《电子 技术应用课程设计 》
实验 报告
改通用示波器为简易逻辑分析仪
班
级：
1403011
学
号：
14030110024
姓
名：
于梦鸽
地
点：
E E 楼Ⅱ区 308
批
次：
第四批
时
间：
11.16 — 11.20
1. 任务要求 通过扩展示波器的功能实现对逻辑信号的分析，将分析结果以‘0’,‘1’逻辑字符的形式在示波器上进行显示。
2. 方案论证
1 2.1 系统总体方案
1 2.1.1 示波器工作原理
被测信号经垂直放大器后加到示波器的垂直 Y 轴的偏转系统使电子射线的垂直偏转距离正比于输入信号的瞬时值。在示波管的水平 X 轴偏转系统上加以随时间线性变化的信号使电子射线在水平偏转正比于时间，那么在示波管的屏幕上就得到输入信号的时间波形。由于水平偏转系统所加线性变化的信号不可能无限增长， 荧光屏的尺寸也有限，故实际线性变化的信号扫描信号是一锯齿波，这样就能使输入信号的时间波形在荧光屏上反复出现。当锯齿波的
对于双踪示波器则是由一个电子开关来控制 Y 轴偏移电压使其在第一个扫描周用内接通第一路信号，在第二个扫描周期接通第二路信号在两个扫描周期可以加入不同的偏移电压交替进行。这样在屏幕上就可同时看到两个波形。
2 2.1.2 示波器功能扩展
若要示波器能够同时观察多个波形。只需在每个波形加入 Y 轴
放大器垂直放大器的同时加一偏移电压，然后调节扫描周明便能得到稳定的多个波形。
逻辑电路中只有‚0‛、‚l‛两个状态。在示波器上要显示出‚0‛、‚l并有一定相位差 60°，90 Y 轴和 X 轴输入端示波器就可显示字符‚0‛若只有 Y X 轴不加信号就可显示字符‚1‛。若在 Y 轴和 X 轴加或不加信号的同时加上一定的0‛、‚1‛字符显示在荧光屏的不同位置上。
逻辑信号和正弦波可分别由方波和正弦波振荡电路产生。
2 2.2 单元电路与器件选择
1 2.2.1 脉冲波形的产生与整形
555 集成定时器是一种模拟电路和数字电路结合的中规模集成电路。而多谐振荡器也称无稳态触发器，它没有稳定状态，同时不需要外加脉冲信号就能输出一定频率的矩形脉冲。通过使用 555 定
时器组成多谐振荡器可以十分容易的获得符合要求的方波信号。
2 2.2.2 正弦波振荡电路
可以选用单运放 741 实现此类电路。
2.2.3 分频电路
为了在示波器上实现四行十六列字符的显示选用74LS93 模2模8计数器配合适当阻值电阻在方波的基础上实现四阶梯、十六阶梯波的输出。
4 2.2.4 移相器
60°，90°的正弦波分别加到 Y 轴和 X 轴输入端，示波器就可显示字符‚0‛，若只有 Y X 可显示字符‚1‛。若在 Y 轴和 X 轴加或不加信号的同时加上一定的偏移电压就可把‚0‛、‚1‛字符显示在荧光屏的不同位置上。因此正弦波产容；大小便能实现。具体电路见总图。
5 2.2.5 数据选择与电子开关
74LS1533DG6以控制 X 轴信号的有无从而实现李萨育图的显示。
移相器和电子开关如下：
3. 理路分析与计算 1 3.1 内时钟频率计算
由 555 定时器构成的多谐振荡器 R1，R2 和 C 是外接定时元件
电路中将高电平触发端 6 脚和低电平触发端 2脚并接后接到 R2和 C的连接处，将放电端 7 脚接到 R1，R2 的连接处。
由于接通电源瞬间，电容 C 来不及充电，电容器两端电压 uc 为低电平小于 1/3Vcc出 uo 为高电平，放电管 VT 截止。这时电源经 R1，R2 对电容 C 充电使电压 uc 按指数规律上升；当 uc 上升到 2/3Vcc 时输出 uo 为低电平，放电管 VT 导通，把 uc 从 1/3Vcc 上升到 2/3Vcc 这段时间内电路的状态称为第一暂稳态，其维持时间 TPH 的长短与电容的充电时间有关 。充电时间常数 T 充=（R1+R2）C。
由于放电管 VT 导通，电容 C 通过电阻 R2 和放电管放电，电路进人第二暂稳态.其维持时间 TPL 的长短与电 容的放电时间有关放电时间常数T放R2C0随着C的放电，uc下降，当uc 1/3Vcc时，输出 uo。
为高电平，放电管 VT 截止，Vcc 再次对电容 c 充电，暂稳态之间来回翻转，则输出可得矩形波。电路一旦起振后 uc 电压总是在 1/3~2/3Vcc 之间变化。
T1 = R1+R2 C·ln2 ≈ 0.7 R1+R2 C
T2=R2C·ln2 ≈0.7 R2C T = T1 + T2≈ 0.7（R1+2R2）C
可以通过调整 R1,R2,C 使频率小于 100KHZ。
2 3.2 正弦波频率计算
足相位条件，选频网络确定 f0，保证电路产生正弦波振荡；非线性环节（稳幅环节）：稳幅。
4. 详细电路设计
5. 调试步骤和测试结果
通过计算确定满足频率范围的内时钟脉冲振荡电路和正弦波振荡电路的电阻电容值；连接电路输出方波和正弦波。
逐级连接逐级调试，以确保每级电路的正确性。当后级输出有误时，便能够迅速确定错误所在。
电路连接时，模电地和数电地应该分开，并在+5V 与地、-5V 与地之间并联大电容以减少毛刺和干扰。
示波器的 Y 轴输出为四阶方波与正弦波的叠加。在 X 轴输出的六十四阶波则显示出方波和正弦波与方波叠加两种状态。当为方波，表明在 X 轴无正弦波，即示波器显示为‚10‛。
而三极管 C 极的输出则为 74LS153 依次选择的数据的逻辑表示。当数据为 1，对应 C 极输出幅度较低，此极与 X 轴输入的正弦波叠加后表示此时 X 轴无正弦波输入，示波器显示为‚1‛。当数据为 0，对应 C 极输出幅度较高，X 轴有正弦波输入，示波器显示为‚0‛。
调试后在示波器上显示出如下编码：
1010101010101010
1100110011001100
1111000011110000
1111111100000000 6.
1. 六反相器
74LS04 2. 2-8 进制计数器
74LS93 3. 双 4 选 l 数据选择器
74LS153 4. 晶体三极管
3DG6、3DK2
5.555 定时器 5. 电阻器、电容器、电位器
1.双踪示波器
2. 三用表
3. 直流稳压电源
4. 接插板
需要记录的实验数据, , 见附录 7 7. . 总结
这一周的电子技术应用课程设计我收获很大，学到了很多实用的知识,更重要的是做实验的过程,思考问题的方法,这与做任何事都是通用的。第一次在面包板上进行实验，既新奇又充满了挑战。首先要了解各个芯片的功能，认真仔细地进行独立分析与设计，考虑排版布局，插错一根线就会影响整个实验结果，出现问题时要学会分析错误改正错误，在这个过程中，我对设计原理有了更加深刻的理解。过程中不断出现问题不断改正，最后当示波器上出现 01 序列时，还会出现的倾斜，模糊的现象，再对其加以调整，直到最后变得清晰，自己做出的成果会让自己十分有成就感，体会到电子设计的神奇。