多種波形發(fā)生器

1、江蘇大學(xué)模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告2013-2014學(xué)年： 第一學(xué)期 指導(dǎo)教師: 楊 建 寧 學(xué) 院: 電氣信息工程學(xué)院 班 級(jí): 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 小組成員 ： 日期 ： 2013年12月波形要過(guò)一段時(shí)間才能正確顯示。課題名稱：多用波形發(fā)生器目 錄一、課程目的二、設(shè)計(jì)內(nèi)容、要求三、設(shè)計(jì)方案四、電路的設(shè)計(jì)及波形分析5、 元器件6、 方案優(yōu)缺點(diǎn)7、 心得體會(huì)8、 參考文獻(xiàn)1 課程目的 1、培養(yǎng)學(xué)生查閱資料的能力 2、培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力 3、培養(yǎng)學(xué)生綜合設(shè)計(jì)和實(shí)踐能力 4、培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)精神 5、培養(yǎng)學(xué)生市場(chǎng)素質(zhì) 6、培養(yǎng)學(xué)生撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告的能力二設(shè)計(jì)內(nèi)容、要求1、任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)多種

2、波形發(fā)生器。2、要求 1）輸出的各種波形工作頻率范圍0.02 Hz20 kHz連續(xù)可調(diào)； 2）正弦波幅值l0V，失真度小于2； 3）方波幅值l0V； 4）三角波峰一峰值20V；各種輸出波形幅值均連續(xù)可調(diào)；三設(shè)計(jì)方案 1）設(shè)計(jì)思路 波形產(chǎn)生電路通?？刹捎枚喾N不同電路形式和元器件獲得所要求的波形信號(hào)輸出。波形產(chǎn)生電路的關(guān)鍵部分是振蕩器，而設(shè)計(jì)振蕩器電路的關(guān)鍵是選擇有源器件，確定振蕩器電路的形式以及確定元件參數(shù)值等。具體設(shè)計(jì)可參考以下思路。 用正弦波振蕩器產(chǎn)生正弦波輸出，正弦波信號(hào)通過(guò)變換電路得方波輸出（例如用過(guò)零電壓比較器），用積分電路將方波變換成三角波或鋸齒波輸出； 利用多諧振蕩器產(chǎn)生方波信號(hào)輸

3、出，用積分電路將方波變換成三角波輸出，用折線近似法將三角波變換成正弦波輸出； 用多諧振蕩器產(chǎn)生方波輸出，方波經(jīng)濾波電路可得正弦波輸出，方波經(jīng)積分電路可得三角波輸出； 2）設(shè)計(jì)方案 此次，多種波形發(fā)生器的實(shí)驗(yàn)，從設(shè)計(jì)思路可以看出，主要用到了正弦波振蕩器，過(guò)零電壓比較器，積分電路等?；诒緦W(xué)期我們已經(jīng)掌握的模擬電路課程的知識(shí)。我采用了如下設(shè)計(jì)方案：1. 用正弦波振蕩器產(chǎn)生正弦波輸出，其中的選頻網(wǎng)絡(luò)可以調(diào)整輸出波形的頻率。2. 用過(guò)零電壓比較器使正弦波信號(hào)通過(guò)變換電路得方波輸出。3. 用積分電路將方波變換成三角波輸出。4.用積分電路將方波變換成鋸齒波從而得到能發(fā)出三種波形的波形發(fā)生器。 2）原理框圖

4、 多種波形發(fā)生器原理框圖如圖1所示。 文氏橋振蕩器(RC串并聯(lián)正弦波振蕩器)產(chǎn)生正弦波輸出，其主要特點(diǎn)是采用RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)作為選頻和反饋網(wǎng)絡(luò)，其振蕩頻率f0=l/(2RC)，改變RC的數(shù)值，可得到不同頻率的正弦波信號(hào)輸出。用集成運(yùn)放構(gòu)成電壓比較器，將正弦波信號(hào)變換成方波信號(hào)輸出。用運(yùn)放構(gòu)成積分電路，將方波信號(hào)變換成三角波信號(hào)輸出。 方波鋸齒波四電路的設(shè)計(jì)及波形分析 RC正弦波振蕩電路由兩部分組成：其中一部分為放大電路；另一部分為選頻網(wǎng)絡(luò)，以達(dá)到輸出的各種波形工作頻率范圍0.02 Hz20 kHz連續(xù)可調(diào)的目的。其原理圖如下：圖中，左邊框中的內(nèi)容為選頻網(wǎng)絡(luò)，右邊框中的內(nèi)容為放大電路。文氏橋正弦波

5、發(fā)生器是由集成運(yùn)放和文氏橋反饋電路組成的。圖中，C1,R3和C2,R4是文氏橋的兩臂，構(gòu)成正反饋電路；電阻R1和R2構(gòu)成負(fù)反饋電路；振蕩條件由兩個(gè)反饋電路的參數(shù)決定。文氏橋正弦波發(fā)生器用來(lái)產(chǎn)生低頻正弦信號(hào)。為便于起振，要適當(dāng)削弱負(fù)反饋，即R1比理論值略大些或R2比理論值略小些?？紤]到輸出正弦波的穩(wěn)定，在文氏電橋振蕩器電路中增加了穩(wěn)壓的部分，以達(dá)到輸出正弦波穩(wěn)定的作用。其穩(wěn)壓的工作原理如下：1） 當(dāng)6端即輸出端的輸出電壓增大時(shí)，由于二極管的單向?qū)щ娦院蛯?dǎo)電后鉗位的特點(diǎn)，輸出端電壓增加便會(huì)導(dǎo)致2端即反相輸入端的電壓的增加，使V3-V2的值減小，從而使輸出適當(dāng)?shù)淖冃?，以達(dá)到穩(wěn)壓的目的。2） 同理，當(dāng)

6、6端即輸出端的輸出電壓減小時(shí)，由于二極管的單向?qū)щ娦院蛯?dǎo)電后鉗位的特點(diǎn)，輸出端電壓減小便會(huì)導(dǎo)致2端即反相輸入端的電壓的減小，使V3-V2的值增加，從而使輸出適當(dāng)?shù)脑黾?，以達(dá)到穩(wěn)壓的目的。根據(jù)式：。于是我想到用可變電阻代替原來(lái)的定值電阻，通過(guò)改變電阻的阻值，使頻率能在一定范圍內(nèi)連續(xù)可變。正弦波仿真電路正弦波仿真波形 將交流變?yōu)橹绷?，可以通過(guò)電容濾波電路，其原理與基本RC低通濾波網(wǎng)絡(luò)相同。直流電源仿真電路 直流電源仿真波形將正弦波轉(zhuǎn)化為方波，可以通過(guò)過(guò)零電壓比較器實(shí)現(xiàn)正弦波轉(zhuǎn)換成方波仿真電路正弦波轉(zhuǎn)換成方波仿真波形方波轉(zhuǎn)化為三角波可以通過(guò)積分運(yùn)算電路來(lái)完成。其原理如下：方波轉(zhuǎn)換成三角波仿真電路方波

7、轉(zhuǎn)換成三角波仿真波方波轉(zhuǎn)化為鋸齒波的原理與轉(zhuǎn)化三角波相似，只是電容器的充、放電的時(shí)間常數(shù)不相等，積分電路的輸出信號(hào)就為鋸齒波。鋸齒波仿真電路鋸齒波仿真波形仿真總電路仿真總波形Xsc1波形（正弦波和方波）Xsc2波形（直流電源和三角波）Xsc4波形（鋸齒波）5 元器件電感，電容，電阻，滑動(dòng)變阻器，運(yùn)放，三極管，穩(wěn)壓管，二極管等若干個(gè)，交流電源6 方案優(yōu)缺點(diǎn) 電路結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，采用常見(jiàn)器件，可進(jìn)行調(diào)節(jié)，與書(shū)本知識(shí)緊密結(jié)合。較高頻率波形無(wú)法產(chǎn)生。七心得體會(huì) 通過(guò)對(duì)多種波形發(fā)生器的設(shè)計(jì)，我把理論聯(lián)系到實(shí)際，把這個(gè)學(xué)期所學(xué)的模擬電路的知識(shí)和數(shù)字電路的知識(shí)真正在實(shí)踐中聯(lián)系起來(lái)。而且通過(guò)對(duì)此課程的設(shè)計(jì)，我不但知道了以前不知道的理論知識(shí)，而且也鞏固了以前知道的知識(shí)。最重要的是在實(shí)踐中理解了書(shū)本上的知識(shí)，明白了學(xué)以致用的真諦。也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。他是為了教會(huì)我們?nèi)绾芜\(yùn)用所學(xué)的知識(shí)去解決實(shí)際的問(wèn)題，提高我們的動(dòng)手能力。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我感覺(jué)調(diào)試部分是最難的，因?yàn)槔碚撚?jì)算的值在實(shí)際當(dāng)中并不一定是最佳參數(shù)，我們必須通過(guò)觀察效果來(lái)改變參數(shù)的數(shù)值以期達(dá)到最好。而參數(shù)的調(diào)試