模電課程設計報告---波形發(fā)生電路

1、<p><b>　　課 程 設 計</b></p><p>　　課程名稱 模擬電子技術(shù)基礎課程設計 </p><p>　　題目名稱 波形發(fā)生電路_ </p><p>　　學生學院 物理與光電工程學院 </p><p>　　專業(yè)班級 電子科學與技術(shù)（5）班</p><p&g

2、t;　　學 號 </p><p>　　學生姓名 </p><p>　　指導教師 </p><p>　　2008-12-17</p><p><b>　　摘要和關(guān)鍵詞</b></p><p><b>　

3、　【摘要】：</b></p><p>　　用RC橋式正弦波振蕩電路產(chǎn)生正弦波，正弦波頻率可通過調(diào)節(jié)電阻R及電容C實現(xiàn)100HZ—20KHZ的變換，再通過電壓跟隨器輸出正弦波，電壓跟隨器起到保護前級不受后級影響。正弦波通過過零比較器，整形為方波，同樣經(jīng)過電壓跟隨器輸出方波。方波通過積分運算電路，整形為三角波，同樣經(jīng)過電壓跟隨器輸出三角波，方波、三角波的頻率與正弦波頻率相同。</p><

4、;p>　　【關(guān)鍵詞】：RC橋式振蕩 電壓跟隨器 過零比較器 積分運算電路</p><p><b>　　設計任務與技術(shù)指標</b></p><p>　　要求：設計并制作用分立元件和集成運算放大器組成的能產(chǎn)生方波、三角波和正弦波的波形發(fā)生器。</p><p>　　指標：輸出頻率分別為：102HZ、103HZ和104Hz；方波的輸出電壓峰峰值V

5、PP≥20V</p><p><b>　　電路設計及其原理</b></p><p><b>　　方案比較</b></p><p>　　方案一 先通過壓控方波振蕩電路產(chǎn)生方波信號，方波信號經(jīng)過積分運算電路整形為三角波，三角波通過低通濾波器整形為正弦波。</p><p>　　方案二 用RC橋式正弦

6、波振蕩電路產(chǎn)生正弦波，正弦波頻率可通過調(diào)節(jié)電阻R及電容C實現(xiàn)100HZ—20KHZ的變換，再通過電壓跟隨器輸出正弦波。正弦波通過過零比較器，整形為方波，同樣經(jīng)過電壓跟隨器輸出方波。方波通過積分運算電路，整形為三角波。</p><p>　　方案二同方案一比較，有較為明顯的優(yōu)勢，首先，由于是采用濾波方式產(chǎn)生正弦波，高低頻特性較差，可實現(xiàn)的波形頻率范圍較窄。方案二采用RC橋式正弦振蕩電路產(chǎn)生正弦波，頻率范圍較寬，用過零

7、比較器整形為方波，更容易實現(xiàn)幅度的調(diào)節(jié)。由于方案二的優(yōu)勢，本設計采用方案二。</p><p><b>　　單元電路設計</b></p><p>　　RC橋式正弦振蕩電路</p><p>　　RC橋式正弦波振蕩電路，也稱文氏橋振蕩電路。它可由以下四個部分組成：</p><p>　　放大電路：保證電路能夠有從起振到動態(tài)平衡的

8、過程，使電路獲得一定幅值的輸出量，實現(xiàn)能量的控制。</p><p>　　選頻網(wǎng)絡：確定電路的振蕩頻率，使電路產(chǎn)生單一頻率的振蕩，即保證電路產(chǎn)生正弦波振蕩。</p><p>　　正反饋網(wǎng)絡：引入正反饋，使放大電路的輸入信號等于反饋信號。</p><p>　　穩(wěn)幅環(huán)節(jié)：也就是非線性環(huán)節(jié)，作用是使輸出信號幅值穩(wěn)定。</p><p>　　說明： 本設

9、計中選頻網(wǎng)絡與正反饋網(wǎng)絡“合二為一”。</p><p><b>　　反饋電路</b></p><p>　　RC橋式正弦波振蕩電路</p><p>　　通過以下計算，可以求出RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡的頻率特性和</p><p><b>　　(1)</b></p><p><b&

10、gt;　　整理可得</b></p><p><b>　　(2)</b></p><p><b>　　令 =1/RC,則</b></p><p><b>　　(3)</b></p><p>　　（3）代入（2）,得出</p><p><b

11、>　　(4)</b></p><p><b>　　幅頻特性為</b></p><p><b>　　(5)</b></p><p><b>　　相頻特性為</b></p><p><b>　　(6) </b></p><

12、p>　　當f= 時， ＝ ，即 , </p><p><b>　　又由 可知</b></p><p>　　當f= 時， ＝ ，所以 (7)</p><p>　?。?）式表明，只要RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡匹配一個電壓放大倍數(shù)等于3（即輸出電壓與輸入電壓同相，且放大倍數(shù)的數(shù)值為3）的放大電路就可以構(gòu)成正弦波振蕩電路。&

13、lt;/p><p>　　電路中的二極管起穩(wěn)幅作用，即非線性環(huán)節(jié)。</p><p><b>　　射極跟隨器電路</b></p><p>　　用運放接成的電壓跟隨器電路，主要起保護上一級不受下一級電路影響的作用。理想運放的開環(huán)差模增益為無窮大，因而電壓跟隨器具有比射極輸出器好得多的跟隨特性。其電路圖如下：</p><p>　　電

14、壓跟隨器電路 RC橋產(chǎn)振蕩產(chǎn)生波形</p><p><b>　　方波產(chǎn)生電路</b></p><p>　　方波的產(chǎn)生電路主要由一個過零比較器組成，前級產(chǎn)生的正弦波輸入過零比較器，整形為相同頻率的方波。</p><p>　　過零比較器 輸出方波波形<

15、/p><p><b>　　三角波產(chǎn)生電路</b></p><p>　　將前級產(chǎn)生的方波進行積分運算，即可得到相等頻率的三角波。</p><p>　　積分運算電路 輸出波形</p><p><b>　　元件選擇</b></p>&l

16、t;p>　　說明：運算放大器選用74LS318,74LS具有四個運算放大器，除了一個做RC橋式振蕩電路在的運算放大器，其它三個可以接成三個電壓跟隨器，做為三個波形輸出的后級保護電路，同軸雙層電位器要求精確，即兩個電位器阻值盡可能相等，這樣輸出波形才不會失真。</p><p><b>　　電路工作原理總結(jié)</b></p><p>　　用RC橋式正弦波振蕩電路產(chǎn)生正

17、弦波，RC橋式正弦振蕩電路由放大電路、選頻網(wǎng)絡及正反饋網(wǎng)絡、穩(wěn)幅環(huán)節(jié)組成，正弦波頻率可通過調(diào)節(jié)選頻網(wǎng)絡的電阻R及電容C實現(xiàn)100HZ—20KHZ的變換，產(chǎn)生的正弦波再通過電壓跟隨器輸出正弦波，電壓跟隨器起到保護前級不受后級影響。正弦波通過過零比較器，整形為方波，同樣經(jīng)過電壓跟隨器輸出方波。方波通過積分運算電路，整形為三角波，同樣經(jīng)過電壓跟隨器輸出三角波，方波、三角波的頻率與正弦波頻率相同。</p><p><

18、;b>　　電路調(diào)試與結(jié)果</b></p><p>　　調(diào)節(jié)直流電壓源，使其輸出正負十二伏直流電壓，調(diào)整好示波器。給電路供電，觀察示波器，別記錄各頻段對應波形的情況，峰峰值。調(diào)試結(jié)果變明，該電路在要求頻率范圍內(nèi)的大部分頻率范圍基本上不失真，除了在最高頻及最低頻有少許失真，其中，當頻率接近10KHZ時，方波高低電壓躍變時出現(xiàn)毛刺，這是過零比較器的頻率特性所致，過選用頻率寬度更寬的過零比較起進行校正。