模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)-函數(shù)信號發(fā)生器

1、課程設(shè)計(jì)報(bào)告 題 目 正弦信號發(fā)生器 課 程 名 稱 模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) 院 部 名 稱 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 班 級 10電氣（2）班 學(xué) 生 姓 名 盧妮妮 學(xué) 號 1004202018 課程設(shè)計(jì)地點(diǎn) C206 課程設(shè)計(jì)學(xué)時 1周 指 導(dǎo) 教 師 朱一綸 金陵科技學(xué)院教務(wù)處制摘 要當(dāng)代電子技術(shù)的迅速發(fā)展，為人們的文化、物質(zhì)生活提供了優(yōu)越的條件，數(shù)碼攝像機(jī)、家庭影院、空調(diào)、電子計(jì)算機(jī)等，都是典型的電子技術(shù)應(yīng)用實(shí)例，可謂是琳瑯滿目、異彩紛呈。至于電子技術(shù)在科技領(lǐng)域的應(yīng)用，更是起著龍頭的作用，例如通信工程、測控技術(shù)、空間科學(xué)等比比皆是。而信號發(fā)生器在電子技術(shù)中發(fā)揮著重要的作

2、用。所謂信號發(fā)生器就是不需要外部電路輸入信號，自身能夠產(chǎn)生某種信號的電路。許多電子電器中用到了各種形式的信號發(fā)生器（振蕩器），其中大多數(shù)是正弦波振蕩器，例如收音機(jī)中的本機(jī)振蕩、錄音機(jī)中的超音頻振蕩器、彩色電視機(jī)中的副載波壓控振蕩器，以及各種儀表中的振蕩電路應(yīng)用等。本設(shè)計(jì)主要是以RC振蕩器為主的正弦信號發(fā)生器。并輸出不同頻率的正弦信號。 關(guān)鍵詞：振蕩器、正弦波、矩形波、三角波、頻率目錄第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)···············&

3、#183;··························51.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容·····················

4、3;····················5第二章 RC橋式信號發(fā)生器2.1 RC橋式信號發(fā)生器的基本簡介·······················62.2 RC橋

5、式信號發(fā)生器的基本組成·······················62.3 RC橋式振蕩電路的起振條件······················&

6、#183;··62.4 正弦波振蕩電路的檢驗(yàn)·······························7第三章 電路的設(shè)計(jì)及元件的選擇 3.1 電路結(jié)構(gòu)的確定·········

7、····························8 3.2 電路元件的選擇····················

8、;·················83.3 元件參數(shù)表·······························&

9、#183;·········9第四章 電路的設(shè)計(jì)4.1 Multisim仿真電路圖································10第五章 Multisim仿真分析 5.1

10、 自激電路的起振····································11 5.2 電路的調(diào)試與輸出波形··········

11、;····················11 5.3 數(shù)據(jù)的測量與記錄···························&#

12、183;······12 5.4 比較分析·········································

13、83;12第六章 矩形波和三角波產(chǎn)生電路 6.1 正弦波-矩形波轉(zhuǎn)換電路·····························13 6.2 矩形波-三角波轉(zhuǎn)換電路············

14、··················14 6.3 正弦波-矩形波-三角波信號發(fā)生器·····················15第七章 設(shè)計(jì)小結(jié)·····

15、83;··································17第八章 參考文獻(xiàn)··············

16、;··························18第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)1.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)一個正弦信號發(fā)生器。 主要參數(shù)：RC橋式網(wǎng)絡(luò)中的電阻R選用10k時，要求產(chǎn)生振蕩頻率分別為f1=1500Hz和f2=750Hz的正弦波，輸出具有穩(wěn)幅功能。輸出交流電壓幅度在在一定的范圍內(nèi)可調(diào)。 拓展要求：可以輸出矩形波和三角波信號。1.2 設(shè)計(jì)

17、內(nèi)容 （1）依據(jù)已知的設(shè)計(jì)指標(biāo)，確定設(shè)計(jì)電路；計(jì)算和確定電路中的元件參數(shù)； （2）選擇集成運(yùn)算放大器；搭建電路， （3）調(diào)試并測量電路參數(shù)，并列表記錄數(shù)據(jù)，（畫出）輸出波形圖， （4）分析測量結(jié)果，與理論值比較，直到滿足設(shè)計(jì)要求， （5）設(shè)計(jì)小結(jié)。第二章 RC橋式信號發(fā)生器2.1 RC橋式信號發(fā)生器的基本簡介 RC正弦波振蕩電路是一種低頻振蕩電路，常用電阻和電容組成選頻回路，故這種結(jié)構(gòu)的振蕩電路成為RC振蕩器。 這種運(yùn)放正弦波振蕩器的工作不需要外加輸入信號。這種振蕩器就是利用正反饋和負(fù)反饋的某些組合把運(yùn)放驅(qū)動到不穩(wěn)定的狀態(tài)，這樣，輸出就不斷的來回翻轉(zhuǎn)。振蕩的頻率和幅度是通過圍繞中心運(yùn)放的那些無

18、源和有源元件共同設(shè)定的。 運(yùn)放振蕩器被限制在頻譜的低頻區(qū)，因?yàn)檫\(yùn)放沒有足夠的帶寬，以實(shí)現(xiàn)高頻下的低相移。2.2 RC振蕩器的組成 常見的RC振蕩電路是RC串、并聯(lián)式正弦波振蕩電路，又稱文氏電橋正弦波振蕩電路。電路由放大電路，RC串、并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)所構(gòu)成，電路部分由同相比例放大電路組成，放大電路的輸出電壓與輸入電壓同相，輸入信號放大后，再經(jīng)正反饋送回到輸入端。為了穩(wěn)定輸出電壓的幅值，為此給電路加入穩(wěn)幅環(huán)節(jié)，以穩(wěn)定輸出電壓。放大電路由集成運(yùn)放和負(fù)反饋構(gòu)成，調(diào)節(jié)負(fù)反饋的深度可以改變負(fù)反饋的反饋系數(shù)，從而調(diào)節(jié)放大電路的閉環(huán)電壓增益，使電壓增益滿足振蕩的幅度條件。RC串并聯(lián)選頻電路構(gòu)成正反饋，以產(chǎn)生自激振蕩，

19、改變RC的值使電路輸出需要頻率的波形。2.3 RC橋式振蕩電路的起振條件 因?yàn)榉糯箅娐返拈_環(huán)電壓放大倍數(shù)為 A=U0/Ui反饋電路的反饋系數(shù)為 F=Uf/U0當(dāng)Uf=Ui時，AF=1。因此自激振蕩的條件如下（1） 相位條件反饋電壓Uf和輸入電壓Ui要相同，也就是說，電路必須構(gòu)成正反饋，才能滿足相位平衡條件，電路才能自己振蕩。（2） 幅度條件 要有足夠的反饋量，使反饋電壓信號與輸入信號在數(shù)值上相等，才能夠維持振蕩，即幅度條件為： |AF|=1 相位條件和幅度條件是產(chǎn)生自激振蕩必不可少的兩個條件。 需要注意的是，在實(shí)際的振蕩電路中，并不是通過開關(guān)起振的。由分析可以知道，為保證電路的起振，幅度條件必

20、須滿足|AF|>1。2.4 正弦波振蕩電路的檢驗(yàn) 正弦波振蕩電路檢驗(yàn)，若： (1) 則不可能振蕩； (2) 振蕩，但輸出波形明顯失真； (3) 產(chǎn)生振蕩。振蕩穩(wěn)定后。此種情況起振容易，振蕩穩(wěn)定，輸出波形的失真小第三章 電路的設(shè)計(jì)及元件的選擇3.1 電路結(jié)構(gòu)的確定放大電路：以集成運(yùn)放和負(fù)反饋構(gòu)成，集成運(yùn)放采用OP07H。穩(wěn)幅網(wǎng)絡(luò)：利用兩個反向并聯(lián)二極管，正向電阻的非線性特性來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)幅。采用硅管（溫度穩(wěn)定性好），且要求特性匹配，才能保證輸出波形正負(fù)半周對稱。3.2 電路元件的選擇選頻電路： 當(dāng)R1=R2=10K選擇C1、C2 取f1=1500Hz時，則 C1=1/(2R1f1)=1/(2&#

21、215;10000×1500) =10.61nF 取f2=750Hz時，則 C2=1/(2R2f2)=1/（2×10000×750）=21.221nF放大電路： 選用OP07H型集成運(yùn)放作為放大電路的主元件，為了使輸出波形最大不失真，負(fù)反饋電路應(yīng)選擇由固定電阻為1k和滑動變阻器為6.8k的阻值組成。穩(wěn)幅電路： 選用2N5545-N溝道結(jié)型場效應(yīng)管，當(dāng)工作在可變電阻區(qū)的線性部分時，N溝道結(jié)型場效應(yīng)管相當(dāng)于壓控線性電阻，它比二極管穩(wěn)幅失真波形更小。3.3 元件參數(shù)表序號元件名稱型號數(shù)量備注1電阻絲-4根據(jù)電路 而定2電容器-5-3滑動變阻器-2-4集成運(yùn)放OP07H1

22、-5二極管1N41481-6單刀雙擲開關(guān)-2-7結(jié)型場效應(yīng)管2N55451-8直流電源-2正負(fù)電源12V9示波器XSC21-第四章 電路的設(shè)計(jì)4.1 Multisim仿真原理電路圖RC橋式振蕩Multisim仿真電路圖第五章 Multisim仿真分析5.1 自激電路的起振 如上圖RC橋式振蕩Multisim仿真電路所示：將兩個單刀雙擲開關(guān)打到電容值為21.221nF擋即頻率f=750Hz,調(diào)節(jié)兩個滑動變阻器，使輸出波形為最大不失真波形，自激振蕩的起振波形如下圖所示：5.2 電路的調(diào)試與輸出波形 滑動變阻器調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)竭m當(dāng)?shù)淖柚禃r，輸出最大不失真波形如下圖所示：5.3 數(shù)據(jù)的測量與記錄把單刀雙擲開

23、關(guān)分別同時打到1，2處，分別測量輸出波形的周期，記錄在別表格中，并計(jì)算完成表格。項(xiàng)目f0（測量）f0（計(jì)算）UfU0誤差fA11477Hz1500Hz2.81V8.374V23Hz2.982749Hz750Hz2.79V8.384V1Hz3.0055.4 比較分析1）誤差測量 當(dāng)開關(guān)在1處時，f0（計(jì)算）=1500Hz f0（測量）=1477Hz f=23Hz 當(dāng)開關(guān)在2處時，f0（計(jì)算）=750Hz f0（測量）=749Hz f=1Hz2) 評估分析 根據(jù)測量結(jié)果，在實(shí)驗(yàn)誤差的范圍內(nèi)，該電路的效果滿足目標(biāo)的要求。設(shè)計(jì)可行。第六章 矩形波和三角波產(chǎn)生電路6.1 正弦波-矩形波轉(zhuǎn)換電路 本電路采用滯回電壓比較器將正弦波轉(zhuǎn)換成矩形波。 原理：在單限比較器中，輸入電壓在閥值電壓附近的