电子系统设计与工程实践报告

课程设计报告

题目电子系统设计

课程名称电子系统设计与工程实践院部名称电子与信息工程学院

专业电子信息工程

班级电子1001班

学生姓名李盖（1010910101）

指导教师张诚

目录

摘要 (3)

1 设计要求 (3)

2 总体设计 (3)

2.1系统组成框图 (3)

2.2 系统工作原理 (3)

3 硬件设计 (4)

3.1方波发生电路设计 (4)

3.2 滤波电路设计 (4)

3.3 放大电路的设计 (4)

3.4 加法器的的设计 (5)

3.5滤波整形电路设计 (5)

3.6功率放大电路设计 (6)

4 调试及结果 (6)

信号处理系统的设计

完成人：李盖（电子1001班）

摘要：随着社会的快速发展信息的传输在社会生活的各个领域占据着重要的地位，因此，信号的处理就占据着重要的地位。这个课题的设计目的是传输1khz 的信号，以20khz 的信号做噪声信号，经过滤波整形和功率放大得到要传输的信号。其中1khz ，20khz 信号由555定时器构成的多谐振荡器产生，1khz 的信号经过由运放构成的低通滤波器滤波之后经过加法器有衰减放大之后的噪声信号相加，再经过滤波整形之后得到要传输的信号，经过单管放大器之后最终得到所需要的信号。作品主要由电源部分、信号发生部分、信号处理部分。我们综合各种因素合理选取了所需要的原件，又经过精心布局和走线最终完成了作品。

1 设计要求

主要完成电源、1khz 和20khz 方波的发生、衰减器、放大器、加法器、低通滤波器、功率放大器、比较器等模块的设计。系统以实现传输1khz 的信号为目的，电源为整个系统供电，1khz ，20khz 信号由555定时器构成的多谐振荡器产生，1khz 的信号经过由运放构成的低通滤波器滤波之后经过加法器模拟产生干扰，与衰减放大之后的噪声信号相加，再经过滤波整形之后得到要传输的信号，经过单管放大器之后最终得到所需要的信号。

2 总体设计

2.1系统组成框图

2.2 系统工作原理

本系统属于多种单个芯片构成的数据处理系统，主要由信号发生、信号处理、信号放大等子系统相互联接组成，具有在信号干扰存在的情况下实现

1KHz 方波发生器20KHz 方

波发生器

1KHz 低通

滤波器10KHz 低

通滤波器衰减器

100mVpp

TTL 电平TTL 电平放大器

100mV ～3V

A+B

滤波整形电路

功放电路

负载600欧

A

B 供电电源

0～3V ，1K 方波

0～9V 方波

信号的无失真传输和放大。

3 硬件设计

3.1方波发生电路设计

多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态。两个暂稳态之间的转换，是由电路内部电容的充、放电作用自动进行的，所以它不需要外加触发信号，只要接通电源就能自动产生矩形脉冲信号。本设计在电路中接入了两个二极管，使电容的充电电流和放电电流流经不同的路径，取R1=R2=R，这样充电时间和放电时间都等于RCln2,于是得到占空比q=50%的输出脉冲。

对于定时器555在要求精度不高的情况下，我们综合考虑各种因素，选择了国产的NE555，下图是电路连接和输出波形。

图1 方波发生电路图2 方波输出波形

3.2 滤波电路设计

根据题目的需要和要求我们设计了有源滤波器，2阶VCVS巴特沃斯，通带放大倍数为1，截止频率为1KHz。根据设计需要和要求滤波器所用运放用LM324来实现。电路图和输出波形如下图：

图3 低通滤波器图4 低通滤波输出波形

3.3 放大电路的设计

根据电路的需要，我们设计选择了放大倍数可调的同相比例放大器，放大倍数调节范围1～30倍，使输出方波幅度范围0.1V~3V。所用运放依然由LM324来提供。电路图和输出如下：

图5 放大器电路图6 当电路输出波形

3.4 加法器的的设计

如下图是单运放同相加法器和输出波形，在电路中，经过放大的方波信

号和滤波之后的信号同时加在集成运放的同相输入端，在输出端就得到两个信号

相加后的结果。为了简化计算，在同相端和反相端都接入了4k的电阻使Rp=Rn。

图7 加法器电路图8 加法器输出波形

3.5滤波整形电路设计

根据电路的需要我们设计了有源低通VCVS滤波器，2阶巴特沃斯，放大

倍数为1，高输入电阻，所用集成运放由LM324提供，整形电路：我们用单限比

较器进行整形，选用了芯片LM339，阈值电压可调，输入电压范围-3V～8V，输

出电压范围0～3V。电路图如下图：

图9 滤波整形电路

10 滤波整形输出波形

3.6功率放大电路设计

放大倍数3倍，输出电压可达9V，负载600欧姆（1/4W或1/2W），输出波形失真度小（甲乙类），选用分立元件（三极管），电路图和输出波形如下：

图11 功率放大电路

图12 功率放大输出波形

4 调试及结果

根据题目要求，由信号发生到信号处理放大对电路进行了逐步测量，测试结果如下：

1、 1khz方波实际输出频率为1.2khz，幅度为4.2V。20khz方波实际输出

频率为22.3khz，幅度为4.5V。输出波形有很少的失真。

2、1khz方波经过低通滤波器之后输出为正弦波，有较小的失真。

3、20khz方波经过衰减和放大之后输出信号幅度范围为100mV～3V，当放大

倍数较大时有较大的失真出现。

4、20K方波幅度为100mV时，观察整形电路输出失真很小；20K方波幅度为

3V时，观察整形电路输出失真较大。