函數(shù)信發(fā)生器模擬電路課程設計方案

名目函數(shù)發(fā)生器的總方案及原理框圖 <1〕電路設計原理框圖 <1〕電路設計方案設計 <1〕設計的目的及任務 <2〕課程設計的目的 <2〕課程設計的任務與要求 <2〕課程設計的技術指標 <2〕各局部電路設計 <3〕方波發(fā)生電路的工作原理 <3〕方波---三角波轉(zhuǎn)換電路的工作原理 <3〕三角波---正弦波轉(zhuǎn)換電路的工作原理 <6〕電路的參數(shù)選擇及計算 <8〕3.5總電路圖 <10〕4電路仿真 <11〕方波---三角波發(fā)生電路的仿真 <11〕三角波---正弦波轉(zhuǎn)換電路的仿真 <12〕電路的安裝與調(diào)試 <13〕方波---三角波發(fā)生電路的安裝與調(diào)試 <13〕三角波---正弦波轉(zhuǎn)換電路的安裝與調(diào)試 <13〕總電路的安裝與調(diào)試 <13〕電路安裝與調(diào)試中遇到的問題及分析解決方法 <13〕電路的試驗結(jié)果 <15〕方波---三角波發(fā)生電路的試驗結(jié)果 <15〕三角波---正弦波轉(zhuǎn)換電路的試驗結(jié)果 <15〕實測電路波形、誤差分析及改進方法 <16〕7試驗總結(jié) <17〕8儀器儀說明細清單 <18〕9參考文獻 <19〕1/2110/21函數(shù)發(fā)生器總方案及原理框圖原理框圖函數(shù)發(fā)生器的總方案函數(shù)發(fā)生器一般是指能自動產(chǎn)生正弦波、三角波、方涉及鋸齒波、階梯波等電壓波形的電路或儀器。依據(jù)用途不同，有產(chǎn)生三種或多種波形的函數(shù)發(fā)生器，使用的器件可以是分立器件(如低頻信號函數(shù)發(fā)生器S101全部承受晶體管>，也可以承受集成電路(如單片函數(shù)發(fā)生器模塊>。為進一步把握電路的根本理論及試驗調(diào)試技術，本課題承受由集成運算放大器與晶體管差分放大器共同組成的方波—三角波—正弦波函數(shù)發(fā)生器的設計方法。產(chǎn)生正弦波、方波、三角波的方案有多種，如首先產(chǎn)生正弦波，然后通過承受先產(chǎn)生方波—三角波，再將三角波變換成正弦波的電路設計方法，本課題中函數(shù)發(fā)生器電路組成框圖如下所示：由比較器和積分器組成方波—三角波產(chǎn)生電路，比較器輸出的方波經(jīng)積分波。波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性曲線的非線性。課程設計的目的和設計的任務設計目的把握電子系統(tǒng)的一般設計方法IC器件的應用培育綜合應用所學學問來指導實踐的力氣把握常用元器件的識別和測試生疏常用儀表，了解電路調(diào)試的根本方法設計任務設計方波——三角波——正弦波函數(shù)信號發(fā)生器課程設計的要求及技術指標1．設計、組裝、調(diào)試函數(shù)發(fā)生器2．輸出波形：正弦波、方波、三角波；310－10000Hz4．輸出電壓：方波U≤24V，三角波U＝8V，正弦波UＰ－Ｐ>1V；3．各組成局部的工作原理方波發(fā)生電路的工作原理RC電路組成。RC回路既作為延遲環(huán)節(jié)，又作為反響網(wǎng)絡，通過RC充、放電實現(xiàn)輸出狀態(tài)的自動轉(zhuǎn)換。設某一時刻輸出Uo=+Uz,Up=+UT。UoR3C正向充電，如ntt趨于無窮時，Un趨于+UzUn=+Ut,再稍增大，Uo從+Uz躍變?yōu)?Uz,與此。隨后，UoR3C反向充電，如圖中虛線箭頭所示。Unt趨于無窮大時，Un趨于-Uz；但Un=-Ut,再減小，Uo就從-Uz躍變?yōu)?Uz，Up從-Ut躍變?yōu)?Ut，電容又開頭正相充電。上述過程周而復始，電路產(chǎn)生了自激振蕩。方波---三角波轉(zhuǎn)換電路的工作原理C1C1R13U123U2R4Rp242150%4R25R3Rp11R17550%方波—三角波產(chǎn)生電路工作原理如下：A1R1、R2R3、RP1組成電壓比較器，C1為加U-=0，同相輸入Uia，R1Uo1的高電公正于正電源電+Vc，低電公正于負電源電壓-Vee<|+Vcc|=|-Ve| ,當比較器的U+=U-=0跳到高VccUo1=+Vcc,則Uia-為比較器的門限寬度由以上公式可得比較器的電壓傳輸特性，如圖3-71所示。R4、RP2、C2R5組成反相積分器，其輸入信號為方Uo1Uo2為時，時，其波形關系以以下圖所示。-三角波。三角波的幅度為方波-f為由以上兩式可以得到以下結(jié)論：C2轉(zhuǎn)變頻率的范圍，PR2實現(xiàn)頻率微調(diào)。+Vcc。三角波的輸出幅度應不超過電源電壓+Vcc。電位器RP1可實現(xiàn)幅度微調(diào)，但會影響方波-三角波的頻率。三角波---正弦波轉(zhuǎn)換電路的工作原理三角波——正弦波的變換電路主要由差分放大電路來完成。說明，傳輸特性曲線的表達式為：式中 ——差分放大器的恒定電流；——25oc時，UT≈26mV。Uid為三角波，設表達式為 式中 角波的幅度；T——三角波的周期。為使輸出波形更接近正弦波，由圖可見：傳輸特性曲線越對稱，線性區(qū)越窄越好；Um應正好使晶體管接近飽和區(qū)或截止區(qū)。Rp1調(diào)整三角波的幅度，Rp2調(diào)整電路的對稱性，其并聯(lián)電阻RE2用來減小差分放大器的線性C1,C2,C3為隔直電容，C4為濾波電容，以濾除諧波重量，改善輸出波形。VCVCC-12VR5R6C5C2IO2C4R12R14R7R1350%R8R9R11VCC-12V三角波—正弦波變換電路電路的參數(shù)選擇及計算方波-三角波中電容C1變化<關鍵性變化之一〕實物連線中，我們一開頭很長時間出不來波形，后來將C2從10uf<理論時可出來波形〕換成 0.1uf時，順當?shù)贸霾ㄐ?。實際上，分析一下便知當C2=10uf時，頻率很低，不簡潔在實際電路中實現(xiàn)。三角波-正弦波局部由式<3-61〕得即取區(qū)平衡電阻由式<3-62〕即

，則 ，取 ，RP1為47KΩ的電位器。當 時，取，100KΩ電位器。當

時，取

以實現(xiàn)率波段的轉(zhuǎn)換，R4及RP2的取值不變。取平衡電阻 。三角波—>正弦波變換電路的參數(shù)選擇原則是：隔直電容C3、C4、C5要取得較大，由于輸出頻率很低，取定，假設含高次斜波成分較多，

，濾波電容 視輸出的波形而一般為幾十皮法至0.1微法。RE2=100RP=1004幾靜態(tài)工作點可通過觀測傳輸特性曲線，調(diào)整RP及電阻R*確定。4VCCVCC12VC1R5R6R13U1C532U2C2R4Rp24 2C3C4150%4R10R2R125R3Rp11R17550%R14R750%R1350%R8R9R11VCC1-12V三角波-方波-正弦波函數(shù)發(fā)生器試驗電路正弦波。4．電路仿真方波---三角波發(fā)生電路的仿真12/2114/21三角波---正弦波轉(zhuǎn)換電路的仿真5方波---三角波發(fā)生電路的安裝與調(diào)試按裝方波——三角波產(chǎn)生電路741集成塊插入面包板，留意布局；分別把各電阻放入適當位置，尤其留意電位器的接法；按圖接線，留意直流源的正負及接地端。調(diào)試方波——三角波產(chǎn)生電路接入電源后，用示波器進展雙蹤觀看；RP1，使三角波的幅值滿足指標要求；RP2，微調(diào)波形的頻率；觀看示波器，各指標到達要求后進展下一部按裝。三角波---正弦波轉(zhuǎn)換電路的安裝與調(diào)試按裝三角波——正弦波變換電路在面包板上接入差分放大電路，留意三極管的各管腳的接線；R*的阻值選?。唤尤敫麟娙菁半娢黄?，留意C6的選??；按圖接線，留意直流源的正負及接地端。調(diào)試三角波——正弦波變換電路接入直流源后，把C4 萬用表測試差分放大電路的靜態(tài)工作點；V1、V2RP4使其相等；V3、V4的電容值，使其滿足試驗要求；C4端接入信號源，利用示波器觀看，漸漸增大輸入電壓，當輸出波形剛好不失真時記入其最大不失真電壓；總電路的安裝與調(diào)試把兩局部的電路接好，進展整體測試、觀看1V。調(diào)試中遇到的問題及解決的方法方波-三角波-正弦波函數(shù)發(fā)生器電路是由三級單元電路組成的,在裝調(diào)多級電路時通常依據(jù)單元電路的先后挨次分級裝調(diào)與級聯(lián)。方波-三角波發(fā)生器的裝調(diào)A1

A2

組成正反響閉環(huán)電路，同時輸出方波與三角波，這兩個單元電路可以同時安裝。需要留意的是，安裝電位器RP1

與R 之前，要先P2將其調(diào)整到設計值，如設計舉例題中，應先使RP1=10KΩ,R取<2.5-70〕KΩP2UO1

的輸出UO2

RP1

,使三角波的輸出幅度滿足設計指標要求RP2

，則輸出頻率在對應波段內(nèi)連續(xù)可變。三角波---正弦波變換電路的裝調(diào)依據(jù)圖3—75所示電路，裝調(diào)三角波—正弦波變換電路，其中差分發(fā)大電路<1〕經(jīng)電容C4輸入差摸信號電壓Uid=50v，F(xiàn)i=100Hz正弦波。調(diào)整Rp4R*,Uid。直到傳輸特性曲線外形UidUidmC4左段I0,Uc1,Uc2,Uc3,Uc4.Rp3Rp3Uidm值，Uo3C6Uo33—76<a〕Re2。半波圓定或平頂失真如圖<b〕所示，傳輸特性曲線對稱性差，工作點QR*.非線性失真如圖<C〕所示，三角波傳輸特性區(qū)線性度差引起的失真，主要是受到運放的影響?？稍谳敵龆思訛V波網(wǎng)絡改善輸出波形。<3〕性能指標測量與誤差分析《=2VccPNP型兩種晶體組成復合互補對稱電路，輸出方波時，兩管輪番截止與飲和導通，由于導通時輸出電阻的影響，使方波輸出度小于電源電壓值。2〕方波的上升時間T，主要受預算放大器的限制。假設輸出頻率的限C1為幾十皮法。用示波器或脈沖示波T6方波---三角波發(fā)生電路的試驗結(jié)果C=0.01ufC=0.01uffmin=4138HZfmax=8333HZC=0.1uffmin=198HZfmax=1800HZC=1uffmin=28HZfmax=207HZ三角波---正弦波轉(zhuǎn)換電路的試驗結(jié)果R=15KR=15KΩVc1=Vc2=5.530VVc3=-0.6218VVc4=-10.307VIc1=Ic2=0.6813mA試驗結(jié)果分析模擬仿真模擬仿真<R*=13K 〕Vc1=Vc2=4.358VVc3=-0.831VVc4=-9.028VIc1=Ic2=0.5368mA實測電路波形、誤差分析及改進方法C6.1uFC1=0.1uFU=54mvUo=2.7v>1vC1=0.01uFU=54mvUo=2.8v>1vXc=1/W*C,C6Xc吞并，無法顯示出來。試驗總結(jié)學以致用。過這次課程設計，我把握了常用元件的識別和測試；生疏了常用的儀器儀表；了解了電路的連接、焊接方法；以及如何提高電路的性能等等。會了在接好電路后測試出波形的那種喜悅。要對焊板上的元件進展布置和焊接電路元件連線，這有很大的難度。在此期間，除了對元件較好的焊接外，還要考慮電路元件間的影響<即元件之間信號的干擾等問題〕，還要考慮元件連線的不相交以及焊板面積的大小、元件擺放和連線的美觀性等，所以想要焊出一塊有用又美觀的板子，還要經(jīng)過一番考慮和布置。但是最終在教師和同學的幫助以及自己的不斷努力下，把問題一一解決了，那種心情別提有多愉快啊。試驗中暴露出我們在理論學習中所存在的問學問點，實在令我感動。題，所以在以后的試驗中我們應當留意安全，讓不必要的損害減至最少。作為一個電信專業(yè)的學生，我深知課程設計的重要性。這次實習我從剛開頭這周的模擬電子的課程設計。這次課程設計讓我學到了很多，不僅是穩(wěn)固了從前學的模電、數(shù)電的理論類似這樣課程設計、類似這樣的熬煉時機能更多些！儀器儀表清單

直流穩(wěn)壓電源 1臺雙蹤示波器 1臺萬用表 1只4．運放741 2片電位器50K 2只100K 1只100Ω 1只電容470μF 3只10μF 1只1