電子電工課程設(shè)計(函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計)

1、<p>　　題目： 函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計 </p><p>　　班級： </p><p>　　學(xué)號： </p><p>　　姓名： </p><p>　　指導(dǎo)： </p><p><b>　　時間：

2、 </b></p><p>　　電工技術(shù)課程設(shè)計任務(wù)書</p><p>　　姓名： 班級： 指導(dǎo)老師：</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　總體方案與原理說明.............................................

3、...................................................1</p><p>　　2.三角波-方波產(chǎn)生電路..............................................................................................3</p><p>　　3.三角波-正弦波變換電路..

4、........................................................................................4</p><p>　　4.接口電路......................................................................................................

5、..............5</p><p>　　5.總體電路原理相關(guān)說明............................................................................................6</p><p>　　6.總體電路原理圖.............................................

6、...........................................................7</p><p>　　7.元件清單....................................................................................................................8</p>&l

7、t;p>　　參考文獻(xiàn)........................................................................................................................9</p><p>　　設(shè)計心得體會.........................................................

8、.....................................................10</p><p><b>　　總體方案與原理說明</b></p><p>　　本設(shè)計的思想是先由積分器和比較器同時產(chǎn)生三角波和方波,其中比較器起開關(guān)的作用,將具有正、負(fù)極性的電位交替地反饋到積分器,通過積分得到三角波。</p><p>

9、　　圖1 信號產(chǎn)生電路圖</p><p>　　該電路主要由三個方面組成，即三角波-方波產(chǎn)生電路、三角波-正弦波變換電路、接口電路。</p><p>　　三角波-方波產(chǎn)生電路由三個集成運(yùn)算放大器組成。其中核心部分是由A1組成積分電路和由A3組成的電壓比較、限幅器,A2實(shí)現(xiàn)限幅、反相等功能運(yùn)算。同時A2和A3組成正反饋電路 。由于開關(guān)二極管的作用,A2開始從-0·7 V跳變到+0&

10、#183;7 V,從而迫使A3的輸出隨之翻轉(zhuǎn),使uo3從U+跳變到U-,與此同時,A1反相輸入端的電壓也隨之翻轉(zhuǎn)跳變到負(fù)電平U-,A1對電壓U-進(jìn)行反向積分,使得uo1按著同樣的時間常數(shù)RP1及C2上升,電流I2與I1反向。I2= uo1/R2逐漸增加,當(dāng)正反饋電流I1與I2相等時,uo2再次跳變,從+0·7 V跳變到-0·7 V,迫使Uo3再次翻轉(zhuǎn),從U+跳變到U-,這就完成了一個振蕩周期,如此周而復(fù)始的循環(huán)。在A

11、1地輸出端產(chǎn)生三角波uo1,在A3的輸出端產(chǎn)生方波uo3。</p><p>　　三角波-正弦波變換電路主要采用鏡像電流源作為有源負(fù)載，在差模輸入電壓作用下，Q3,Q4分別輸出數(shù)值相等、極性相反的增量電流,即ic1= ICQ+ic,ic2= ICQ-ic,其中ic通過Q1管時,他將等值的轉(zhuǎn)換到Q2管。因此,輸出電流io= iC2-iC4= iC1-iC4 iC3-iC4=2iC,這就是說,他的值近似等于近雙端輸出時

12、的差模輸出電流, 在共模輸入電壓作用下,Q3,Q4分別輸出數(shù)值相等、極性相同的增量電流,即ic1= ICQ+ic,ic2= ICQ-ic,其中ic1通過Q1管時,他將等值的轉(zhuǎn)換到Q2管.</p><p>　　接口電路需可調(diào)輸入電壓,并具備一定的驅(qū)動能力.在對輸出進(jìn)行幅值調(diào)節(jié)時,輸出電壓變小,運(yùn)放的偏移電壓的影響會很大。為了使信號有很大衰減,設(shè)計一個-20 dB和-40 dB的衰減器,可以把輸出電壓衰減0.1,0.

13、01倍。在信號衰減的同時偏移電壓也同樣被衰減,這樣就防止了偏移影響的作用。</p><p>　　2.三角波-方波產(chǎn)生電路</p><p>　　三角波-方波產(chǎn)生電路如圖2所示,是由三個集成運(yùn)算放大器組成。其中核心部分是由A1組成積分電路和由A3組成的電壓比較、限幅器,A2實(shí)現(xiàn)限幅、反相等功能運(yùn)算。同時A2和A3組成正反饋電路,用R1作反饋通路。穩(wěn)定時,A3的輸出電壓只能是正電平U+和負(fù)電平U

14、-。假設(shè)在初始狀態(tài)時,A3輸出為正電平U+。其中一部分信號反饋到A2的反相輸入端。另一部分通過RP1反饋到A1的反相輸入端,其值的大小由R8與R13的分壓比決定。該信號電壓被積分器反相積分,</p><p>　　使A1的輸出電壓uo1以時間常數(shù)RP1C2下降,并通過R2加在A2的反相輸入端,流過R1的反饋電流U+/R1(設(shè)為I1),流過電阻R2的電流為uo1/R2(設(shè)為I2),當(dāng)正反饋電流I1與電流I2相等時,A

15、2反相輸入端的電壓為零。由于開關(guān)二極管的作用,A2開始從-0·7 V跳變到+0·7 V,從而迫使A3的輸出隨之翻轉(zhuǎn),使uo3從U+跳變到U-,與此同時,A1反相輸入端的電壓也隨之翻轉(zhuǎn)跳變到負(fù)電平U-,A1對電壓U-進(jìn)行反向積分,使得uo1按著同樣的時間常數(shù)RP1及C2上升,電流I2與I1反向。I2= uo1/R2逐漸增加,當(dāng)正反饋電流I1與I2相等時,uo2再次跳變,從+0·7 V跳變到-0·7

16、V,迫使Uo3再次翻轉(zhuǎn),從U+跳變到U-,這就完成了一個振蕩周期,如此周而復(fù)始的循環(huán)。在A1地輸出端產(chǎn)生三角波uo1,在A3的輸出端產(chǎn)生方波uo3。</p><p>　　圖2　三角波-方波產(chǎn)生電路圖</p><p>　　3.三角波-正弦波變換電路</p><p>　　如圖3所示的電路圖就是三角波-正玄波變換電路,該電路主要采用鏡像電流源作為有源負(fù)載。圖中Q1,Q2為

17、PNP型鏡像電流源作為Q3,Q4的有源負(fù)載。如前所述,電路利用了差放的轉(zhuǎn)移特性,將三角波近似逼近為正弦波。</p><p>　　在差模輸入電壓作用下,Q3,Q4分別輸出數(shù)值相等、極性相反的增量電流,即ic1= ICQ+ic,ic2= ICQ-ic,其中ic1通過Q1管時,他將等值的轉(zhuǎn)換到Q2管。因此,輸出電流io= iC2-iC4= iC1-iC4 iC3-iC4=2iC,這就是說,他的值近似等于近雙端輸出時的差

18、模輸出電流在共模輸入電壓作用下,Q3,Q4分別輸出數(shù)值相等、極性相同的增量電流,即ic1= ICQ+ic,ic2= ICQ-ic,其中ic1通過Q1管時,他將等值的轉(zhuǎn)換到Q2管。因此,輸出電流io= iC2-iC4= iC1-iC4= iC3-iC4=0,也就是說,與雙端輸出時的差模輸出電流為零是一致的。</p><p>　　圖3　三角波-正弦波轉(zhuǎn)換電路圖　</p><p><b&g

19、t;　　4.接口電路</b></p><p>　　由此看來，通過上述的電路分析和設(shè)計,已經(jīng)產(chǎn)生出了三種規(guī)定的函數(shù)波形,但是為了滿足應(yīng)用上的要求,還需要輸入電壓可調(diào),并具備一定的驅(qū)動能力。這些要求必須要有一個接口電路來實(shí)現(xiàn)和完成。</p><p>　　考慮到音頻信號的輸出阻抗常用600Ω,而帶有反饋的運(yùn)算放大器的輸出阻抗幾乎為零,那么必須在輸出處加一600Ω的電阻使輸出阻抗變?yōu)?

20、00Ω,這樣且即使發(fā)生誤操作使輸出短路,該電阻也能起到過流保護(hù)的作用。在對輸出進(jìn)行幅值調(diào)節(jié)時,輸出電壓變小,運(yùn)放的偏移電壓的影響會很大。為了使信號有很大衰減,我們又設(shè)計了-20 dB和-40 dB的衰減器,可以把輸出電壓衰減0.1倍，0.01倍。在信號衰減的同時偏移電壓也同樣被衰減,這樣就防止了偏移影響的作用。具體電路圖如圖4所示</p><p>　　圖4　接口輸出衰減電路</p><p>

21、;　　5.總體電路原理相關(guān)說明</p><p>　　通過查找資料，我們可以了解到，差分放大電路的失調(diào)漂移往往是隨時間、溫度、電源電壓等等外界因素的變化而變化的,因為這種失調(diào)漂移是隨機(jī)的,所以,任何調(diào)零裝置是不可能跟蹤的。為解決此類問題,我們利用調(diào)零電路給予補(bǔ)償,通過這種補(bǔ)償,使之達(dá)到零輸入時零輸出的要求。具體是通過調(diào)節(jié)RP6來調(diào)節(jié)差分放大電路。該電路主要由LM301集成運(yùn)算放大器構(gòu)成,這款運(yùn)放具有較高的速度,價格

22、雖略高,但是性能優(yōu)越。A6構(gòu)成閉環(huán)負(fù)反饋運(yùn)算放大器,對輸出具有穩(wěn)壓性。晶體管Q5,Q6構(gòu)成電流緩沖放大器,使輸出阻抗得以擴(kuò)展,從而保證輸出的通用性。二極管D5,D6是為消除Q5,Q6的交越失真而設(shè)置的。整機(jī)總體電路圖見如下圖（下一頁）</p><p><b>　　6.總體電路原理圖</b></p><p><b>　　7.元件清單</b><

23、/p><p>　　7.1電子元件清單明細(xì)表</p><p><b>　　7.2主要元件參數(shù)</b></p><p>　　1．LM301A/2N2904/2N2222三極管：</p><p>　　2．IN4148二極管：</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p&g

24、t;<p>　　[1] 華成英，童詩白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].3版.北京:高等教育出版社,2006</p><p>　　[2]潘永雄,沙河,劉向陽.電子線路CAD實(shí)用教程[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2004.</p><p>　　[3]蔡忠法.電子技術(shù)實(shí)驗與課程設(shè)計[M].杭州:浙江大學(xué)出版社,2003.</p><p>　　[4]李金平.

25、模擬集成電路基礎(chǔ)[M].北京:北方交通大學(xué)出版社,2003.</p><p>　　[5]潭博學(xué)、苗江靜《集成電路原理及應(yīng)用》北京：電子工業(yè)出版社。2003.9 </p><p>　　[6] 謝自美《電子線路設(shè)計.實(shí)驗.測試（第三版）》武漢：華中科技大學(xué)出版社。2000.7</p><p>　　[6] 付家才.電工電子實(shí)踐教程[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.&

26、lt;/p><p><b>　　設(shè)計心得體會</b></p><p>　　一周的電工電子課程設(shè)計就快結(jié)束了，通過近一周的自己動手動腦筋，自己不僅對電工電子課程的各方面知識和技術(shù)有了更深刻的理解，而且提高了自己的電工電子實(shí)踐能力，學(xué)會了自己設(shè)計電工電子產(chǎn)品，獨(dú)立設(shè)計電路等等，這些將對今后的學(xué)習(xí)和以后的工作等等有很大的好處。</p><p>　　通過自

27、己的動手設(shè)計和理解，該電路是利用集成運(yùn)算放大器構(gòu)成的正反饋電路產(chǎn)生了三角波、方波以及最后利用差分電路的傳輸特性將方波轉(zhuǎn)換成了正弦波,但可以看出正弦波在達(dá)到幅值時存在一定的失真,這也是本電路的一些不足之處。在一些正弦波形要求不是絕對嚴(yán)格的場合,本電路是十分經(jīng)濟(jì)實(shí)用的選擇。</p><p>　　通過本次課題設(shè)計，讓我明白了要成功制作一個課題設(shè)計，不僅需要基本的專業(yè)知識，還需要一些專業(yè)技能，比如說PROTEL99SE、

28、Proter DXP軟件等，同時還要堅持不懈的毅力?？傮w來說，通過本次課題設(shè)計讓我學(xué)到了很多，我相信通過學(xué)到了這些電工電子課程知識，將對我以后的進(jìn)一步學(xué)習(xí)會有很大的幫助。</p><p>　　但是，在課程設(shè)計的過程中也暴露了我自身的一些問題，比如不太擅長查找有用的資料，獲取有效資源能力不足，對電路的識圖和理解能力還有待加強(qiáng)，設(shè)計思路和原理應(yīng)該多多深理解，等等，今后對這些問題，我將深刻的進(jìn)行認(rèn)識和改正，進(jìn)一步改善這