模電實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1、三角波正弦波轉(zhuǎn)換電路（如圖 3.2）濾波法實(shí)現(xiàn)三角波與正弦波的轉(zhuǎn)換。要求輸入三角波電壓 U1 的最低頻率為fmin，則其最高頻率 fmax 小于 3fmin，就可以利用低通濾波器或帶通濾波器將三角波變換為正弦波.將三角波按葉級(jí)數(shù)展開其中 Um 是三角波的幅值UI(wt)=8/（*）Um(sin wt-1/9sin 3wt+1/25sin 5wt-).1 方波三角波轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)與計(jì)算1.方波三角波產(chǎn)生電路方波或矩形波包含極豐富的諧波,因此這種電路又稱為多諧振蕩電路.它是.在遲滯比較器的基礎(chǔ)上,增加了一個(gè)由 RC 組成的積分電路,把輸出電壓經(jīng)過 RC 反饋到比較器的反相端.在比較器的輸出端引入限

2、流電阻 R 和兩個(gè)背靠背的雙向穩(wěn)壓管就組成了雙向限幅房波發(fā)生電路.由于比較器中的運(yùn)放處于正反饋狀態(tài),因此情況下,輸出電壓 V0 與輸入電壓 V1 不成線性,只有在輸出電壓 V0發(fā)生跳變瞬間,集成運(yùn)放兩個(gè)輸入電壓才可近似等于零,即Vid=0 或Vp=Vn=V1 是輸出電壓 V0 轉(zhuǎn)換的臨界條件。在接通電源的瞬間，輸出電壓究竟偏于正向飽和還是負(fù)向飽和，那純屬偶然。設(shè)輸出電壓偏于正飽和值，即 V0=Vz,時(shí),加到電壓比較器同相端的電壓為+FVz,而加于反向端的電壓,由于電容器 C 上的電壓 Vc 不能突變,只能由輸出電壓 V0 通過電阻 R 按指數(shù)規(guī)律向 C 充電來建立,充電電流為 i+.顯然,黨加

3、到反向端的電壓 VC 略正于+FVz 時(shí),輸出電壓便立即從正飽和值(+Vz)迅速翻轉(zhuǎn)到負(fù)飽和值(-Vz),-Vz 又通過 R 對(duì) C 進(jìn)行反向充電. 通常將矩形波為高電平的持續(xù)時(shí)間與振蕩周期的比稱為占空比,對(duì)稱方波的占空比為 50%.如需產(chǎn)生占空比小于或大于 50%的矩形波,只需適當(dāng)改變電容 C 的正反向充電時(shí)間常數(shù)即可.三角波發(fā)生電路2.參數(shù)計(jì)算方波周期、頻率計(jì)算：T=2RCln（1+2R1/R2）幅值：U = R1/(R1+ R2)´UZf=1/T設(shè)計(jì)要求方波的幅值為±2V，則可令穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值為 2V 且 R1 為 100K的電位器。三角波（三角波的占空比要求可調(diào)，可

4、在反向輸入端和輸出端接上二極管 和一個(gè)電位器（100K），二極管選用 1N4007.。）幅值： Ut = UZ ´ R1/ R2f = R2 /(4´ R1´ R4´ C)周 期 、 頻 率 ： T = 4´ R1´ R4´C / R2三角波的幅值為±1V， 其中 R6=0.5R5,可令電容 C=1uf，根據(jù)所求結(jié)果可令 R4、R5 均為 1K的電位器，因?yàn)橐笕遣ǖ恼伎毡瓤烧{(diào)，所以 R4 和 R5 之間用兩個(gè)二極管以相反的方向連接。設(shè)計(jì)要求最終輸出的信號(hào)為 0.2KHz20KHz?？汕蟮?R2=50K，R3=1

5、K。4.2 三角波正弦波轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)與計(jì)算濾波法將三角波轉(zhuǎn)換為正弦波通過為使正弦波的幅值可大范圍令 R6 為 100K的電位器，而R7=R8=1K，電容 C 的大小為 1uf。5.1 實(shí)驗(yàn)儀器直流穩(wěn)壓電源，示波器5.2 調(diào)試靜態(tài)調(diào)試：用萬用表主要是蜂鳴檔對(duì)電路板進(jìn)行靜態(tài)測試，目的主要是為了防止虛焊或者漏焊。動(dòng)態(tài)測試靜態(tài)調(diào)試沒有問題之后方可以到進(jìn)行動(dòng)態(tài)測試，要注意直流電源的接入。動(dòng)態(tài)測試要逐步調(diào)節(jié)，先測試方波的幅值，輸出波形頻率范圍等。再對(duì)三角波正弦波進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)試。然后對(duì)電路進(jìn)行動(dòng)態(tài)測試。主要是測試方波、三角波、正弦波的振蕩頻率的調(diào)節(jié)范圍。注意用示波器測量幅值必須把所有的微調(diào)都調(diào)到順時(shí)針頂端

6、。在測量之前必須把波形先調(diào)好，只有在波形不失真的情況下才能測量參數(shù)，否則所測數(shù)據(jù)沒有任何意義。5.3 性能測試及分析5.3-1 方波三角波方波測試結(jié)果要求誤差峰峰值（V）4.19V4V0.04755.3-2 正弦波測試結(jié)果要求誤差峰峰值（V）3.824-0.045頻率0.6KHz11KHz0.2KHz20KHz頻率0.6KHz11KHz0.2KHz20KHz三角波測試結(jié)果要求誤差峰峰值(V)1.44V2V-0.28頻率0.6KHz11KHz0.2KHz20KHz誤差分析：1、方案設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)頻率的要求考慮不夠，使得頻率難以達(dá)到要求所需的值；2、測量儀器本身有問題導(dǎo)致所測數(shù)據(jù)不能滿足要求，外部干擾使

7、得測量值誤差；3、焊接電路時(shí)焊點(diǎn)處有電阻被忽略，連接的線路也有電阻；4、調(diào)試時(shí)間過長電路溫度升高，使得一些元件的電阻發(fā)生變化；5、對(duì)電位器進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，由于是手動(dòng)，難以準(zhǔn)確的到達(dá)所需的阻值；6、實(shí)驗(yàn)所給元器件數(shù)目有限，精確也有一定限度。5.4 實(shí)驗(yàn)過程中的故障、及排除1、首次調(diào)試時(shí)，LM324兩端加 12v 電壓，結(jié)果發(fā)熱很嚴(yán)重。通過檢查焊接電路，發(fā)現(xiàn)兩端連接電源的引腳連接錯(cuò)誤。調(diào)整好引腳后，通電時(shí)不在嚴(yán)重發(fā)熱 。2、調(diào)試時(shí)沒有波形出現(xiàn)。用萬用表 測量各個(gè)結(jié)點(diǎn)是否有電流通過，以便檢查電路連接是否正常。3、調(diào)節(jié)電位器時(shí)，波形的沒有任何變化?？赡苁请娢黄鞯倪B接也可能是電位器本身無法調(diào)節(jié)。有問題，結(jié)論與心得1.實(shí)現(xiàn)本次實(shí)驗(yàn)的不唯一，但相較而言，方案一所用的元器件最少，提高了實(shí)驗(yàn)電路的性，且實(shí)驗(yàn)的調(diào)節(jié)也很簡單，做到了節(jié)約、簡便、迅速的基本要求。2.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)為了便于調(diào)節(jié)參數(shù)，選用了較多的電位器，實(shí)際上有的電位器可以用定值電阻代替而不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。3. 方波的輸出幅度約等于電源電壓+Vcc.三角波的輸出幅度不