壓控函數(shù)發(fā)生器--課程設(shè)計報告

1、<p>　　壓 控 函 數(shù) 發(fā) 生 器</p><p><b>　　課程設(shè)計報告</b></p><p><b>　　班級： </b></p><p><b>　　學(xué)號</b></p><p><b>　　姓名： </b></p>

2、<p><b>　　摘要：</b></p><p>　　該壓控函數(shù)發(fā)生器課程設(shè)計，由集成運算放大器電路和差分放大電路兩部分組成，總電路包含輸入電路、極性變換電路、積分電路、施密特比較反饋電路和非線性轉(zhuǎn)換電路五個單元模塊，最終實現(xiàn)三角波、方波和正弦波的生成，并且達到輸入電壓的大小控制輸出信號的頻率的功能，即 。</p><p>　　關(guān)鍵字： 施密特比較反饋電

3、路 壓控</p><p><b>　　Abstract:</b></p><p>　　The pressure control function generator curriculum design, the integrated operational amplifier circuit and differential amplifier circuit of

4、 two parts, the total circuit includes input circuit, polar transformation circuit, integral circuit, schmidt comparison feedback circuit and nonlinear switching circuit five unit module, finally realizes the triangular

5、wave and square wave and the generation of sine wave, and the size of the input voltage to control the output frequency of the signal funct</p><p>　　Key word: schmidt comparison feedback circuit voltage

6、controlled</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1. 設(shè)計任務(wù)1</b></p><p><b>　　2. 方案選擇1</b></p><p>　　2.1 方案選擇1</p><p><b>

7、;　　2.2 方框圖1</b></p><p>　　3. 理論分析與電路設(shè)計2</p><p>　　3.1 0—10V直流信號的產(chǎn)生電路2</p><p>　　3.2 極性變換電路2</p><p>　　3.3 積分電路3</p><p>　　3.4 比較反饋電路4</p>&

8、lt;p>　　3.5 三角波—方波總電路5</p><p>　　3.6 非線性比較電路6</p><p><b>　　4．計算機仿真7</b></p><p><b>　　5．組裝與調(diào)試7</b></p><p>　　5.1 輸入電路7</p><p>　

9、　5.2 極性變換電路7</p><p>　　5.3 積分電路8</p><p>　　5.4 比較反饋電路8</p><p>　　5.5 非線性轉(zhuǎn)換電路8</p><p>　　5.6 電路調(diào)試9</p><p><b>　　6．測試結(jié)果9</b></p><p&

10、gt;　　6.1 測試波形10</p><p>　　6.2 測試數(shù)據(jù)11</p><p>　　7．儀器儀表與元件使用12</p><p><b>　　參考文獻13</b></p><p><b>　　收獲與體會14</b></p><p><b>　　

11、1.設(shè)計任務(wù)：</b></p><p>　　設(shè)計一個壓控函數(shù)發(fā)生器，可以產(chǎn)生方波、正弦波和三角波。</p><p>　　要求：（1）輸入為的直流電壓，對應(yīng)輸出的函數(shù)。</p><p>　　（2）輸出的三角波電壓為；正弦波為；方波為。</p><p><b>　　2.方案設(shè)計與論證</b></p>

12、<p><b>　　2.1 方案選擇</b></p><p>　　函數(shù)發(fā)生器能自動產(chǎn)生正弦波、三角波、方波及鋸齒波、階梯波等電壓波形，其電路中使用的器件可以是分立器件，也可以是集成電路。利用所提供的運算放大器、三極管等器件，可實現(xiàn)題目要求的有如下三種方案：</p><p><b>　　方案一：</b></p><p

13、><b>　　方案二：</b></p><p><b>　　方案三：</b></p><p>　　比較以上三種方案：有分立元件的設(shè)計方案，也可采用集成電路的設(shè)計，前者在實際操作調(diào)試過程中過于復(fù)雜，且其性能難以得到保證，后者雖然操作簡單，缺不利于實驗者調(diào)試技能的鍛煉，同時器件的價格比較高。本設(shè)計方案結(jié)合了兩者的優(yōu)點，因而經(jīng)由各方面考慮采用方案

14、一。方案一具有較高的性價比，同時對于實驗者基本理論的掌握和實驗調(diào)試技術(shù)的鍛煉大有裨益。</p><p><b>　　2.2 方框圖</b></p><p>　　3. 理論分析及電路設(shè)計</p><p>　　3.1 0~10v直流信號的產(chǎn)生電路</p><p>　　采用電阻分壓方法，運用滑動變阻器產(chǎn)生0~10v的直流信

15、號，運算放大器組成電壓跟隨器作為緩沖級，根據(jù)其輸入阻抗大輸出阻抗小的特點，使信號可以接近無衰減的傳輸?shù)较乱患墶?lt;/p><p>　　在實際操作中，遠方輸入端電阻主要用于平衡，減小失調(diào)電流引起的誤差，開始可以不考慮；運放的反饋端由于沒有電阻會造成一定的信號傳輸誤差，故在調(diào)試階段可以加一個小電阻來進行誤差調(diào)整。</p><p><b>　　數(shù)據(jù)計算</b></p&g

16、t;<p>　　實際操作中可選擇R1=1K, R2=10K(滑動變阻器)， =12V</p><p><b>　　3.2極性變換電路</b></p><p>　　利用三極管b端電壓控制其導(dǎo)通與截止，當(dāng)三極管截止時推導(dǎo)公式為</p><p>　　當(dāng)三極管導(dǎo)通時運放為反向放大器，推導(dǎo)公式為</p><p>　

17、　根據(jù)運算放大器的電阻平衡原則和極性變換電路只改變電壓極性而不改變電壓大小的原則，各電阻之間應(yīng)該滿足的關(guān)系為</p><p>　　故三極管截止時和大小、極性均相同，三極管飽和時和大小相等、極性相反。</p><p>　　三極管以一定頻率在截止和飽和之間變換時，極性變換電路的輸出電壓為對稱方波，幅值為。</p><p><b>　　3.3積分電路</b

18、></p><p>　　該電路利用電容的充放電原理，計算公式為</p><p>　　根據(jù)運算放大器的電阻平衡原則</p><p>　　此時，輸出波形即為三角波。</p><p><b>　　3.4比較反饋電路</b></p><p>　　該電路為施密特比較反饋電路，將三角波變換為方波，由施密

19、特電路原理可知，當(dāng)，會變換極性，利用二極管的單向?qū)ㄐ?，得到僅有正向電壓的方波信號，其中電壓之間滿足的關(guān)系為</p><p>　　3.5三角波——方波總電路</p><p><b>　　公式推導(dǎo)過程如下</b></p><p>　　由上式得到三角波的頻率為</p><p>　　由公式結(jié)果可知，根據(jù)公式得到定值，輸出信號頻

20、率與控制電壓呈線性關(guān)系，達到了電壓控制函數(shù)發(fā)生器輸出信號頻率的目的。</p><p>　　3.6非線性轉(zhuǎn)換電路——差分放大器</p><p>　　差分放大電路具有工作點穩(wěn)定、輸入阻抗高、抗干擾能力強、抑制零點漂流的特點，利用其傳輸特性的非線性可以將頻率較低的三角波轉(zhuǎn)化為正弦波。</p><p>　　在實際操作中為了得到較好的正弦波形，需要注意調(diào)節(jié)三角波幅值使其大小正

21、好使晶體管接近飽和區(qū)或截止區(qū)；調(diào)節(jié)電容大小可以改善波形：利用滑動變阻器調(diào)節(jié)晶體管的靜態(tài)工作點，以避免圖形失真。</p><p><b>　　4. 計算機仿真</b></p><p><b>　　、</b></p><p><b>　　5. 組裝與調(diào)試</b></p><p>&

22、lt;b>　　5.1輸入電路</b></p><p>　　根據(jù)公式，結(jié)合實際取=12V，,為10的滑動變阻器，在實際操作的誤差調(diào)整中，為了達到更高的精度要求，可以在電壓跟隨器的反饋支路上加小電阻</p><p><b>　　5.2極性變換電路</b></p><p><b>　　5.3積分電路</b>&l

23、t;/p><p>　　由公式可知，頻率的變化范圍由決定，為了使電路在高頻下正常功過，取0.01，可得到大約為6.25，在實際操作中為了調(diào)試方便，采用10的滑動變阻器，=6.2。</p><p><b>　　5.4比較反饋電路</b></p><p>　　由公式?jīng)Q定三角波幅值，在已定的條件下，幅值由的大小決定，性能指標(biāo)要求三角波幅值為4v，取 ,在

24、實際操作中因為有誤差存在，可用定值電阻和的滑動變阻器代替，以便于調(diào)試。</p><p>　　5.5非線性轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　其中和的選取考慮進入非線性轉(zhuǎn)換電路的三角波幅值不可以過大的要 求；和是集電極電阻，取值較大；和考慮差分放大器的靜態(tài)工作點；和影響輸出正弦波的對稱性；取值較大是為了輸出正弦波有較大幅值變化范圍。</p><p><b&g

25、t;　　5.6電路調(diào)試</b></p><p>　　5.6.1 電路調(diào)試過程中，三角波幅值與要求不相符，這時調(diào)節(jié)中的 滑動變阻器使幅值為4v</p><p>　　5.6.2 電路調(diào)試過程中，方波幅值與要求不相符，這時改變、的大小可以使方波幅值為0~10v</p><p>　　5.6.3 頻率變化范圍并未達到0~10kHz，這時調(diào)節(jié)積分器與極性變換電路

26、之間的滑動變阻器，使頻率達到要求，必要時加入補償電路，在其兩端并聯(lián)一個級的電路，</p><p>　　5.6.4 對于正弦波產(chǎn)生電路的調(diào)試，先調(diào)節(jié)滑動變阻器使差分放大電路靜態(tài)工作點合適，再調(diào)節(jié)滑動變阻器使正弦波形達到要求,最好是兩個滑動變阻器一起調(diào)試，可以得到講好的正弦波形。</p><p>　　5.6.5 調(diào)正弦波時，波形出現(xiàn)毛刺或者不光滑現(xiàn)象，這時分別改變100和10的電容來調(diào)整。

27、</p><p><b>　　6. 測試結(jié)果</b></p><p><b>　　6.1 測試波形</b></p><p><b>　　6.2測試數(shù)據(jù)</b></p><p>　　7.儀器儀表與元器件使用</p><p><b>　　參考文獻&

28、lt;/b></p><p>　　《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》 張申科 崔葛瑾編 電子工業(yè)出版社出版</p><p>　　《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》（第四版） 華成英 童詩白主編 高等教育出版社出版</p><p><b>　　收獲與體會</b></p><p>　　通過對壓控函數(shù)發(fā)生器設(shè)計原理的學(xué)習(xí)和實驗，充分理解了運算放大

29、器、積分器、施密特電路以及改進型差分放大的工作原理，熟悉了電路設(shè)計軟件的操作，并了解了其仿真過程的優(yōu)缺點，同時提高了實際的操作能力。</p><p>　　經(jīng)過這次電子技術(shù)課程設(shè)計實驗的實際動手操作，讓我在硬件設(shè)計與實現(xiàn)方面有所提升。并且，這次課程設(shè)計提高了我的動手操作能力，加強了我對理論知識的學(xué)習(xí)，對于后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和未來工作都有很大幫助。在電路設(shè)計與仿真過程中，對于設(shè)計的原理并沒有透徹理解，所以導(dǎo)致硬件調(diào)試