項目三信號發(fā)生器設計與制作ppt課件

1、模擬電子技術與運用常州機電技術學院電氣工程系錢金法常州機電職業(yè)技術學院 模擬電子技術與運用模擬電子技術與運用工程一 電子工藝根底訓練工程二 放大電路的裝配與調試工程三 信號發(fā)生器設計與制造工程四 直流穩(wěn)壓電源裝配與調試附錄一 半導體器件命名附錄二 仿真軟件的運用工程三 信號發(fā)生器設計與制造常州機電職業(yè)技術學院 模擬電子技術與運用模塊一 RC震蕩器的裝配與調試模塊二 LC振蕩騎的裝配與調試模塊三 集成函數(shù)發(fā)生器的運用常州機電職業(yè)技術學院 模擬電子技術與運用 工程三 信號發(fā)生器設計與制造一、學習目的終極目的：可以根據要求利用分立元件或集成芯片完成一個簡單的信號發(fā)生器設計與制造促成目的：1掌握波形發(fā)

2、生器的電路組成及性能分析2能運用分立元件及集成芯片設計簡單的信號發(fā)生器3會根據原理圖安裝調試信號發(fā)生器常州機電職業(yè)技術學院 模擬電子技術與運用二、任務義務1完成利用分立元件組裝RC振蕩器并進展調試2完成利用分立元件組裝LC振蕩器并進展調試3利用ICL8038組裝簡易信號發(fā)生器并進展調試常州機電職業(yè)技術學院 模擬電子技術與運用模塊一 RC震蕩器的裝配與調試一、學習目的終極目的：能完成RC振蕩電路設計與制造。促成目的：1掌握RC振蕩電路的選頻特性。2能根據RC振蕩電路原理圖進展安裝調試。3能對RC振蕩電路進展分析和缺點診斷。常州機電職業(yè)技術學院 模擬電子技術與運用二、任務義務1根據圖3-1-1組裝

3、RC振蕩器。2調理RF，使電路起振，測試電路的振蕩頻率。3分析電路的任務原理。常州機電職業(yè)技術學院 模擬電子技術與運用圖3-1-1 常州機電職業(yè)技術學院 模擬電子技術與運用三、實際知識 信號產生電路分為正弦波振蕩電路和非正弦波振蕩電路，正弦波振蕩器是一種不需外加信號作用，可以輸出正弦信號的自激振蕩電路。正弦波振蕩電路又分為RC振蕩器、LC振蕩器、石英晶體振蕩器等。 1正弦波振蕩器的根本知識 1自激振蕩:一個放大電路通常在輸入端接上信號源的情況下才有信號輸出。假設輸入端不外接信號，電路仍有某一頻率的信號輸出，這種景象就是放大電路的自激振蕩。 常州機電職業(yè)技術學院 模擬電子技術與運用如左圖所示的框

4、圖與我們前面所講的負反響有點類似，不過其反響變成了正反響。圖中輸入信號為Xi，輸出信號為Xo，輸出信號經過反響電路F饋送回輸入端的信號為Xf，設法使 ，即它們大小相等、相位一樣，那么反響信號就可以完全替代外加輸入信號。這時，去掉輸入信號，用反響信號替代輸入信號，輸出信號的幅度仍堅持不變，放大器就變成自激振蕩器。常州機電職業(yè)技術學院 模擬電子技術與運用2振蕩條件:建立：必需具有選頻特性的正反響放大器。穩(wěn)定：靠非線性條件限制振蕩幅度。實踐上，當幅度足夠后，再增大Uo，將出現(xiàn)非線性失真(截止或飽和)，此時Au限制幅度繼續(xù)增長，直至AF=1最終到達平衡，獲得穩(wěn)幅振蕩。即，振蕩條件為： 1振幅平衡條件:

5、公式1即反響信號等于輸入信號常州機電職業(yè)技術學院 模擬電子技術與運用 2相位平衡條件: n = 0, 1, 2, 公式2 即反響信號與輸入信號同相，電路為正反響。當電路電源啟動瞬間和或有擾動或噪聲使電路輸入端有微小的增量，相當于一個初始信號，經過放大反響再放大再反響循環(huán)，振蕩由小大建立起來，尤其是其中特定o(由選頻網絡而定)的信號幅度最大。其它頻率被衰減。而從微弱信號逐漸增大，電路處于增幅。常州機電職業(yè)技術學院 模擬電子技術與運用 公式1 所表示的振幅平衡條件，是指振蕩電路已進入穩(wěn)態(tài)振蕩而言的，欲使振蕩電路能自行建立振蕩，就必需滿足的條件，故也稱為起振條件。這樣，在接通電源后，振蕩電路就有能夠

6、自行起振，或者自激，最后趨于穩(wěn)態(tài)平衡見以下圖所示。常州機電職業(yè)技術學院 模擬電子技術與運用2RC正弦振蕩器典型的RC振蕩器有文氏橋振蕩器和移相振蕩器。它們適于產生1Hz1MHz的低頻振蕩，頻率穩(wěn)定度約在10-210-3量級之間。1RC移相式振蕩器 1)RC移相選頻原理 RC電路具有超前移相或滯后移相兩種 aRC超前移相電路 bRC滯后移相電路 常州機電職業(yè)技術學院 模擬電子技術與運用在移相電路中，假設用其中一種移相電路作為反響網絡，至少需三節(jié)RC超前或滯后電路串接，才干相移180，由于一節(jié)RC電路最大相移不超越90。 2) RC移相式振蕩電路 RC移相式振蕩電路分為相位超前的RC移相式正弦波振

7、蕩電路和相位滯后的RC移相式正弦波振蕩電路. 圖3-1-2 RC移相式正弦波振蕩電路 常州機電職業(yè)技術學院 模擬電子技術與運用由于根本放大電路在很寬的頻率范圍內其 度 假設要求滿足振蕩相位條件，必需在RC移相網絡中也移相，故圖1的 RC移相式正弦波振蕩電路是采用三級RC超前移相電路組成的RC移相振蕩器。振蕩頻率 起振條件： 放大器A的電壓放大倍數(shù)： 頻率范圍： 幾赫數(shù)十千赫。RC 移相式振蕩電路具有構造簡單、經濟方便等優(yōu)點。其缺陷是選頻性能較差，頻率調理不方便，由于輸出幅度不夠穩(wěn)定，輸出波形較差，普通只用于振蕩頻率固定，穩(wěn)定性要求不高的場所。常州機電職業(yè)技術學院 模擬電子技術與運用 2 RC串

8、并聯(lián)式正弦波振蕩器(文氏橋振蕩器) RC串并聯(lián)式正弦波振蕩電路又稱為文氏橋正弦波振蕩電路。 1RC串并聯(lián)網絡的選頻特性 圖3-1-3串并聯(lián)網絡及其高低頻等效電路 a RC串并聯(lián)電路 b低頻等效電路 c高頻等效電路 0Fu .0f90-90RC 串并聯(lián)選頻網絡 式中: 0 = 1/RC當 = 0 時Fu= 1/3. = 0常州機電職業(yè)技術學院 模擬電子技術與運用常州機電職業(yè)技術學院 模擬電子技術與運用 2文氏橋正弦波振蕩電路 組成：文氏橋正弦波振蕩電路，其放大電路為同相比例電路反響網絡和選頻網絡由串并聯(lián)電路組成 如圖3-1-4所示A = 2nF = 0同相放大器常州機電職業(yè)技術學院 模擬電子技術

9、與運用電路：如圖3-1-5常州機電職業(yè)技術學院 模擬電子技術與運用振蕩頻率：振蕩條件：運用： Rf不該當太大，否那么方波會變成方波 常州機電職業(yè)技術學院 模擬電子技術與運用穩(wěn)幅措施：由于振蕩以后，振蕩器的振幅會不斷添加，由于受放大環(huán)節(jié)非線性區(qū)的限制，當輸出電壓的幅值增大到一定程度后，隨之減小(反之增大)，最終使=1，這就可以維持Uo的幅值根本不變。為使電 Au 為非線性，起振時，應使 Au 3，穩(wěn)幅后 Au = 3。常州機電職業(yè)技術學院 模擬電子技術與運用二極管穩(wěn)幅：如圖3-1-6所示8R1R2V1V2R38.2 k6.2 k22 k4.3 k0.01 F8.2 k12.4 k R2 8.1

10、k起振時信號小，二極管電阻大Au 1 + (R2+ R3)/R1 3R2 2R1 - R3起振后二極管電阻逐漸減小，Au 1 + R2/R1 = 3為使失真?。篟2 2R1f0 = 1.94 kHz常州機電職業(yè)技術學院 模擬電子技術與運用四、技藝訓練 1RC橋式振蕩器的仿真測試 1由運放替代圖1的兩級放大器如圖3-1-7所示，經過調理電位器2，使電路起振，并構成正弦波輸出； 2調理電位器1，察看輸出頻率的變化。 常州機電職業(yè)技術學院 模擬電子技術與運用圖3-1-7 RC振蕩器仿真測試常州機電職業(yè)技術學院 模擬電子技術與運用 2RC振蕩器的組裝與調試 以圖1為操作對象 (1)RC振蕩器的組裝 檢

11、測發(fā)放的一切元器件參數(shù)，作好記錄。利用多孔板安裝RC振蕩器電路。 (2)電路參數(shù)調試與調整 1RC串并聯(lián)網絡的幅頻特性丈量 將A和A，B和B斷開，在RC串并聯(lián)網絡的點加上有效值UA為用交流毫伏表丈量的正弦信號，改動信號頻率，在RC串并聯(lián)網絡的點處用毫伏表逐點測出相應的電壓B。將丈量結果填入表1中。留意，在丈量過程中，要堅持UA =不變。 常州機電職業(yè)技術學院 模擬電子技術與運用表3-1-1f (kHz) 0.010.11.0010.0100.0UA（v） 3333B（v） lg (f) 常州機電職業(yè)技術學院 模擬電子技術與運用 2振蕩器振蕩頻率fo的計算與丈量 接通RC串并聯(lián)網絡，并使電路起振

12、，用示波器觀測輸出電壓uo波形，調理Rf使振蕩器的輸出波形為最大且不失真的正弦波，用示波器測出振蕩頻率。將丈量結果填入表3-1-2中，計算出實際值并與實驗值相比較。改動RC的值，丈量器振蕩頻率， 將丈量結果填入表2中。常州機電職業(yè)技術學院 模擬電子技術與運用表3-1-2Uo波形(V)元件值C(uF)元件值R（）計算值fo（Hz）測量值f（Hz）相對誤差ffo常州機電職業(yè)技術學院 模擬電子技術與運用五、練習 設計一文氏橋正弦波振蕩電路，要求電路輸出頻率為1000HZ。常州機電職業(yè)技術學院 模擬電子技術與運用模塊二 LC振蕩騎的裝配與調試一、學習目的終極目的：利用分立元件完成振蕩電路設計與制造。促

13、成目的：1掌握RC、LC振蕩電路的選頻特性。2能根據原理圖設計出相應PCB。3能正確運用電子儀器對函數(shù)發(fā)生器進展性能目的調試。 常州機電職業(yè)技術學院 模擬電子技術與運用二、任務義務 1設計一電容三點式正弦信號發(fā)生器，輸出信號頻率為1MHz。 2對所設計的電路進展安裝調試。常州機電職業(yè)技術學院 模擬電子技術與運用三、實際知識 用LC并聯(lián)諧振回路作為選頻網絡的振蕩器稱為LC振蕩器，LC振蕩器根據反響電壓取出的方式不同，分為變壓反響式、電感和電容三點式三種。 類型：變壓器反響式 、 電感三點式、 電容三點式1、變壓器反響式 LC 振蕩電路LrC(1) LC 并聯(lián)回路的特性Is.L 的等效損耗電阻Z常

14、州機電職業(yè)技術學院 模擬電子技術與運用1. 諧振頻率 f02. 諧振阻抗 Z03. 回路質量因數(shù) Q 常州機電職業(yè)技術學院 模擬電子技術與運用4. 頻率特性0Z Z 0Q 大Q 小0f90-90Q 增大幅頻特性相頻特性常州機電職業(yè)技術學院 模擬電子技術與運用5. 并聯(lián)諧振的本質 電流諧振LuCr +iiLiC1) Z = Z0 呈純阻2)構成環(huán)流，大小是總電流的 Q 倍 ICILUI常州機電職業(yè)技術學院 模擬電子技術與運用常州機電職業(yè)技術學院 模擬電子技術與運用2變壓器反響式LC正弦波振蕩電路1 電路組成 變壓器反響的特點是用變壓器的初級或次級繞組與電容C構成LC選頻網絡。 振蕩信號的輸出和反

15、響信號的傳送都是靠變壓器耦合完成的。 圖3-2-1所示電路為變壓器反響式LC正弦波振蕩器的根本電路， 它由放大電路、 LC選頻網絡和變壓器反響電路三部分組成。 2變壓器反響式振蕩電路振蕩條件與頻率 如圖3-2-1LC+VCCVRERB1RB2CECB滿足相位平衡條件常州機電職業(yè)技術學院 模擬電子技術與運用常州機電職業(yè)技術學院 模擬電子技術與運用3電路特點 變壓器反響式振蕩電路的特點是電路構造簡單，容易起振，改動電容大小可方便地調理振蕩頻率。在運用時要特別留意線圈L2的極性，否那么沒有正反響，無法振蕩。常州機電職業(yè)技術學院 模擬電子技術與運用3電感和電容三點式LC振蕩器 把并聯(lián)LC回路中的C或L

16、分成兩個，那么LC回路就有三個端點。把這三個端點分別與三極管的三個極相連，就構成了LC三點式正弦波發(fā)生電路。它們又分為電感三點式和電容三點式兩類。如圖3-2-2 (a)電感三點式 (b)電容三點式常州機電職業(yè)技術學院 模擬電子技術與運用1電感三點式電感反響式 1電路組成 電感反響式LC正弦波振蕩電路如圖3-2-2a所示， 由于反響電壓取自電感N1上的電壓， 故而得名。 三極管放大電路接成共發(fā)射極方式， 交流時并聯(lián)諧振回路的三個端點相當于分別與晶體管的三個電極相連， 所以又稱為電感三點式振蕩電路 。 2振蕩條件及頻率 用瞬時極性法判別相位條件，反響為正反響，滿足振蕩的相位條件。振蕩的幅值條件可以

17、經過調整放大電路的放大倍數(shù)Au和L2上的反響量來實現(xiàn)。 常州機電職業(yè)技術學院 模擬電子技術與運用該電路的振蕩頻率根本上由LC并聯(lián)諧振回路決議： 式中M為線圈L1與L2的互感假設要滿足起振條件，管子的值應選得大些，普通有式中， R為包括其他折合電阻在內的諧振回路總損耗電阻。 實踐上并不常按 公式去挑選管子，只需適中選取L2/L1的數(shù)值， 即改動線圈抽頭的位置就可以使電路起振，普通取反響線圈的匝數(shù)為電感線圈總匝數(shù)的1/81/4即可起振常州機電職業(yè)技術學院 模擬電子技術與運用3特點優(yōu)點：缺陷：易起振(L 間耦合緊)；易調理(C 可調)。輸出取自電感，對高次諧波阻抗大，輸出波形差。常州機電職業(yè)技術學院

18、 模擬電子技術與運用2電容三點式LC振蕩器 1電路組成 電容反響式LC正弦波振蕩電路如圖3-2-2b所示，電容C1、C2與電感L組成選頻網絡，該網絡的端點分別與三極管的三個電極或與運放輸入、輸出端相銜接。 2 振蕩條件和振蕩頻率 用用瞬時極性法判別相位條件，反響為正反響，滿足相位條件，振蕩的幅值條件可以經過調整放大電路的放大倍數(shù)Au和反響量來實現(xiàn)。 振蕩頻率為： 起振條件：應使三極管的滿足 常州機電職業(yè)技術學院 模擬電子技術與運用3電路特點 頻率較高，可達100MHz以上。 優(yōu)點：輸出波形好。 缺陷：調理頻率不方便。常州機電職業(yè)技術學院 模擬電子技術與運用4. 拓展知識石英晶體(Crystal

19、)振蕩電路(1)石英晶體諧振器的阻抗特性1 構造和符號化學成分 SiO2構造晶片涂銀層焊點符號常州機電職業(yè)技術學院 模擬電子技術與運用2. 壓電效應形變形變機械振動外力壓電諧振外加交變電壓的頻率等于晶體固有頻率時，機械振動幅度急劇加大的景象。常州機電職業(yè)技術學院 模擬電子技術與運用3等效電路rqC0CqLqLq 晶體的動態(tài)電感10-3 102 H)(大)Cq 晶體的動態(tài)電容( I01電子開關 S1188+VCCRRRRSCI01I02uC6932-VEE或地10反相器電壓跟隨器正弦波變換器常州機電職業(yè)技術學院 模擬電子技術與運用當 Q = 0，S 斷開，C 充電 (I01) 至 2/3VCCQ = 1當 Q = 1，S 閉合，C 放電 (I02 -I01) 至 1/3VCCQ = 0當 I02 = 2I01， 引腳 9 輸出方波，引腳 3 輸出三角波；當 I02 2I01， 引腳 9 輸出矩形波，引腳 3 輸出鋸齒波。常州機電職業(yè)技術學院 模擬電子技術與運用2. 運用12345678ICL8038141312111091314正弦波失真度調整正弦波失真度調整正弦波輸出三角波輸出矩形波輸出調頻偏置電壓輸入調頻偏置電壓輸出接電阻 RA接電阻 RB接電容 C+VCC-VEE (或地)常州機電