函數(shù)信號(hào)發(fā)生器課程設(shè)計(jì) (2)

1、<p><b>　　信號(hào)發(fā)生器</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　進(jìn)一步掌握模擬電子技術(shù)的理論知識(shí)，培養(yǎng)工程設(shè)計(jì)能力和綜合分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。</p><p>　　基本掌握常用電子電路的一般設(shè)計(jì)方法，提高電子電路的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?lt;/p><p&g

2、t;　　學(xué)會(huì)運(yùn)用Multisim10仿真軟件對(duì)所作出的理論設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真測(cè)試，并能進(jìn)一步完善設(shè)計(jì)。</p><p>　　掌握常用元器件的識(shí)別和測(cè)試，熟悉常用儀表，了解電路調(diào)試的基本方法。</p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求</b></p><p>　　設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)試函數(shù)信號(hào)發(fā)生器</p><p>　　輸出波形

3、：正弦波、三角波、方波</p><p>　　頻率范圍：10Hz-10KHz范圍內(nèi)可調(diào)</p><p>　　輸出電壓：方波VPP<20V, 三角波VPP=6V, 正弦波VPP>1V</p><p><b>　　設(shè)計(jì)方案仿真結(jié)果</b></p><p>　　正弦波—矩形波—三角波電路</p><

4、;p><b>　　原理圖：</b></p><p>　　首先產(chǎn)生正弦波，再由過(guò)零比較器產(chǎn)生方波，最后由積分電路產(chǎn)生三角波。正弦波通過(guò)RC串并聯(lián)振蕩電路（文氏橋振蕩電路）產(chǎn)生，利用集成運(yùn)放工作在非線性區(qū)的特點(diǎn)，由最簡(jiǎn)單的過(guò)零比較器將正弦波轉(zhuǎn)換為方波，然后將方波經(jīng)過(guò)積分運(yùn)算變換成三角波。</p><p>　　正弦—矩形波—三角波產(chǎn)生電路：</p>&l

5、t;p>　　總電路中，R5用來(lái)使電路起振；R1和R7用來(lái)調(diào)節(jié)振蕩的頻率，R6、R9、R8分別用來(lái)調(diào)節(jié)正弦波、方波、三角波的幅值。左邊第一個(gè)運(yùn)放與RC串并聯(lián)電路產(chǎn)生正弦波，中間部分為過(guò)零比較器，用來(lái)輸出方波，最好一個(gè)運(yùn)放與電容組成積分電路，用來(lái)輸出三角波。</p><p><b>　　仿真波形：</b></p><p><b>　　調(diào)頻和調(diào)幅原理<

6、/b></p><p>　　調(diào)頻原理：根據(jù)RC振蕩電路的頻率計(jì)算公式可知，只需改變R或C的值即可，本方案中采用兩個(gè)可變電阻R1和R7同時(shí)調(diào)節(jié)來(lái)改變頻率。</p><p>　　調(diào)幅原理：本方案選用了最簡(jiǎn)單有效的電阻分壓的方式調(diào)幅，在輸出端通過(guò)電阻接地，輸出信號(hào)的幅值取決于電阻分得的電壓多少。其最大幅值為電路的輸出電壓峰值，最小值為0。</p><p>　　RC串

7、并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的頻率特性可以表示為</p><p>　　令則上式可簡(jiǎn)化為，以上頻率特性可分別用幅頻特性和相頻特性的表達(dá)式表示如下：</p><p>　　| | </p><p><b>　　， </b></p><p>　　根據(jù)上式可以分別畫(huà)出RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的幅頻特性和相頻特性：</p>

8、<p>　　正弦波振蕩電路的原理如下圖a、b所示：</p><p>　　由上圖得出正弦波振蕩的條件為：</p><p>　　根據(jù)RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性及上述平衡條件容易得到RC正弦波振蕩電路的振蕩頻率為：</p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　振蕩的幅度平衡條件| |是表示振蕩電路已達(dá)

9、到穩(wěn)幅振蕩時(shí)的情況。若要振蕩電路能夠自行起振，開(kāi)始時(shí)必須滿(mǎn)足的幅度條件。</p><p>　　已知當(dāng)時(shí)，，由此可求得振蕩電路的起振條件為：</p><p>　　同相比例運(yùn)算電路輸出電壓與輸入電壓之間的比例系數(shù)為： （即 RF=2R′）</p><p><b>　　電路原理分析：</b></p><p>　　在電路中 ,

10、運(yùn)放741和電阻 R3 , Rw , R4構(gòu)成正常的負(fù)反饋放大電路,而R1 , C1 , R2 , C2 則構(gòu)成 RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò),同時(shí)又由該選頻網(wǎng)絡(luò)作為反饋網(wǎng)絡(luò)形成正反饋環(huán)節(jié),其 R1 , C2 上的反饋電壓作為輸入代替放大器的輸入信號(hào), D1 , D2 起穩(wěn)幅作用。</p><p><b>　　選頻特性分析：</b></p><p>　　采用參數(shù)掃描還可以對(duì)振蕩

11、頻率進(jìn)行分析. 同時(shí)改變選頻網(wǎng)絡(luò)的電阻 R1 , R2 (或同時(shí)改變 C1 , C2 ) ,即可改變振蕩輸出的頻率，使得頻率分別為300Hz、1KHz、10KHz，輸出幅值通過(guò)RW可調(diào)。</p><p><b>　　起振過(guò)程分析：</b></p><p>　　根據(jù)起振條件| AF| > 1 ,選頻網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù) Fmax =1/ 3 ,只要負(fù)反饋放大器的放大倍數(shù)

12、 A 大于 3 ,即 RW(接入電阻)與 R4的和略大于 R3 的兩倍,就可產(chǎn)生正弦波振蕩,</p><p><b>　　矩形波電路</b></p><p>　　電路由反相輸入的滯回 比較器和RC電路組成。RC回路既作為延遲環(huán)節(jié)，又作為反饋網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)RC充、放電實(shí)現(xiàn)輸出狀態(tài)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。設(shè)某一時(shí)刻輸出電壓Uo=+Uz,則同相輸入端電位Up=+Ut。Uo通過(guò)Rf對(duì)電容

13、C正向充電。反相輸入端電位Un隨時(shí)間t的增長(zhǎng)而逐漸增高，當(dāng)t趨于無(wú)窮時(shí)，Un趨于+Uz；但是，一旦Un=+Ut,再稍增大，Uo從+Uz躍變?yōu)?Uz,與此同時(shí)Up從+Ut躍變?yōu)?Ut。隨后，Uo又通過(guò)Rf對(duì)電容C反向充電，Un隨時(shí)間逐漸增長(zhǎng)而減低，當(dāng)t趨于無(wú)窮大時(shí)，Un趨于-Uz；但是，一旦Un=-Ut,再減小，Uo就從-Uz躍變?yōu)?Uz，Up從-Ut躍變?yōu)?Ut，電容又開(kāi)始正相充電。上述過(guò)程周而復(fù)始，電路產(chǎn)生了自激振蕩。</p&g

14、t;<p><b>　　三角波電路</b></p><p>　　三角波的產(chǎn)生是由積分電路實(shí)現(xiàn)的，積分電路將方波轉(zhuǎn)換成三角波。積分電路的原理圖如下：</p><p>　　由于集成運(yùn)放的反相輸入端“虛地”，故 ；又由于“虛斷”，運(yùn)放反相輸入端的電流為零，則，故,由以上幾個(gè)表達(dá)式可得積分電路輸入電壓和輸出電壓的關(guān)系為：</p><p>

15、　　由于輸入的是方波，所以 的值為兩個(gè)狀態(tài)，當(dāng) >0時(shí)，，輸出波形以的斜率上升，當(dāng) uI<0時(shí)，輸出波形以的斜率下降。上升和下降的斜率相等所以波形對(duì)稱(chēng)，形成三角波。</p><p><b>　　原理圖：</b></p><p><b>　　輸出波形頻率為： </b></p><p><b>

16、;　　安裝調(diào)試步驟</b></p><p>　　電路用到的元件：741集成運(yùn)放、穩(wěn)壓管、電位器、電容、三 極管、電阻、若干導(dǎo)線</p><p><b>　　焊接總電路圖：</b></p><p>　　集成運(yùn)放741腳圖：</p><p>　　焊接電路板注意事項(xiàng)：</p>&l

17、t;p>　　元件沒(méi)有錯(cuò)焊、漏焊。</p><p>　　元器件擺放端正，焊接點(diǎn)圓滑。</p><p><b>　　工藝布局美觀。</b></p><p><b>　　焊接牢固。</b></p><p>　　2．萬(wàn)用表檢查記錄表</p><p><b>　　差動(dòng)放

18、大器</b></p><p><b>　　總結(jié)收獲體會(huì)</b></p><p>　　在這次設(shè)計(jì)、焊接過(guò)程中我對(duì)抽象的理論有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我了解了常用元件的識(shí)別和測(cè)試；熟悉了常用的儀器儀表；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。雖然這次實(shí)驗(yàn)使得我糾結(jié)了近一天，但收獲的確很多。</p><p>　　

19、在這次實(shí)驗(yàn)中，總結(jié)了很多感觸體會(huì)，我們不能盲目的圖快，一定要在心底有個(gè)具體的譜然后下手去焊接，這樣能讓我們少走彎路，更加節(jié)省時(shí)間。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我也遇到了不少的問(wèn)題，如波形失真，電路板測(cè)試時(shí)甚至不出波形這樣的問(wèn)題。在老師和同學(xué)的幫助下，自己的總結(jié)思索下，把問(wèn)題一一解決。實(shí)驗(yàn)中暴露出我們?cè)诶碚搶W(xué)習(xí)中所存在的問(wèn)題，有些理論知識(shí)還處于懵懂狀態(tài)，這次實(shí)驗(yàn)讓我對(duì)過(guò)去未理解的很多知識(shí)有了明了的認(rèn)識(shí)。這次課程設(shè)計(jì)讓我體會(huì)到了在接好電路后測(cè)試出波形的喜

20、悅與如重釋負(fù)的輕松。</p><p>　　此課程的設(shè)計(jì)，真的讓我認(rèn)識(shí)到了實(shí)踐能力的的重要性與真實(shí)性。這能讓我們很好的加深對(duì)不知道的理論知識(shí)的理解，同時(shí)也鞏固了以前知道的知識(shí)。明白老師為什么要求我們做好這個(gè)課程設(shè)計(jì)的原因。這次課程設(shè)計(jì)讓我意識(shí)到運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)去解決實(shí)際的問(wèn)題的重要性，我們學(xué)理工科的同學(xué)應(yīng)更多的鍛煉提高我們的動(dòng)手能力。</p><p>　　參考文獻(xiàn)

21、 </p><p>　　電子技術(shù)基礎(chǔ)--模擬部分（第五版）康華光..高等教育出版社</p><p>　　線路設(shè)計(jì).實(shí)驗(yàn).測(cè)試 謝自美　華中科技大學(xué)出版社</p><p>　　、

22、 四、儀表清單</p><p>　　設(shè)計(jì)圖所用儀器及器件</p><p>　　1.直流穩(wěn)壓電源 1臺(tái)</p><p>　　2．雙蹤示波器 2臺(tái)</p><

23、;p>　　3.萬(wàn)用表 1臺(tái)</p><p>　　4.運(yùn)放741 2片</p><p>　　5.電位器 4只（2只50k，1只100k，1 只 100Ω）</p><p>　　6.電容 3只470uf、2只0