壓控震蕩器-模電課程設(shè)計

1、<p><b>　　1方案設(shè)計</b></p><p>　　設(shè)計思想來自于教材的遲滯比較器構(gòu)成的方波發(fā)生器和積分器，利用遲滯比較器和積分器可以產(chǎn)生方波并積分出三角波，產(chǎn)生方波與三角波是這次課設(shè)的要求，這樣可以設(shè)計出一個無需電源的簡單的阻控頻率振蕩器，振蕩頻率與阻容值相關(guān)。但我們的要求是壓控，所以方案需要進一步修改。采用直流電壓信號與積分電路相連，從而改變方波和三角波的頻率，達到壓控

2、的目的。本次設(shè)計電源和壓控源均為自制電池盒，最大可提供6.2V直流電壓，調(diào)壓單元為分壓設(shè)計。</p><p>　　1.1壓控震蕩器各電路功能介紹</p><p><b>　　積分電路</b></p><p><b>　　圖1</b></p><p>　　Lm324為運算放大器，C1為積分電容，積分器

3、將方波信號積分為三角波輸出。</p><p><b>　　遲滯電壓比較器電路</b></p><p><b>　　圖2</b></p><p>　　方波的產(chǎn)生可以用電壓比較器電路。 如圖所示，</p><p>　　由于遲滯比較器具有回差特性，它具有較強的輸出電壓抗干擾能力，跳變后，輸出電壓值將穩(wěn)定不

4、變。</p><p><b>　　極性轉(zhuǎn)換電路</b></p><p><b>　　圖3</b></p><p>　　它的輸出相位相反，即有VO4=-VO3=Vi。途中D1狀態(tài)受Uo2輸出控制，當Uo2輸出高電位時， D1截止，積分器A1對反向電壓積分。反之，當Uo2輸出為低電位時，,則D1導通，三極管短路，積分器正相電壓

5、積分。可變直流電壓輸出電路</p><p><b>　　變壓直流電源電路</b></p><p><b>　　圖4</b></p><p>　　當改變控制電壓vi時，積分常數(shù)改變，三角波將上升、下降的斜率發(fā)生改變，即振蕩頻率改變，從而實現(xiàn)電壓控制震蕩頻率的目的。</p><p><b>　

6、　1.2整體設(shè)計原理</b></p><p>　　壓控震蕩器有三角波和方波兩種輸出</p><p>　　首先，積分器將信號源流入的信號積分，在Vo1輸出積分結(jié)果，當電壓到達一定值時通過比較器電壓反向，經(jīng)過極性反相器時，由于二極管作用會產(chǎn)生階躍</p><p>　　電容充放電使產(chǎn)生三角波。生成的三角波通過比較器產(chǎn)生方波。</p><p&

7、gt;　　方波的峰值約為三角波峰值的兩倍。用Vo1表示三角波峰值，Vo2表示方波峰值，那么</p><p>　　積分運算：三角波由0升至峰值需要，則</p><p>　　2參數(shù)確定與元件選擇 </p><p>　　2.1確定積分時間常數(shù)R、C </p><p>　　振蕩頻率f與積分電容C、積分電阻R的取值有關(guān)，當電容C

8、或電阻R增大時，震蕩頻率f將隨之減小。在進行電路設(shè)計時，可以先選定一個C值，然后再選取R。我們?nèi)=0.01uF，考慮到二極管導通壓降，根據(jù)積分公式我們?nèi)朔Q值R=51KΩ</p><p><b>　　2.2確定電阻</b></p><p>　　與輸出三角波的峰值有關(guān)，因此在選取R5、R7的阻值時，應同時兼顧兩方面得因素。因為三角波的幅值為方波的一半，所以選擇近似相等

9、的值，所以選擇R5=100KΩ,R7=120KΩ</p><p>　　R3和R4的比值會影響占空比導致失真，這里令R3=R4=51K，同理R1為R2的兩倍</p><p>　　R6的改變對無明顯影響，這里取100Ｋ</p><p><b>　　3電路仿真</b></p><p>　　3.1Multisim仿真</p

10、><p><b>　　圖5</b></p><p><b>　　圖6</b></p><p><b>　　圖7</b></p><p>　　3.2仿真結(jié)果分析 </p><p>　　經(jīng)過分析知道,隨著壓控電路中輸入電壓的增大，頻率會隨之增大。方波的波形開始

11、時有少量失真,這是比較器響應速度較低的原因。觀察波形，測得方波幅值穩(wěn)定在±6V，三角波的幅值穩(wěn)定在±1.7V，且兩者波形幅值對稱。 </p><p>　　仿真過程中會偶爾出現(xiàn)瞬時幅值過大的現(xiàn)象，另外可調(diào)范圍過小</p><p><b>　　4.安裝和調(diào)試</b></p><p><b>　　4.1PCB </

12、b></p><p><b>　　圖8</b></p><p><b>　　圖9</b></p><p><b>　　4.2安裝與調(diào)試</b></p><p>　?。?）檢查所領(lǐng)取的元器件及材料等，確定無損壞、型號及參數(shù)正確。</p><p>　　

13、（2）安裝時注意電容，二極管的正負極，芯片和三極管是否接反,焊接點是否牢固。</p><p>　?。?）用兩個電池盒分別作為VCC和VEE。</p><p>　?。?）檢查三極管工作狀態(tài)，靜態(tài)工作點</p><p>　?。?）如果電路接線正確，則在接通電源后，比較器的輸出為方波，積分器的輸出為三角波，使方波的輸出幅度滿足設(shè)計指標要求，則輸出頻率可調(diào)。</p&g

14、t;<p><b>　　4.3實際運行</b></p><p><b>　　圖10</b></p><p><b>　　圖11</b></p><p><b>　　圖12</b></p><p>　　利用萬用表測得方波峰值5.6V，三角波有效

15、值1.5V，滿足計算公式</p><p>　　示波器得出可在一定調(diào)節(jié)頻率的方波和三角波波形，增大輸入電壓，頻率變大</p><p>　　輸入5V是頻率約為240赫茲，輸入0.5V時約為30赫茲</p><p><b>　　5總結(jié)</b></p><p>　　在此次模電課程設(shè)計任務中，方案為共同確定，我主要負責multis

16、im仿真,PCB繪制和調(diào)試。這是我的第一次課程設(shè)計，一周的設(shè)計讓我學到很多。本次課程設(shè)計任務只要求了壓控，我們還可以利用調(diào)節(jié)電阻設(shè)計，這樣的設(shè)計既不用信號源，也不易有瞬時失真現(xiàn)象</p><p>　　在課程設(shè)計中我們也遇到了一些問題，吸取了一些教訓。電容值得選擇關(guān)系到設(shè)計的成功與失敗，不恰當?shù)倪x擇在仿真時無法輸出波形。在一開始嘗試VCC=6V,VEE=0 但這樣輸出的波形失真較大。應為電路板設(shè)計與示波器相夾的設(shè)置

17、，所以我們用簡易的電池盒和線制作了電源和可連接示波器夾子的接頭。另外，此次設(shè)計的頻率因信號源電壓最大值（電池盒）的限制，無法達到很高的頻率。改進中改變?nèi)龢O管可能會減小誤差獲得更大的頻率</p><p>　　通過這次課程設(shè)計，我們對運算放大器有了更深一步的了解，特別是對其在實際應用過程中的了解也更進一步。在仿真過程中更熟悉了相對于課堂上所學的關(guān)于protel9和multism13.0和AD軟件的知識及其使用。在本次

18、課程設(shè)計的過程中，認識到自己還要更加努力，提高自己。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1][日]稻葉保. 何希才、尤克譯.振蕩電路的設(shè)計與應用[M]科學出版社，2004.</p><p>　　[2]吳友宇.模擬電子電路[M].科學出版社 2014. </p><p>　　[3]劉嵐.電

19、路分析[M].科學出版社 2012.</p><p>　　[4]鄭賢.蕩器的研究與設(shè)計.西安:西安電子科技大學出版社 2013.</p><p>　　[5]王申南.壓控振蕩器的頻率計算[J]中國大學教學, 1990(4). </p><p><b>　　附錄A</b></p><p><b>　　元件清單<

20、;/b></p><p>　　運放LM324N 1個</p><p>　　14腳底座 1個</p><p>　　電位器3296W103 1個</p><p>　　電阻51K 3個</p><p>　　電阻100K 3個</p><

21、;p>　　電阻2K 1個</p><p>　　電阻120K 1個</p><p>　　二極管1N4007 1個</p><p>　　電容0.01uF 1個</p><p>　　三極管2N2222A 1個</p><p>　　電池盒

22、 3個</p><p>　　集成運放LM324簡介</p><p><b>　　圖A1</b></p><p>　　LM324系列器件為四運算放大器，與單電源應用場合的標準運算放大器相比，他們有一些顯著優(yōu)點，該四放大器可以工作在低到3V或者高到32V電源下。有如下特點： </p>&