模電課程設計

1、 蘇州科技大學電子與信息工程學院模擬電子技術課程設計報告課設名稱 正弦波-方波-三角波發(fā)生器 學生姓名 學號 1120119206 班 級 通信1112 指導教師 葉曉燕 2013 年 7 月蘇州科技大學電子與信息工程學院模擬電子技術課程設計報告1 設計課題：設計內(nèi)容：正弦波-方波-三角波發(fā)生電路技術指標與要求：(1)正弦波-方波-三角波的頻率在100HZ20KHZ范圍內(nèi)連續(xù)可調;(2)正弦波-方波的輸出信號幅值為6V.三角波輸出信號幅值為02V連續(xù)可調(3)正弦波失真度g 5%。2 課程設計目的：（1）鞏固所學的相關理論知識；（2）實踐所掌握的電子制作技能；（3）會運用EDA工具對所做出的理

2、論設計進行模擬仿真測試,進一步完善理論設計（4）通過查閱手冊和文獻資料,熟悉常用電子器件的類型和特性,并掌握合理選用元器件的原則（5）掌握模擬電路的安裝測量與調試的基本技能,熟悉電子儀器的正確使用方法,能力分析實驗中出現(xiàn)的正常或不正?，F(xiàn)象(或數(shù)據(jù))獨立解決調試中所發(fā)生的問題（6）學會撰寫課程設計報告（7）培養(yǎng)實事求是,嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和嚴肅的工作作風.（8）完成一個實際的電子產(chǎn)品；進一步提高分析問題、解決問題的能力3系統(tǒng)知識介紹 （1）正弦波發(fā)生電路的工作原理:產(chǎn)生正弦振蕩的條件:正弦波產(chǎn)生電路的目的就是使電路產(chǎn)生一定頻率和幅度的正弦波，我們一般在放大電路中引入正反饋，并創(chuàng)造條件，使其產(chǎn)生穩(wěn)定可

3、靠的振蕩。正弦波產(chǎn)生電路的基本結構是：引入正反饋的反饋網(wǎng)絡和放大電路。其中：接入正反饋是產(chǎn)生振蕩的首要條件，它又被稱為相位條件；產(chǎn)生振蕩必須滿足幅度條件；要保證輸出波形為單一頻率的正弦波，必須具有選頻特性；同時它還應具有穩(wěn)幅特性。因此，正弦波產(chǎn)生電路一般包括：放大電路；反饋網(wǎng)絡；選頻網(wǎng)絡；穩(wěn)幅電路個部分。正弦波振蕩電路的組成判斷及分類：放大電路：保證電路能夠有從起振到動態(tài)平衡的過程，電路獲得一定幅值的輸出值，實現(xiàn)自由控制。選頻網(wǎng)絡：確定電路的振蕩頻率，是電路產(chǎn)生單一頻率的振蕩，即保證電路產(chǎn)生正弦波振蕩。正反饋網(wǎng)絡：引入正反饋，使放大電路的輸入信號等于其反饋信號。穩(wěn)幅環(huán)節(jié)：也就是非線性環(huán)節(jié)，作用

4、是輸出信號幅值穩(wěn)定。 判斷電路是否振蕩。方法是：是否滿足相位條件，即電路是否是正反饋，只有滿足相位條件才可能產(chǎn)生振蕩放大電路的結構是否合理，有無放大能力，靜態(tài)工作是否合適； 是否滿足幅度條件正弦波振蕩電路檢驗，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 分類： 按選頻網(wǎng)絡的元件類型，把正先振蕩電路分為：RC正弦波振蕩電路；LC正弦波振蕩電路；石英晶體正弦波振蕩電路。RC正弦波振蕩電路： 常見的RC正弦波振蕩電路是RC串并聯(lián)式正弦波振蕩電路，它又被稱為文氏橋正弦波振蕩電路。 串并聯(lián)網(wǎng)絡在此作為選頻和

5、反饋網(wǎng)絡。它的電路圖如圖（1）所示： 它的起振條件為： 。它的振蕩頻率為： 它主要用于低頻振蕩。要想產(chǎn)生更高頻率的正弦信號，一般采用LC正弦波振蕩電路。它的振蕩頻率為： 。石英振蕩器的特點是其振蕩頻率特別穩(wěn)定，它常用于振蕩頻率高度穩(wěn)定的的場合。（2） 正弦波轉換方波電路的工作原理:在單限比較器中，輸入電壓在閥值電壓附近的任何微小變化，都將引起輸出電壓的躍變，不管這種微小變化是來源于輸入信號還是外部干擾。因此，雖然單限比較器很靈敏，但是抗干擾能力差。而滯回比較器具有滯回特性，即具有慣性，因此也就具有一定的抗干擾能力。從反向輸入端輸人的滯回比較器電路如圖1a所示，滯回比較器電路中引人了正反饋。從集

6、成運放輸出端的限幅電路可以看出，UO±UZ。集成運放反相輸人端電位UPUI同相輸入端電位令UN=UP求出的uI就是閥值電壓，因此得出輸出電壓在輸人電壓u，等于閥值電壓時是如何變化的呢？假設uI<-UT，那么UN一定小于up，因而UO+UZ，所以uP=+UYO。只有當輸人電壓uI增大到+UT，再增大一個無窮小量時，輸出電壓UO才會從+UT躍變?yōu)?UT。同理，假設UI>+UT，那么UN一定大于uP，因而UO-UZ，所以uP-UT。只有當輸人電壓UI減小到-UT，再減小一個無窮小量時，輸出電壓UO才會從-UT躍變?yōu)?UT。可見，UO從+UT躍變?yōu)?UT和從-UT躍變?yōu)?UT的閥

7、值電壓是不同的，電壓傳輸特性如圖b)所不。從電壓傳輸特性上可以看出，當-UTuI+UT時，UO可能是-UT，也可能是+UT。如果uI是從小于-UT，的值逐漸增大到-UT<uI<+UT，那么UO應為+UT；如果uI從大于+UT的值逐漸減小到-UT<uI<+UT，那么應為-UT。曲線具有方向性，如圖b)所示。實際上，由于集成運放的開環(huán)差模增益不是無窮大，只有當它的差模輸人電壓足夠大時，輸出電壓UO才為±UZ。UO在從+UT變?yōu)?UT或從-UT變?yōu)?UT的過程中，隨著uI的變化，將經(jīng)過線性區(qū)，并需要一定的時間。滯回比較器中引人了正反饋，加快了UO的轉換速度。例如，當

8、UO+UZ、uP=+UT時，只要uI略大于+UT足以引起UO的下降，即會產(chǎn)生如下的正反饋過程：UO的下降導致uP下降，而UP的下降又使得UO進一步下降，反饋的結果使UO迅速變?yōu)閁T，從而獲得較為理想的電壓傳輸特性。本電路中該電路的作用是將正弦信號轉變成方波信號，其傳輸特性曲線如下圖所示： 正弦波傳輸特性（3） 方波轉換成三角波電路的工作原理： 當輸入信號為方波時，其輸出信號為三角波，電路波形圖如下：4電路方案與系統(tǒng)、參數(shù)設計；（1）電路系統(tǒng)設計：通過一學期的模擬電路課程，對電路的熟悉與掌握程度給出設計方法（2）電路功能框圖：積分器過零比較器RC正弦波振蕩電路方波三角波正弦波 （3）元器件與參數(shù)

9、設計：RC正弦波振蕩電路正弦波轉換為方波電路方波轉換為三角波電路（4）器材清單表器材規(guī)格數(shù)量運算放大器2個比較器1個開關9個電容器3各2個電阻2.4k 10k各2個100k 180k 10k1個可變電位器2.7k2個可變電容器1uf1個二極管1N40012個（5）電路仿真：（電路仿真的軟件、電路仿真的效果設計、電路仿真圖、實際效果情況。）所用仿真軟件：multisim10仿真總電路圖輸出波形：正弦波失真分析：5設計總結（1）通過對多種波形發(fā)生器的設計，我把理論聯(lián)系到實際，把這個學期所學的模擬電路的知識和數(shù)字電路的知識真正在實踐中聯(lián)系起來。而且通過對此課程的設計，我不但知道了以前不知道的理論知識，而且也鞏固了以前知道的知識。最重要的是在實踐中理解了書本上的知識，明白了學以致用的真諦。也明白老師為什么要求我們做好這個課程設計的原因。他是為了教會我們?nèi)绾芜\用所學的知識去解決實際的問題，提高我們的動手能力。在整個設計過程中，我感覺調試部分是最難的，因為理論計算的值在實際當中并不一定是最佳參數(shù)，我們必須通過觀察效果來改變參數(shù)的數(shù)值以期達到最好。而參數(shù)的調試是一個經(jīng)驗的積累過程，沒有經(jīng)驗是不可能在短時間內(nèi)將其完成的，因此