模電數(shù)電課程設(shè)計

1、合肥經(jīng)濟(jì)技師職業(yè)學(xué)院模數(shù)課程設(shè)計專業(yè)名稱：應(yīng)用電子學(xué)生班級：10應(yīng)電班學(xué)生姓名：張東學(xué)生學(xué)號1015012第一章設(shè)計的目的及任務(wù)1.1 設(shè)計目的1.11 掌握電子系統(tǒng)的一般設(shè)計方法1.12 掌握模擬IC器件的應(yīng)用1.13 培養(yǎng)綜合應(yīng)用所學(xué)知識來指導(dǎo)實踐的能力1.14 掌握常用元器件的識別和測試1.15 熟悉常用儀表，了解電路調(diào)試的基本方法1.16 設(shè)計任務(wù)設(shè)計方波三角波正弦波函數(shù)信號發(fā)生器1.17 課程設(shè)計的要求及技術(shù)指標(biāo)1.31 設(shè)計、組裝、調(diào)試函數(shù)發(fā)生器1.32 輸出波形：正弦波、方波、三角波；1.33 頻率范圍：在100Hz1KHz1KHz-10KHz范圍內(nèi)可調(diào)；1.34 輸出電壓：方波

2、UPP024V,三角波UP-P=6V,正弓玄波UP-P=1V;方波tr小于1uS。第二章函數(shù)發(fā)生器的總方案及原理框圖2.1 原理框圖圖2-12.2 函數(shù)發(fā)生器的總方案函數(shù)發(fā)生器一般是指能自動產(chǎn)生正弦波、三角波、方波及鋸齒波、階梯波等電壓波形的電路或儀器。根據(jù)用途不同，有產(chǎn)生三種或多種波形的函數(shù)發(fā)生器，使用的器件可以是分立器件，也可以采用集成電路。為進(jìn)一步掌握電路的基本理論及實驗調(diào)試技術(shù)，本課題采用由集成運算放大器與晶體管差分放大器共同組成的方波一三角波一正弦波函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計方法。產(chǎn)生正弦波、方波、三角波的方案有多種，如首先產(chǎn)生正弦波，然后通過整形電路將正弦波變換成方波，再由積分電路將方波變成

3、三角波；也可以首先產(chǎn)生三角波方波，再將三角波變成正弦波或?qū)⒎讲ㄗ兂烧也ǖ鹊取１菊n題采用先產(chǎn)生方波三角波，再將三角波變換成正弦波的電路設(shè)計方法，本課題中函數(shù)發(fā)生器電路組成如下所示：由比較器和積分器組成方波三角波產(chǎn)生電路，比較器輸出的方波經(jīng)積分器得到三角波，三角波到正弦波的變換電路主要由差分放大器來完成。差分放大器具有工作點穩(wěn)定，輸入阻抗高，抗干擾能力較強(qiáng)等優(yōu)點。特別是作為直流放大器時，可以有效地抑制零點漂移，因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波。波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性曲線的非線性。第三章單元電路設(shè)計3.1方波發(fā)生電路的工作原理此電路由反相輸入的滯回比較器和RC電路組成。RC回路

4、既作為延遲環(huán)節(jié)，又作為反饋網(wǎng)絡(luò)，通過RC充、放電實現(xiàn)輸出狀態(tài)的自動轉(zhuǎn)換。設(shè)某一時刻輸出電壓Uo=+Uz則同相輸入端電位Up=+UTUo通過R3對電容C正向充電，如圖中實線箭頭所示。反相輸入端電位n隨時間t的增長而逐漸增高，當(dāng)t趨于無窮時，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Up從+Ut躍變?yōu)?Ut。隨后，Uo又通過R3對電容C反向充電，如圖中虛線箭頭所示。Un隨時間逐漸增長而減低，當(dāng)t趨于無窮大時，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,電容又開始正相充電。上述過程周而復(fù)始，電路產(chǎn)生了

5、自激振蕩。方波-三角波轉(zhuǎn)換電路的工作原理B3-609Ohm/3KChmRn2R41 OC k OMrr /I圖3-2所示的電路能自動產(chǎn)生方波一三角波。電路工作原理若下：若a點斷開，運放A1與R1、R2及R3RP3組織成比較器，R1成為平衡電阻，運放的反相端接基準(zhǔn)電壓，及U_=0,同相端接輸入電壓Uia；比較器的輸出Uo1的高電平等于正電源電壓+Vcc,低電平等于負(fù)電源電壓一VEE(|+Vcc|=|一VEE|),當(dāng)比較器的U+=U-=0時，比較器翻轉(zhuǎn)，輸出U01從高電平+Vcc跳到低電平一VEE或從低電平一VEEB到高電平+Vcco設(shè)U01=+Vcq則(3-2-1)式子中，RP1指的是電位器(以

6、下同)將上式整理，得比較器翻轉(zhuǎn)的下門限電位(3-2-2)若Uo1=-VEE則比較器翻轉(zhuǎn)的上門線電位比較器的門限寬度(3-2-4)由式子(3-2-1)(3-2-4)可以得到比較器的電壓傳輸特性，如圖所示圖3-3a點斷開后，運放A2與R4RP3C2、及R5組成反相積分器，其輸入信號為方波U01,則積分器的輸出(3-2-5)當(dāng)U01=+Vcc時，(3-2-6)當(dāng)U01=-Vcc時，(3-2-7)可見積分器輸入方波時，輸出是一個上升速率與下降速率相等的三角波，其波形如圖所示。圖3-4方波一三角波波形當(dāng)a點閉合，即比較器與積分器首尾相連，形成閉環(huán)電路，則自動產(chǎn)生方波三角波。三角波的幅度為(3-2-8)波

7、波一三角波的頻率(3-2-9)由式子(3-8)及(3-9)可以得出以下結(jié)論：1 .電位器RP2在調(diào)整方波一三角波的輸出頻率時，一般不會影響輸出波形的幅度。若要求輸出頻率的范圍比較寬，則可用C2改變頻率的范圍，RP2實現(xiàn)頻率微調(diào)。2 .方波的輸出幅度約等于電源電壓+Vcc。三角波的輸出幅度不超過電源電壓+Vcco電位器RP1可以實現(xiàn)幅度微調(diào)，但會影響方波一三角波的頻率。差分放大器的恒定電流；溫度的電壓當(dāng)量，當(dāng)室溫為250c時，U存26mV如果Uid為三角波，設(shè)表達(dá)式為(3-3-3)式中Um三角波的幅度；T三角波的周期。3.4.1方波-三角波部分運放A1與A2用741,因為方波的幅度接近電源電壓+

8、VCC=+12V,-VEE=-12V.比較器A1與積分器A2的元件參數(shù)計算如下。由式(3-8)得,則R3+RP1=40K,取,RP1為47KQ的電位器。平衡電阻R1=R2/(R3+RP1)=8k,取R1=8.2KQ由式(3-2-9)得即R4+RP2=(R3+RP1)/(4FC2R2)當(dāng)100Hz<f01kHz時，取C2=0.1uF,WJ10KQ<R4+RP2<100K,取R4=1k,RP2=100k。當(dāng)1kHz&f&10kH時，取C1=0.01uF以實現(xiàn)頻率波段的轉(zhuǎn)換，R4及RP2的取值不變。取平衡電阻R5=10KQ。8 .方波-三角波仿真9 .2.2三角波種

9、正弦波失真4.3調(diào)試中的注意事項為了保證效果，必須減小測量誤差，提高測量精度。為此，需注意以下幾點：八、（1） 正確使用測量儀器的接地端（ 2）測量電壓所用儀器的輸入端阻抗必須遠(yuǎn)大于被測處的等效阻抗。因為，若測量儀器輸入阻抗小，則在測量時會引起分流給測量結(jié)果帶來很大的誤差。（ 3）儀器的帶寬必須大于被測電路的帶寬。（4）用同一臺測量儀進(jìn)行測量進(jìn)，測量點不同，儀器內(nèi)阻引起的誤差大小將不同。（ 5）調(diào)試過程中，不但要認(rèn)真觀察和測量，還要記錄。記錄的內(nèi)容包括實驗條件，觀察的現(xiàn)象，測量的數(shù)據(jù)，波形和相位關(guān)系等。只有有了大量的可靠實驗記錄并與理論結(jié)果加以比較，才能發(fā)現(xiàn)電路設(shè)計上的問題，完善設(shè)計方案。（

10、6）調(diào)試時出現(xiàn)故障，要認(rèn)真查找故障原因，切不可一遇故障解決不了的問題就拆掉線路重新安裝。因為重新安裝的線路仍可能存在各種問題。我們應(yīng)該認(rèn)真檢查。調(diào)試結(jié)果是否正確，在很大程度上受測量正確與否和測量精度的影響。第五章課程設(shè)計總結(jié)該設(shè)計電路通過先產(chǎn)生方波-三角波，最終艱難而曲折的把簡易信號發(fā)生器設(shè)計了出來該設(shè)計電路的優(yōu)點是輸出波形的頻率和幅度都連續(xù)可調(diào)。缺點是在調(diào)節(jié)頻率的過程中正弦波的幅度會有所改變，而且波形的穩(wěn)定度和失真度都會有很大的變化，這也就增加了電路調(diào)節(jié)的難度，在制成PCB®后才突然醒悟在比較器部分應(yīng)該接入一個加速電容C,用來加速比較器的翻轉(zhuǎn)。因此而留下了很多遺憾。總之，由于知識的有限，仿真結(jié)果不可避免的和設(shè)計要求產(chǎn)生了一定的偏差。通過對函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計，我學(xué)到了很多的知識，一方面，我掌握了常用元件的識別和測試方法；熟