，如圖2-4所示。</p><p>　　圖2-4 原始二極管加電容峰值采樣保持電路&

16、lt;/p><p>　　原理如下：外加電壓Vi到一定幅度時使二極管正向?qū)?，給電容充電，當(dāng)電容電壓Vc1等于或者大于外加電壓Vi時，二極管截止。理想狀態(tài)下，電容上保存的電壓是外加電壓Vi的峰值，只有當(dāng)外加電壓Vi下一個更高的峰值出現(xiàn)時，二極管再次導(dǎo)通給電容充電，由此就完成了電壓峰值的檢測和保存。</p><p>　　此電路利用了二極管的單向?qū)щ娦院碗娙輧Υ骐娔艿奶匦浴Ｍㄟ^原理分析，可以知道此電

17、路的缺陷：(二極管存在導(dǎo)通電壓（鍺管為0.1~0.3V、硅管為0.6~0.9V）和正向壓降（鍺管為0.2~0.3V、硅管為0.6~0.7V）；電容存在漏電和向下一級放電。這樣就導(dǎo)致了測量值較實(shí)際值偏小，同時此電路不適用與較小電壓峰值檢測。如圖中外施電壓峰值為10V，但是電容兩端電壓只有9.47V，誤差為5.3%，且輸入電壓峰值越小，誤差越大。</p><p>　　圖中的開關(guān)為復(fù)位開關(guān)，當(dāng)沒有電壓輸入時，使開關(guān)閉合

18、，電容對地放電，達(dá)到電路復(fù)位清零的效果。</p><p>　　根據(jù)上述電路的缺陷，為避免下一級電路的電容放電的影響，我們在檢測器的輸出端加一級電壓跟隨器（高輸入阻抗）作為隔離級；在輸入端加一級運(yùn)算放大器來克服二極管的影響。電路圖如圖2.5所示。</p><p>　　圖2.5 加理想運(yùn)算放大器后的峰值采樣電路</p><p>　　原理如下：二極管兩端電壓Vi-Vo加在

19、運(yùn)算放大器反向輸入端經(jīng)其放大，即使Vi-Vo很小經(jīng)放大后也可以使二極管導(dǎo)通，例如運(yùn)算放大器的增益為100dB量級，只需Vi比Vo大0.02mV，就可以輸出2V的正向電壓。</p><p>　　運(yùn)算作為同相放大器工作，Vo1與Vi同相，且>。當(dāng)Vi>0時，Vo1為正值，使二級管D1導(dǎo)通，根據(jù)深度負(fù)反饋條件下運(yùn)放輸入端虛短概念，得到Vo≈Vi，保證了峰值信號與輸入信號之間的線性關(guān)系，同時也提高了電路處理小

20、信號的靈敏度。</p><p>　　當(dāng)輸入信號Vi下降時,D1截止，U1負(fù)反饋電路斷開，U1處于開環(huán)狀態(tài)。由于此時U1的反相端電壓大于同相端電壓，使Vo1輸出很大幅度的負(fù)信號，很難快速跟蹤下一個正電壓輸入信號，所以不適用于快速輸入信號。</p><p>　　為防止Vo1在輸入信號下降后使運(yùn)放進(jìn)入飽和狀態(tài)而影響速度和檢測精度，將整體電路構(gòu)成負(fù)反饋形式，并在反相端和輸入端之間加一個二極管，防止

21、Vo1與輸入端電壓偏離的太遠(yuǎn)，這樣就大大增加了該電路的輸入信號頻率范圍，但是由于二極管D1和電容C1組成的網(wǎng)絡(luò)有一極點(diǎn)，運(yùn)算放大器本身也有極點(diǎn)，為了使電路能夠穩(wěn)定工作，只好降低整個電路的通頻帶。電路圖如圖2-6所示。</p><p>　　圖2-6 改進(jìn)后的峰值采樣保持電路</p><p>　　在實(shí)際電路中，采用LF398這一采樣/保持集成電路芯片，采樣保持電路實(shí)質(zhì)上是一種模擬信號存儲器，它

22、在數(shù)字指令控制下，使開關(guān)通斷，對輸入信號瞬時值進(jìn)行采樣并寄存。其構(gòu)成的峰值采樣/保持電路圖如圖2-7所示。</p><p>　　圖2-7 LF398構(gòu)成的峰值采樣保持電路</p><p>　　接下來只要確定保持電容C1的型號和取值就行了。保持電容對于電路精度有很大影響，電容及其容值的選擇應(yīng)綜合考慮采樣保持偏差、采樣頻率、精度等指標(biāo)。保持電容產(chǎn)生誤差的主要原因是感應(yīng)吸收，即電容兩端在電壓急劇

23、變化時，產(chǎn)生電容值下降的現(xiàn)象。所以電容型號應(yīng)選擇感應(yīng)吸收與漏電流都較小的聚苯乙烯電容。容值的選取：容值選的過小，則峰值保持時間會縮短，容值過大，電容充放電時間過長。綜合以上因素，電容的取值一般選擇0.01uF~0.1uF。</p><p>　　2.3采樣/保持控制電路</p><p>　　LF398中需要輸入邏輯輸入控制芯片內(nèi)部開關(guān)從而達(dá)到采樣/保持的轉(zhuǎn)換。想到模電里學(xué)過的電壓比較器，其基

24、本功能是對兩個輸入電壓進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果輸出高電平或低電平電壓。</p><p>　　常用的比較器芯片有專用比較器芯片LP311、LM311以及所有的運(yùn)算放大器都可以用來做電壓比較器。</p><p>　　這里選用高靈活性的電壓比較器LM311,構(gòu)成的比較電路如圖2-8所示。</p><p>　　圖2-8 LM311構(gòu)成的電壓比較電路</p>&

25、lt;p>　　2.4 A/D轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換電路的作用是要將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。A/D轉(zhuǎn)換過程通過取樣、保持、量化和編碼四個步驟完成。A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換方法有直接發(fā)和間接法兩種。直接法是通過將基準(zhǔn)電壓與取樣保持電壓進(jìn)行比較，直接將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。間接法是將取樣電壓值轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的中間量值，如時間變量t或頻率變量f，然后再將中間變量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量（二進(jìn)制數(shù)）。直接法的特點(diǎn)是工作速度

26、高，能保證轉(zhuǎn)換精度，調(diào)準(zhǔn)也比較容易。間接法的特點(diǎn)是工作速度較低但轉(zhuǎn)換精度較高，且抗干擾性強(qiáng)，一般在測試儀表中用的較多，因此本次課程設(shè)計(jì)中選擇間接A/D轉(zhuǎn)換器。間接A/D轉(zhuǎn)換器有單次積分型和雙次積分型兩種方式，我們選擇精度較高的雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器。由于要求顯示0000—1999，需要選用3位半A/D轉(zhuǎn)換芯片，所謂3位半，是指個位、十位、百位均可以從0~9，半位是指千位數(shù)，只能從0到1變化。或者選用比其高一位的4位半A/D轉(zhuǎn)換芯片。比較

27、經(jīng)典的3位半模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片有MC14433、ICL7106、ICL7107、MAX1496，4位半模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片有ICL7135、MAX1498，ICL7106可以直接驅(qū)動一個非復(fù)用的液晶顯示器(LCD)，而IC</p><p>　　本次課設(shè)中，選取ICL7135這一模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。其構(gòu)成的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路如圖2-9所示。</p><p>　　圖2-9 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換電路</p>&l

28、t;p>　　電路中電阻電容的參數(shù)選取具體見ICL7135芯片介紹內(nèi)容。</p><p>　　2.5 數(shù)字鎖存控制電路</p><p>　　通過比較器輸出的高低電平來控制A/D轉(zhuǎn)換器的25管腳，從而控制其轉(zhuǎn)換狀態(tài)，達(dá)到鎖存的目的。</p><p>　　當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換器ICL7135的25管腳為“1”時，ICL7135處于連續(xù)轉(zhuǎn)換狀態(tài)，每40002個脈沖周期完成一

29、次A/D轉(zhuǎn)換；若該管腳由“1”變 “0”，則ICL7135在完成本次轉(zhuǎn)換之后進(jìn)入保持狀態(tài)，此時輸出為最后一次轉(zhuǎn)換的結(jié)果，不受輸入電壓變化的影響，因此利用25管腳的功能可以使數(shù)據(jù)有保持功能。</p><p>　　如果下一時刻輸入的信號峰值比之前的大，則比較器輸出高電平“1”，A/D轉(zhuǎn)換器處于轉(zhuǎn)換狀態(tài)，輸出顯示大的峰值；若下一時刻輸入的信號峰值比之前的小，則比較器輸出低電平“0”， A/D轉(zhuǎn)換器處于保持狀態(tài)，輸

30、出顯示仍為上一時刻的峰值，以此來達(dá)到鎖存的目的。</p><p>　　2.6 譯碼顯示電路</p><p>　　由A/D轉(zhuǎn)換電路可知，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片輸出的是BCD碼，譯碼顯示電路就是將BCD碼轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的高低電平來控制LED數(shù)碼管的顯示。</p><p>　　此部分電路需要用到譯碼器和數(shù)碼管。將二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)化成對應(yīng)的高低電平，以代表文字、符號或數(shù)碼表示特定對象的過程稱

31、為譯碼，實(shí)現(xiàn)譯碼操作的邏輯電路就是譯碼器。按照被編碼信號的不同特點(diǎn)和要求，有二進(jìn)制譯碼器，二-十進(jìn)制譯碼器和顯示譯碼器。我們這里用到的就是顯示譯碼器，它是用來驅(qū)動顯示器件，一顯示數(shù)字或字符的中規(guī)模邏輯器件。顯示譯碼器的組成，隨著選用的顯示器件的類型而異，與輝光數(shù)碼管相配的是BCD十進(jìn)制譯碼，而常用的發(fā)光二極管（LED）數(shù)碼管、液晶（LCD）數(shù)碼管、熒光數(shù)碼管等是由七個或八個（帶小數(shù)點(diǎn)顯示）字段構(gòu)成字形的，因而與之相配的有BCD七段或B

32、CD八段顯示譯碼器。</p><p>　　常用的集成芯片有輸出低電平有效（配用共陽極LED顯示器）的74**46和74**47兩種類型的集成芯片，以及輸出高電平有效（配用共陰極LED顯示器）的74**48、CD4511集成芯片。</p><p>　　此電路采用74LS47譯碼器和共陽極LED數(shù)碼管，其中數(shù)碼管可以選用4個單個的數(shù)碼管，也可以選用4位七段數(shù)碼管。</p>&l

33、t;p>　　一個譯碼器和一個4位七段數(shù)碼管構(gòu)成的譯碼顯示電路圖如圖2-10所示。</p><p>　　圖2-10 譯碼顯示電路1</p><p>　　在圖2-10中，RN1是一個八排阻，起到限制電流保護(hù)電路的作用。采用4位七段數(shù)碼管構(gòu)成譯碼顯示電路的優(yōu)點(diǎn)是器件少，連線少，線路簡潔。但是不能控制小數(shù)點(diǎn)，只能是全亮或者全不亮。</p><p>　　2.7 555多

34、諧振蕩電路</p><p>　　多諧振蕩器的電路結(jié)構(gòu)是一種能產(chǎn)生矩形脈沖信號的電路，產(chǎn)生的脈沖信號具有比較陡的矩形脈沖信號的上升沿和下降沿。用555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器電路圖如圖2-11所示。</p><p>　　圖2-11 555構(gòu)成的多諧振蕩電路</p><p>　　ICL7135芯片的22腳，（CLOCK）時鐘輸入端，工作于雙極性情況下，時鐘最高頻率為125

35、kHZ，這時轉(zhuǎn)換速率為3次/秒左右。如果輸入信號為單極性，則時鐘頻率可增加到1MHZ，這時轉(zhuǎn)換速率為25次每秒左右。</p><p>　　555多諧振蕩器脈沖頻率計(jì)算公式為：</p><p>　　.............(2)</p><p>　　利用公式（2）以及給出的頻率條件，就可以求出各個電阻和電容元件的取值。</p><p>　　如

36、上圖中取R1=R2=10，C2=1nF，經(jīng)計(jì)算得理論值約為47kHZ。通過仿真得到其脈沖波形圖如圖2-12所示。</p><p>　　圖2-12 555產(chǎn)生的脈沖波形</p><p>　　從圖中可得知脈沖周期約為20，則頻率約為50kHZ。</p><p>　　2.8 電壓電源產(chǎn)生電路</p><p>　　在峰值檢測整個電路中，多處需要正負(fù)直

37、流電壓源供電，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ICL7135中端（2腳），基準(zhǔn)電壓端，其值為，一般取1V。的穩(wěn)定性對A/D轉(zhuǎn)換精度有很大影響，應(yīng)當(dāng)采用高精度穩(wěn)壓源。故設(shè)計(jì)正負(fù)電壓和基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路尤為重要。</p><p>　　正電壓產(chǎn)生電路：正電壓電源可以從電路外部直接使用7805等芯片來提供。其電路圖如圖2-13所示。</p><p>　　圖2-13 7805提供正電壓圖</p><p

38、>　　負(fù)電壓產(chǎn)生電路：負(fù)電壓電源可以從電路外部直接使用7905等芯片來提供。其電路圖如圖2-14所示。</p><p>　　圖2-14 7905提供負(fù)電壓電路</p><p>　　但是這要求供電需要正負(fù)電源，通常采用簡單方法，利用一個+5V供電就可以解決問題。比較常用的方法是利用ICL7660來得到。其電路圖如圖2-15所示。</p><p>　　圖2-15

39、ICL7660產(chǎn)生負(fù)電壓電路</p><p>　　這樣需要增加硬件成本。我們常用一只 NPN 三極管，兩只電阻，一個電感來進(jìn)行信號放大，把芯片38腳的振蕩信號串接一個20K~56K的電阻連接到三極管“B”極，在三極管“C”極串接一個電阻（為了保護(hù)）和一個電感（提高交流放大倍數(shù)），在正常工作時，三極管的“C”極電壓為2.4V－2.8V為最好。這樣，在三極管的“C”極有放大的交流信號，把這個信號通過2只4u7 電容和

40、 2 支 1N4148 二極管，構(gòu)成倍壓整流電路，可以得到負(fù)電壓供給ICL7107 的 26 腳使用。這個電壓，最好是在－3.2V到－4.2V之間。</p><p>　　基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路：通過MC1403過分壓電阻提供1V基準(zhǔn)電壓。其電路圖如圖2-16所示。</p><p>　　圖2-16 1V基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路</p><p><b>　　芯片介紹<

41、/b></p><p><b>　　3.1 OP07</b></p><p>　　OP07的中文名稱是：超低失調(diào)電壓雙路運(yùn)算放大器，英文描述為：Ultralow Offset Voltage Dual Operational Amplifier。是一種低噪聲，非斬波穩(wěn)零的雙極性（雙電源供電）運(yùn)算放大器集成電路。由于OP07具有非常低的輸入失調(diào)電壓（對于OP07A

42、最大為25μV），所以O(shè)P07在很多應(yīng)用場合不需要額外的調(diào)零措施。OP07同時具有輸入偏置電流低（OP07A為±2nA）和開環(huán)增益高（對于OP07A為300V/mV）的特點(diǎn)，這種低失調(diào)、高開環(huán)增益的特性使得OP07特別適用于高增益的測量設(shè)備和放大傳感器的微弱信號等方面。</p><p>　　特點(diǎn)有，超低偏移：最大150μV；低輸入偏置電流：1.8nA ；低失調(diào)電壓漂移：0.5μV/℃；超穩(wěn)定，時間：最大

43、2μV/month；高電源電壓范圍：±3V至±22V；工作電源電壓范圍是±3V~±18V。</p><p>　　OP07的引腳圖如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1 OP07引腳圖</p><p>　　OP07芯片引腳功能說明： 1和8為偏置平衡(調(diào)零端)，2為反向輸入端，3為正向輸入端，4接地或者接電源-，5空腳，

44、6為輸出，7接電源+</p><p><b>　　3.2 LF398</b></p><p>　　LF398是一種高性能單片采樣/保持器。它具有很高的直流精度、很快的采樣時間和低的下降速度。器件的動態(tài)性能和保持性能可通過合適的外接保持電容達(dá)到最佳。例如選擇1000PF的保持電容，具有6us的采樣時間，可達(dá)到12bit的精度。LF398的價格低廉。電源電壓可從&#

45、177;5～±18V任意選擇，其性能幾乎無影響。采樣/保持的邏輯控制可與TTL或CMOS電平接口。它可廣泛地應(yīng)用于高速A/D轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和要求同步采樣的領(lǐng)域。該器件外形采用8腳DIP封裝結(jié)構(gòu)。</p><p>　　性能特點(diǎn)：A.具有12bit吞吐精度；B.采樣時間：小于10us;C.寬帶噪聲：小于20uV;D.可靠的整體結(jié)構(gòu)；E.輸入阻抗：大于1010Ω；F.TTL和CMOS邏輯接口

46、。</p><p>　　主要參數(shù):a.輸入偏流：小于50nA;b.增益：1；c.輸入失調(diào)：小于±7mV;d.輸出阻抗：小于0.5Ω；e.電源電壓:±5～±18V;f.電源電流：±4.5～±6.5mA。</p><p>　　LF398的引腳圖如圖3-2所示。</p><p>　　圖3-2 LF398引腳圖</

47、p><p>　　引腳功能：①和④端分別為VCC和VEE電源端。電源電壓范圍為±5V～±15V。②端為失調(diào)調(diào)零端。當(dāng)輸入Vi=0，且在邏輯輸入為1采樣使，可調(diào)節(jié)②端使Vo=0。③端為模擬量輸入端。⑤端為輸出端。⑥端為接采樣保持電容CH端。⑦端為邏輯基準(zhǔn)端（接地）。⑧端為邏輯輸入控制端。該端電平為“1”時采樣，為“0”時保持。</p><p><b>　　3.3 L

48、M311</b></p><p>　　LM311是一款高靈活性的電壓比較器，能工作于5V-30V單個電源或正負(fù)15V分離電源，該設(shè)備的輸入可以是與系統(tǒng)地隔離的。而輸出則可以驅(qū)動以地為參考或以Vcc為參考?；蛞訴ee電源為參考的負(fù)載，此靈活性使之可以驅(qū)動DTL、RTL、TTL或MOS邏輯。在電流達(dá)到50mv時，該輸出還可以把電壓切換到50V，因此該LM311可用于驅(qū)動繼電器、燈或螺線管。</p&g

49、t;<p>　　主要參數(shù)：響應(yīng)時間：200ns；電源電流：5.1mA；工作溫度范圍：0°C to 70°C；電源電壓：最大36V；電源電壓：最小:5V；輸入偏移電壓最大：7.5mV。</p><p>　　LM311的引腳圖如圖3-3所示。</p><p>　　圖3-3 LM311引腳圖</p><p>　　引腳功能：①GROUND/

50、GND接地；②INPUT+正向輸入端③INPUT-反向輸入端⑦OUTPUT輸出端⑤BALANCE平衡⑥BALANCE/STROBE平衡/選通⑧V+電源正④V-電源負(fù)。</p><p>　　3.4 ICL7135</p><p>　　ICI7135是4位雙積分A/D轉(zhuǎn)換芯片,可以轉(zhuǎn)換輸出±20000個數(shù)字量,有STB選通控制的BCD碼輸出,與微機(jī)接口十分方便。ICL7135具有精度

51、高(相當(dāng)于14位A/D轉(zhuǎn)換),價格低的優(yōu)點(diǎn)。其轉(zhuǎn)換速度與時鐘頻率相關(guān),每個轉(zhuǎn)換周期均有：自校準(zhǔn)(調(diào)零)、正向積分(被測模擬電壓積分)、反向積分(基準(zhǔn)電壓積分)和過零檢測四個階段組成,其中自校準(zhǔn)時間為10001個脈沖,正向積分時間為10000個脈沖,反向積分直至電壓到零為止(最大不超過20001個脈沖)。故設(shè)計(jì)者可以采用從正向積分開始計(jì)數(shù)脈沖個數(shù),到反向積分為零時停止計(jì)數(shù)。將計(jì)數(shù)的脈沖個數(shù)減10000,即得到對應(yīng)的模擬量。</p&g

52、t;<p>　　L7135為DIP28封裝,芯片引腳排列如圖3-4所示。</p><p>　　圖3-4 ICL7135芯片引腳圖</p><p>　　IN LO、IN HI（9、10腳）：模擬電壓差分輸入端。輸入電壓應(yīng)在放大器打分共模電壓范圍內(nèi)，即從低于正電源0.5V到高于負(fù)電源1V。單端輸入時，通常IN LO與模擬地（ANALOG COM）連在一起。</p>

53、<p>　?。?腳）：基準(zhǔn)電壓端，其值為，一般取1V。的穩(wěn)定性對A/D轉(zhuǎn)換精度有很大影響，應(yīng)當(dāng)采用高精度穩(wěn)壓源。</p><p>　　INTOUT、AZIN、BUFFOUT(4、5、6腳)：分別為積分器的輸出端、自動校零端和緩沖器放大器輸出端。這三個端子用來外界積分電阻、電容以及校零電容。</p><p>　　積分電阻的計(jì)算公式為：</p><p><

54、;b>　　=滿度電壓/20</b></p><p>　　積分電容的計(jì)算公式為：</p><p>　　如果電源電壓取±5V，電路的模擬地端接0V，則積分器輸出擺幅取±4V較合適。校零電容可取1。</p><p>　　、：外接基準(zhǔn)電容端。電容值可取1。</p><p>　　CLOCK：時鐘輸入端。工作于雙極性

55、情況下，時鐘最高頻率為125kHZ，這時轉(zhuǎn)換速率為3次/秒左右。如果輸入信號為單極性，則時鐘頻率可增加到1MHZ，這時轉(zhuǎn)換速率為25次每秒左右。</p><p>　?。篈/D轉(zhuǎn)換啟動控制端。該端接高電平時，7135連續(xù)自動轉(zhuǎn)換，每隔40002個時鐘周期完成一次A/D轉(zhuǎn)換。該端接低電平時，轉(zhuǎn)換結(jié)束后保持轉(zhuǎn)換結(jié)果哦，若輸入一個正脈沖（寬度大于300ms），啟動7135開始一次新的A/D轉(zhuǎn)換。</p>&

56、lt;p>　　BUSY：輸出狀態(tài)信號端。積分器在對輸入信號積分和反向積分過程中，BUSY輸出高電平（表示A/D轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行），積分器反向積分過零后，BUSY輸出低電平（表示轉(zhuǎn)換已經(jīng)結(jié)束）。</p><p>　?。哼x通脈沖輸出端。脈沖寬度是時鐘脈沖的1/2，A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，該端輸出5個負(fù)脈沖，分別選通高位到低位的BCD碼輸出。也可作為中端請求信號，向主機(jī)申請中斷。</p><p>　

57、　POL：極性輸出端。當(dāng)輸入信號為正時，POL輸出為高電平，輸入信號為負(fù)時，POL輸出為低電平。</p><p>　　OVERRANGE：過量標(biāo)志輸出端。當(dāng)輸入信號超過轉(zhuǎn)換器計(jì)數(shù)范圍（19999）時，該端輸出高電平。</p><p>　　UNDERANGE：欠量程標(biāo)志輸出端。當(dāng)輸入信號小于量程的9%(1800)時，該端輸出高電平。</p><p>　　B8、B4、B

58、2、B1：BCD碼數(shù)據(jù)輸出線，其中B8為最高位，B1為最低位。</p><p>　　D5、D4、D3、D2、D1：BCD碼數(shù)據(jù)的位驅(qū)動信號輸出端，分別選通萬、千、百、十、個位。</p><p>　　為了使7135工作于最佳狀態(tài)，獲得最好的性能，必須注意外接元器件性能的選擇。ICL7135轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出是動態(tài)的，如果要與單片機(jī)連接必須通過并行接口。</p><p>　　

59、3.5 74LS47</p><p>　　74LS47是BCD-7段數(shù)碼管譯碼器/驅(qū)動器，74LS47的功能用于將BCD碼轉(zhuǎn)化成數(shù)碼塊中的數(shù)字,通過它解碼，可以直接把數(shù)字轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管的顯示數(shù)字。74LS47為低電平作用，配用共陽極LED數(shù)碼管顯示器。其引腳圖如圖3-5所示。</p><p>　　圖3-5 74LS47引腳圖</p><p>　　引腳功能：(1)~LT

60、：試燈輸入，是為了檢查數(shù)碼管各段是否能正常發(fā)光而設(shè)置的。當(dāng)~LT=0時，無論輸入A、B、C、D為何種狀態(tài)，譯碼器輸出均為低電平，也就是共陽極七段數(shù)碼管將全亮,若驅(qū)動的數(shù)碼管正常是顯示8。(2)~BI滅燈輸入是為控制多位數(shù)碼顯示的滅燈所設(shè)置的。當(dāng)~BI=0時，不論~LT和輸入A、B、C、D為何種狀態(tài)，譯碼器輸出均為高電平，使共陽極數(shù)碼管熄滅。(3)~RBI，滅零輸入，它是為使不希望顯示的0熄滅而設(shè)定的。當(dāng)對每一位A=B=C=D=0時，本

61、應(yīng)顯示0，但是在~RBI=0作用下，使譯碼器輸出全為高電平。其結(jié)果和加入滅燈信號的結(jié)果一樣，將0熄滅。(4)~RBO滅零輸出，它和滅燈輸入~BI共用一端，兩者配合使用，可以實(shí)現(xiàn)多位數(shù)碼顯示的滅零控制。其真值如表3-1所示。</p><p>　　表3-1 74LS47譯碼器真值表</p><p><b>　　3.6 數(shù)碼管</b></p><p>

62、;　　發(fā)光二極管（LED）是由多個發(fā)光二極管封裝在一起組成“8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個筆劃，公共電極。數(shù)碼管按段數(shù)可分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個發(fā)光二極管單元（多一個小數(shù)點(diǎn)顯示）；按能顯示多少個“8”可分為1位、2位、3位、4位、5位、6位、7位等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式可分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的

63、數(shù)碼管，共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極COM接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮，當(dāng)某一字段的陰極為高電平時，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管，共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮，當(dāng)某一字段的陽極為低電平時，相應(yīng)字段就不亮。圖3-6所示是七段數(shù)碼管的原理圖和引腳圖。</p>

64、<p>　　圖3-6 七段數(shù)碼管原理圖和引腳圖</p><p>　　圖3-7所示是四位七段共陰數(shù)碼管的原理圖和引腳圖。</p><p>　　圖3-7 四位七段共陰數(shù)碼管原理圖和引腳圖</p><p>　　3.7 MC1403</p><p>　　MC1403，低壓基準(zhǔn)芯片，是美國摩托羅拉公司生產(chǎn)的高準(zhǔn)確度、低溫漂、采用激光修正的

65、帶隙基準(zhǔn)電壓源，國產(chǎn)型號為5G1403和CH1403。一般用作8～12bit的D/A芯片的基準(zhǔn)電壓等一些需要基本精準(zhǔn)的基準(zhǔn)電壓的場合。輸出電壓: 2.5 V ＋/- 25 mV  ；輸入電壓范圍: 4.5 V to 40 V ； 輸出電流: 10 mA。</p>&

66、lt;p>　　它采用DIP－8封裝，引腳排列如圖所示。</p><p>　　圖3-20 MC1403引腳圖</p><p>　　引腳介紹，Vin(1腳)：電壓輸入端；Vout（2腳）：電壓輸出端Gnd（3腳）：接地端NC（4、5、6、7、8腳）：空腳。</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)心得</b></p><p&g

67、t;　　因?yàn)榇饲暗幕A(chǔ)沒有打牢，模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)和數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)這兩門課學(xué)得不是很好，知道自己要做課設(shè)的時候，剛開始還想著逃避，后來在班上優(yōu)秀同學(xué)的激勵下一步步從最基礎(chǔ)的開始，最終完成了這篇一個字一個字敲出來的課設(shè)報告，同時自己在EDA軟件上的仿真也比較令人滿意。雖然本組實(shí)物制作沒出多少力，但是卻收獲了很多。</p><p>　　從最初的上網(wǎng)搜資料，通過學(xué)校圖書館進(jìn)入中國知網(wǎng)信息檢索峰值檢測后免費(fèi)下載了很多老師

68、和優(yōu)秀畢業(yè)生的論文，加上另外一些從網(wǎng)上找的資料，慢慢地開始摸索，并嘗試著一步一步仿真，同時不斷地完善。在設(shè)計(jì)的過程中，不斷地找資料，同時又有不斷的發(fā)現(xiàn)。感覺通過這次課設(shè)自己學(xué)到的知識比這一學(xué)期都要多。</p><p>　　通過對仿真軟件PROTEUS的不斷應(yīng)用，從最初連元器件怎么找都不知道到現(xiàn)在看到大部分常用的元器件很快就能找到，也知道如何利用網(wǎng)絡(luò)來搜索自己想要的元器件資料。而對電路中放大電路、采樣/保持電路、電

69、壓電源的設(shè)計(jì)，則讓自己進(jìn)一步鞏固了模擬電子部分知識，通過ADC和譯碼顯示的設(shè)計(jì)則讓自己又一次復(fù)習(xí)了剛剛結(jié)束不久的數(shù)電課程，也學(xué)到了很多課本中沒有的知識。</p><p>　　通過這次課設(shè)，我嚴(yán)重地意識到自己不管是在理論還是實(shí)踐動手方面能力的不足，同時也激發(fā)了自己對我們專業(yè)的興趣，看著自己設(shè)計(jì)的東西能夠?qū)崿F(xiàn)是一件很讓人感到開心的事情。以后的學(xué)習(xí)中，盡量多設(shè)計(jì)一些自己比較感興趣的作品來提高自己的動手能力以及進(jìn)一步激發(fā)

70、自己對本專業(yè)的興趣。</p><p>　　通過課設(shè)提高了自己分析問題解決問題的能力。遇到一個問題，第一件事就是應(yīng)該對其進(jìn)行分析，就像學(xué)習(xí)一門知識需要先預(yù)習(xí)一樣。而解決問題則可以通過多種途徑獲得幫助，比如同學(xué)、老師、網(wǎng)絡(luò)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）.北京：高等教育出版社

71、，1998 </p><p>　　[2]顧得仁.脈沖與數(shù)字電路.北京:高等教育出版社，1986</p><p>　　[3]陳有卿.實(shí)用555時基電路300例.北京：中國電力出版社，2005</p><p>　　[4]沈任元.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001</p><p>　　[5]陳松.數(shù)字邏輯電路.南京:東南大學(xué)出版社，2

72、006</p><p>　　[6]張慶雙.實(shí)用電子電路200例.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003</p><p>　　[7]伍時和.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).北京：清華大學(xué)出版社，2009</p><p>　　[8]吳友宇.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).北京：清華大學(xué)出版社，2009</p><p>　　附錄:作品展示及調(diào)試</p><p>