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电子关键技术应用实习报告

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电子关键技术应用实习报告

在人们越来越注重自身素养的今天，报告的适用范围越来越广泛，不同的报告内容同样也是不同的'。相信许多人会觉得报告很难写吧，下面是小编为大家整理的电子关键技术应用实习报告，仅供参考，大家一起来看看吧。

实习目标、内容和要求

实习目标

此次实习目标在于掌握数字电容测试仪设计、组装和调试方法。在日常电路工程或是电路试验中，电容是一个最常见元器件，实际应用中，对电容电容值正确度要求也是很高。不过因为电容本身特征决定了电容和电阻测量是不一样，电容测量相对于电阻测量复杂，正确度不高。所以我们意在设计一个能够测量电容大小电路，而且采取七段数码管直接在屏幕上显示电容大小，方便在以后试验中对电容使用。

实习内容

1.2.1设计说明：

框图中外接电容是定时电路中一部分。当外接电容容量不一样时，和定时电路所对应时间也有所不一样，即C=f(t)，而时间和脉冲数目成正比，脉冲数目能够经过计数译码取得。

定时电路

多谐振荡器

计数器

译码器

数码显示器

微分电路

自动调零

外接电容

图1 电容测量仪原理框图

1.2.2设计要求：

1.2.2.1基础部分

(1)被测电容容量在0.01μF至100μF范围内

(2)设计两个测量量程

(3)用3为数码管显示测量结果，测量误差小于20%

1.2.2.2发挥部分

(1)最少设计两个以上测量量程，使被测电容容量扩大到100PF至100μF范围内。

(2)测量误差小于10%。

1.3实习要求

（1）画出总体设计框图，以说明数字式电容测量仪由哪些相对独立功效模块组成，标出各个模块之间相互联络，时钟信号传输路径、方向和频率改变。并以文字对原理作辅助说明。

（2）设计各个功效模块电路图，加上原理说明。

（3）选择适宜元器件，在仿真软件上连接验证、仿真、调试各个功效模块电路。在连接验证时设计、选择适宜输入信号和输出方法，在充足电路正确性同时，输入信号和输出方法要便于电路仿真、调试和故障排除。

（4）在验证各个功效模块基础上，对整个电路元器件和连接，进行合理布局，进行整个数字钟电路连接验证、仿真、调试。

（5）自行接线验证、仿真、调试，并能检验和发觉问题，依据原理、现象和仿真结果分析问题所在，加以处理。学生要处理问题包含元器件选择、连接和整体设计引发问题。

设计原理及软件介绍

设计原理

定时电路

多谐振荡器

计数器

译码器

数码显示器

微分电路

自动调零

外接电容

图2电容测量仪原理图图框图

多谐振荡器产生矩形脉冲波和定时电报和微分电路产生信号相和后送入计数器，然后经过译码器连接数码显示器，对电容大小进行显示。

Multisim软件介绍

Multisim是美国国家仪器（NI）推出以Windows为基础仿真工具，适适用于板级模拟/数字电路板设计工作。它包含了电路原理图图形输入、电路硬件描述语言输入方法，含有丰富仿真分析能力。

工程师们能够使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。Multisim提炼了SPICE仿真复杂内容，这么工程师无需知道深入SPICE技术就能够很快地进行捕捉、仿真和分析新设计，这也使其更适合电子学教育。经过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者能够完成从理论到原理图捕捉和仿真再到原型设计和测试这么一个完整综合设计步骤。

设计步骤和过程

3.1多谐振荡器电路

由555定时器组成多谐振荡器来产生标准脉冲，电路和输出脉冲图

图3多谐振荡器电路图

图4 输出信号波形

在接通电源后，不需要外加触发信号，便能自动产生矩形脉冲。此电路中用来产生时钟脉冲信号（图所表示）。周而复始，形成振荡。其振荡周期和电容充放电时间相关，充电时间为：T1=（R4+R5）Cln2,，放电时间为T2=R5Cln2,则时钟信号一个周期为T=T1+T2=(R4+2R5)Cln2。

经过上述分析可知，电容充电时，定时器输出u=1电容放电时，u=0，电容不停地进行充、放电，输出端便取得矩形波。多谐振荡器无外部信号输入，却能输出矩形波，其实质是将直流形式电能变为矩形波形式电能。

3.2单稳态触发器电路

由555定时器组成单稳态触发器。2端作为触发信号输入端，由U1产生时钟脉冲信号来提供。

图5 单稳态触发器电路图

图6 输出信号波形

单稳态触发器有稳态和暂稳态两个不一样工作状态。当被测电容Cx接到电路中以后，只要按一下开关S，电源电压Vcc?经微分电路C1、R1和反向器，送给555定时器低电平触发端2一个负脉冲信号使单稳态触发器由稳态变为暂稳态，其输出端3由低电平变为高电平．该高电平控制和门使时钟脉冲信号经过，送入计数器计数．暂稳态脉冲宽度为Tx=1.1RCx．然后单稳态电路又回到稳态。输出脉冲宽度tw等于暂稳态连续时间，而暂稳态连续时间取决于外接电阻R和电容C大小。即：tw=R2xC2xLn2=1.1R2xC2。

3.3计数和显示电路

图7 计数和显示模块电路

计数电路采取74LS160作为计数器。74LS160是集成同时十进制计数器，该计数器含有同时预置、异步清零、计数和保持四种功效有进位信号输出端，可串接计数使用。

三位显示控制模块由三个芯片级联组成。显示部分电路中显示器用是DCD-HEX-BLUE显示器。

3.4总电路图

图8 总电路图

总电路图包含多谐振荡器，单稳态触发器，计数器，译码器等模块，能够成功仿真电容测量仪功效。

仿真和运行结果

电路调试

电路连接完成后打开仿真开关，首先观察显示模块是否能够显示数值，若没有示数显示，则使用Multisim 13.0中示波器逐一检验各个模块信号输出波形，找出出现问题模块依据设计原理判定是连接故障还是原理故障，并加以排除。

图9示波器检测输出波形

若显示器上显示数值，观察是否符合设计要求，若不符合设计要求，观察是否是电容测量量程选择出现错误，改变电容测量量程选择开关重新进行仿真，观察结果。若量程开关选择正确，则可合适改变电路中原件参数值，进行不停调试，直抵达成预期设计目标要求。

图10量程选择开关

结果及分析

4.2.1小量程仿真结果

图11小量程测量

电容大小在0.01uF~1uF时单刀双掷开关置于180KΩ，图所表示电容大小为0.13uF，结果显示为0.14uF，误差<5%，符合设计要求。

4.2.2大量程仿真结果

图12大量程测量

电容大小在1uF~100 uF时单刀双掷开关置于1.8KΩ，图所表示电容大小为73uF，结果显示为72uF，误差<5%，符合设计要求

结论.

5.1设计过程中碰到困难及处理措施

在电路调试过程中发觉多谐振荡器没有产生输出信号，示波器输出信号一直显示低电平。将多谐振荡器电路单独建立一个设计图纸，逐一原件去查找出现故障原因，发觉故障是因为有一根导线没有连接电源所致，立即对电路进行修改，完成调试过程。

把全部模块全部连接起来以后，运行该数字电容测试仪时，显示器上一开始一直显示是111，每次测试时候全部是从111这个数值基础上开始累加。以后经过我们对电路研究，发觉没有设计调零电路，所以我们在电路图上设计了一个自动调零电路，这么，从111开始计数问题就处理了。

5.2结论

在两个星期电子技术应用实习以后，我对电子产品设计通常方法和步骤有了深入了解，我不仅感到了自己实际动手能力有所提升，更关键是经过对设计过程了解，深入激发了我对专业知识爱好，并为以后能够结合实际存在问题在专业领域内进行更深入学习打下了基础。这次数字电容测试仪设计使我把学到由555定时器组成多谐振荡器和单稳触发器，74LS160十进制加法器和LED数码管全部利用到了电路中，从而加深拉了我对这些知识了解和利用，使我受益匪浅。经过这次实习，使我认识到了自己要学习还有很多。总而言之，很感谢学校给我们这次实习机会。课程实习不仅锻炼了我们动手能力还让我们对自己所学专业知识有了更深了解。在此期间，在老师身上我也学得到很多实用知识，在此表示对我们指导老师感谢。还有我们同组帮助过我同学也表示感谢。

参考文件

[1]. 《模拟电子技术基础》童诗白主编高教出版社

[2]. 《数字电子技术基础》阎石主编高教出版社

[3]. 《电子技术基础试验－电子电路试验.设计.仿真》陈大钦主编华科出版社

[4]. 《电子技术基础试验和课程设计》高吉祥主编国防科技大学出版社

[5]. 《电子测试技术》金唯香、谢玉梅主编湖南大学出版社

附录A数字式电容测量仪电路图

附录B数字式电容测量仪元器件清单

名称

型号

数量

计数器芯片

74LS160

显示器

DCD_HEX_DIG_BLUE

555定时器

555_VIRTUAL

一般电容

0.01uF

一般电容

0.1uF

一般电容

1uF

一般电阻

1kΩ

一般电阻

1.8kΩ

一般电阻

5kΩ

一般电阻

10kΩ

一般电阻

12kΩ

一般电阻

180kΩ

单刀单掷开关

单刀双掷开关

双输入和门

74LS08

单输入非门

74LS04

稳压二极管

10BQ015

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