基于LM324的方波、三角波、正弦波發(fā)生器(共16頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 課程設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書題 目： 方波、三角波、正弦波發(fā)生器 院 （系）： 專 業(yè)： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 2012年 12 月 5 日專心-專注-專業(yè)摘 要本文通過(guò)介紹一種電路的連接，實(shí)現(xiàn)函數(shù)發(fā)生器的基本功能。將其接入電源，并通過(guò)在顯示器上觀察波形及數(shù)據(jù)，得到結(jié)果。電壓比較器實(shí)現(xiàn)方波的輸出，又連接積分器得到三角波，并通過(guò)差分放大器電路得到正弦波，得到想要的信號(hào)。NI Multisim 軟件結(jié)合了直觀的捕捉和功能強(qiáng)大的仿真，能過(guò)快速、輕松、高效地對(duì)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。憑借NI Multisim ，你可以立即創(chuàng)建具有完整組件庫(kù)的電路圖，并利用0工業(yè)

2、標(biāo)準(zhǔn)SPICE模擬器模仿電路行為。本設(shè)計(jì)就是利用Multisim軟件進(jìn)行電路圖的繪制并進(jìn)行仿真。關(guān)鍵詞：電源、波形、比較器、積分器、MultisimAbstractThis paper introduces a circuit connection, to achieve the basic functions of function generator. Their access to power, and through the display of waveform and data, and get the result.A voltage comparator to achieve

3、a square wave output, in turn connected integrator triangle wave, and through the triangle wave - sine wave conversion circuit to see the sine wave, the desired signal. NI Multisim software combines intuitive capture and powerful simulation, an quickly, easily, efficiently for circuit design and ver

4、ification. With NI Multisim, you can immediately create a complete component library circuitdiagram, and the use of 0 industry standard SPICE simulator to mimic circuit behavior. This design is the use of Multisim software in circuit diagram and carry out simulationKey words: power, waveform, compar

5、ator, an integrator, a converter circuit, Multisim目 錄1 設(shè)計(jì)任務(wù)-1 1.1 電路設(shè)計(jì)任務(wù)-1 1.2 電路設(shè)計(jì)要求-12正弦波、方波發(fā)生器的組成-1 2.1 原理框圖-1 2.2 原理分析-1 2.3 放大器功能及管腳圖-23 系統(tǒng)中各模塊設(shè)計(jì)-23.1方波-三角波-正弦波-23.1.1方波形仿真圖-43.1.2三角波仿真電路圖以及仿真圖-43.1.3正弦波仿真圖-63.1.4實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)電路圖-63.1.5實(shí)驗(yàn)電路PCB圖-73.1.6參數(shù)設(shè)計(jì)-73.2元器件型號(hào)-9 4 電路調(diào)試-104.1 安裝正弦波、方波發(fā)生器- -13 4.2調(diào)試正

6、弦波、方波發(fā)生器-13 4.3調(diào)試結(jié)果展示-13 4.3.1方波實(shí)驗(yàn)波形圖-11 4.3.2三角波實(shí)驗(yàn)波形圖-11 4.3.3正弦波實(shí)驗(yàn)波形圖-12 4.3.4實(shí)際電路圖及實(shí)物圖展示-124.4性能指標(biāo)測(cè)量與誤差分析-13 5 實(shí)驗(yàn)總結(jié)-13謝辭、參考文獻(xiàn)-14一 設(shè)計(jì)任務(wù)1.1 任務(wù)設(shè)計(jì)制作一個(gè)方波-三角波-正弦波發(fā)生器。1.2 要求輸出波形頻率范圍為0.02Hz20kHz且連續(xù)可調(diào)；正弦波幅值為±2V；方波幅值為2V；可調(diào)。三角波峰-峰值為2V，占空比二方波-三角波-正弦波發(fā)生器的組成2.1原理框圖2.2原理分析 函數(shù)發(fā)生器一般是指能自動(dòng)產(chǎn)生方波、三角波、正弦波及鋸齒波、階梯波等

7、電壓波形的電路或儀器。產(chǎn)生方波、三角波、正波，再通過(guò)方波轉(zhuǎn)換為三角波，最后通過(guò)差分放大器將三角波轉(zhuǎn)換為正弦波。弦波的方案有多種，本課題介紹先產(chǎn)生方波-三角波，再將三角波變換成正弦波的電路設(shè)計(jì)方法。由R、C振蕩電路、比較器產(chǎn)生方波，再通過(guò)方波轉(zhuǎn)換為三角波，最后通過(guò)差分放大器將三角波轉(zhuǎn)換為正弦波。LM324系列運(yùn)算放大器是價(jià)格便宜的帶差動(dòng)輸入功能的四運(yùn)算放大器，可工作在單電源下，電壓范圍是3.0V-32V或+16V.典型值為+12V，本設(shè)計(jì)采用典型值。2.3放大器功能及管腳圖 LM324引腳圖（管腳圖）三 系統(tǒng)中各模塊設(shè)計(jì)3.1 方波-三角波-正弦波 由模電知識(shí)我們知道，將一組矩形波經(jīng)積分電路會(huì)得

8、到良好的三角波，所以本設(shè)計(jì)采用前置矩形波發(fā)生電路，然后對(duì)所得到的矩形波進(jìn)行積分電路積分，最后輸出三角波。矩形波發(fā)生電路實(shí)際是由一個(gè)滯回比較器和一個(gè)RC充放電回路組成，如圖一所示。 圖：電路仿真原理圖 其中R1、R10與集成運(yùn)放組成滯回比較器，電阻R4和電容C組成充放電回路，穩(wěn)壓管D3、D4和電阻R3的作用是鉗位，將滯回比較器輸出電壓穩(wěn)定在正負(fù)Uz。在方波發(fā)生電路中，利用二極管的單項(xiàng)導(dǎo)電性是電容正向和反向充電的通路不同，從而使它們時(shí)間常數(shù)不同，即可以改變輸出電壓的占空比，再經(jīng)過(guò)積分就可以得到占空比可調(diào)的三角波，如圖所示，圖中電位器和兩個(gè)二極管的作用是將電容和放電的回路分開，調(diào)節(jié)充電和放電兩個(gè)時(shí)間

9、常數(shù)的比例。如果將電位器向下滑動(dòng)，則充電時(shí)間常數(shù)減小，放電時(shí)間常數(shù)增大，于是輸出端為高電平的時(shí)間縮短，低電平的時(shí)間增長(zhǎng)。將上述的矩形波發(fā)生電路的輸出端與積分電路的輸入端連接即可得到占空比可調(diào)的的三角波發(fā)生電路。 3.1.1下圖為方波仿真圖： 將方波發(fā)生電路和積分電路連接起來(lái)就可以將方波轉(zhuǎn)換為占空比可調(diào)的三角波。3.1.2三角波仿真電路圖以及得出的三角波形仿真圖： 3.1.3正弦波波形仿真圖實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)電路圖及實(shí)驗(yàn)PCB電路圖： 3.1.6參數(shù)設(shè)計(jì)（1）輸出幅度 由圖可知，穩(wěn)壓管兩端電壓為UZ，積分電路的輸出電壓Uo往正方向線性 增長(zhǎng)，此時(shí)U+也隨著增長(zhǎng)，當(dāng)增長(zhǎng)至U+=U-=0時(shí)，滯回比較器的輸出電

10、壓UO1發(fā)生跳變，而發(fā)生跳變時(shí)的UO值是使三角波的最大值Uom。將條件UO1=-UZ,U+=0和Uo=Uom代入下式可得： 0=(-Uz)+Uom 可解的三角波的輸出幅度為:Uom=Uz(2)占空比 當(dāng)忽略二極管的導(dǎo)通電阻時(shí)經(jīng)分析可知：T1=(R6+R10)C(1+)T2=(R6+R9)C(1+)輸出波形的震蕩周期為： T=T1+T2=(2R6+R8)C(1+)占空比為： D=取R1=R2=1K，限流電阻R3=5K輸出波形的震蕩周期為： T=T1+T2=(2R6+R8)C(1+)當(dāng)0.02hz<<F<<20hz時(shí)，取C1=1uf，R4=0.01K，R5為100K3.2元

11、器件型號(hào)采用下圖所示電路，其中運(yùn)算放大器A1和A2用LM324，穩(wěn)壓管用IN4735，因?yàn)?，輸出波形幅度有電位器R7調(diào)節(jié)，所以可使供電電源VCC=12V,VEE=-12V四 電路調(diào)試4.1安裝方波-三角波-正弦波發(fā)生器電路1. 把一塊LM324集成塊插入面包板，注意布局；2. 分別把各電阻放入適當(dāng)位置，還要注意阻值的大??；3. 按圖接線，注意直流源的正負(fù)及接地端。4.2調(diào)試方波-三角波-正弦波發(fā)生器電路1. 接入電源后，用示波器進(jìn)行雙蹤觀察；2. 調(diào)節(jié)R7，使三角波的幅值滿足指標(biāo)要求；3. 調(diào)節(jié)R5，微調(diào)波形的頻率；4. 觀察示波器，使各指標(biāo)達(dá)到；注意：電路先產(chǎn)生方波，經(jīng)過(guò)積分電路再產(chǎn)生三角波

12、，所以可以先安裝方波發(fā)生器，再安裝積分電路，需要注意的是，安裝電位器之前，要先將其調(diào)整到設(shè)計(jì)值，否則可能會(huì)不起振。安裝電位器的時(shí)候要注意三個(gè)管腳的接入。調(diào)節(jié)電位器R5可以調(diào)節(jié)三角波的占空比，雖然頻率會(huì)同時(shí)改變，但改變的不大。微調(diào)R5時(shí)輸出頻率在對(duì)應(yīng)波段內(nèi)連續(xù)可變。調(diào)節(jié)R7可以調(diào)節(jié)輸出波的幅值，使三角波的幅度滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。 經(jīng)面包板調(diào)試沒有問(wèn)題后在用DXP2008畫好PCB，再把電路板做出來(lái)，安裝、調(diào)試、測(cè)試及記錄數(shù)據(jù)等等即可。4.3調(diào)試結(jié)果展示 4.3.1圖1 為方波結(jié)果展示 圖1 4.3.2圖2 是三角波結(jié)果展示圖2 4.3.3圖3 是正弦波結(jié)果展示圖34.3.4實(shí)物圖展示4.4性能指標(biāo)

13、測(cè)量與誤差分析波形不穩(wěn)定時(shí)，可能是電路在安裝的時(shí)候接觸不良，可加固焊點(diǎn)。如果電源不穩(wěn)定，紋波過(guò)大，則可加旁路電容使波形穩(wěn)定方波的上升時(shí)間主要受放大器轉(zhuǎn)換速率的限制，如果輸出頻率太高，可介入加速電容，一般加速電容取幾十皮法。 實(shí)驗(yàn)總結(jié) 這次課程設(shè)計(jì)讓我感觸頗深。從選擇這個(gè)課題后，我在設(shè)計(jì)、焊接、調(diào)試等過(guò)程中就遇到各種各樣的問(wèn)題，為解決這些問(wèn)題，我們利用各種途徑查找資料。 首先遇到課設(shè)要求出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，我進(jìn)行各種嘗試，各種設(shè)計(jì)方案，最先做的板子不符合課設(shè)要求，調(diào)試的不理想，最后，在同學(xué)的幫助下，最后把電路圖改了，最終成功完成了這次課設(shè)，在遇到問(wèn)題的時(shí)候不再是放棄，而是積極想辦法解決，在這點(diǎn)我覺得我進(jìn)

14、步了。 其次是在焊接過(guò)程，在沒有想好走線的時(shí)候就盲目動(dòng)手焊接，結(jié)果造成短路，吸取第一次教訓(xùn)，第二塊板子在我們的布局下順利焊接完了，在這個(gè)過(guò)程中，可以看出我們做事情還是毛毛躁躁的，沒有縝密的計(jì)劃就動(dòng)手，不過(guò)我們還是很有耐心的把第二塊板子焊完了。結(jié)果令我很興奮，調(diào)試出了較好的波形。 經(jīng)過(guò)這次課設(shè)讓我對(duì)低頻電子線路有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，在設(shè)計(jì)方面掌握了以前書上沒有的知識(shí)，在電路焊接方面也有了提升，懂得怎樣走線，怎樣焊接，以及學(xué)會(huì)了處理焊接過(guò)程中遇到的一些問(wèn)題?？傊?，這次課設(shè)讓我從理論上，動(dòng)手能力上都有了一定的提高。謝 辭通過(guò)認(rèn)真完成本次課程設(shè)計(jì)，使得我加強(qiáng)了對(duì)相關(guān)高頻電子電路、模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子電路理論知識(shí)的理解和認(rèn)知。對(duì)于高頻電子電路方面，對(duì)信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)有了實(shí)際應(yīng)用的理解，通過(guò)親自動(dòng)手調(diào)試實(shí)際電路，加大了對(duì)這方面知識(shí)的掌握度。對(duì)于模擬電子技術(shù)方面，尤其是在A/D和D/A的知識(shí)方面，又有了進(jìn)一步的深刻認(rèn)知。對(duì)于數(shù)字電路方面，加強(qiáng)了對(duì)基本的門電路的互相轉(zhuǎn)化實(shí)際應(yīng)用能力，深刻了解了lm324n芯片，并根據(jù)實(shí)際應(yīng)用于實(shí)踐中。在此過(guò)程中，我收獲的不僅僅是知識(shí)，也收獲了與人合作和互相討論之間帶來(lái)的高效率。借此，我也特別感