2013電子設計競賽復試題波形發(fā)生器資料

1、波形發(fā)生器徐威（寧波大學信息科學與工程學院，浙江寧波315211）摘要：使用題目指定的綜合測試板上的NE555芯片和一片四運放LM324芯片制作一個頻率可變的同時輸出脈沖波、鋸齒波、一次和三次正弦波。進行方案設計，制作出實際電路使其達到實驗要求的各項指標。一、設計任務與要求使用題目指定的綜合測試板上的NE555芯片和一片四運放LM324芯片，設計制作一個頻率可變的同時輸出脈沖波、鋸齒波、正弦波I、正弦波H的波形產(chǎn)生電路。給出方案設計、詳細電路圖和現(xiàn)場自測數(shù)據(jù)及波形。設計制作要求如下：1、同時四通道輸出、每通道輸出脈沖波、鋸齒波、正弦波I、正弦波H中的一種波形，每通道輸出的負載電阻均為600歐姆

2、。2、四種波形的頻率關(guān)系為1:1:1:3（3次諧波）；脈沖波、鋸齒波、正弦波I輸出頻率范圍為8KHz10KHz，輸出電壓幅度峰峰值為1V；正弦波H輸出頻率范圍為24KHz30KHz,輸出電壓幅度峰峰值為9V。脈沖波、鋸齒波和正弦波輸出波形應無明顯失真（使用示波器測量時）。頻率誤差不大于10%；通帶內(nèi)輸出電壓幅度峰峰值誤差不大于5%。脈沖波占空比可調(diào)整。3、電源只能選用+10V單電源，由穩(wěn)壓電源供給，不得使用額外電源。4、要求預留脈沖波、鋸齒波、正弦波I、正弦波H和電源的測試端子。5、每通道輸出的負載電阻600歐姆應標清楚、至于明顯位置，便于檢查。6、翻譯：NE555和LM324的數(shù)據(jù)手冊（器件

3、描述、特點、應用、絕對參數(shù)、電參數(shù)）。二、方案設計與論證1.原始方案：在使用Multisim進行仿真設計的階段，我想出了兩種原始方案，兩種方案的大體思路如下。方案一：使用NE555芯片構(gòu)成多諧振蕩器，輸出方波，通過鋸齒波發(fā)生電路產(chǎn)生鋸齒波，然后通過一個f10KHz的低通濾波器，通過濾波產(chǎn)生一次，8KHz到10KHzH的正弦波，然后再讓鋸齒波通過一個24KHz30KHz的帶通濾波器，輸出三次正弦波。其中濾出三次諧波的理論依據(jù)是，由于鋸齒波是一個關(guān)于t的周期函數(shù)，并且滿足狄里赫萊條件：在一個周期內(nèi)具有有限個間斷點，且在這些間斷點上，函數(shù)是有限值；在一個周期內(nèi)具有有限個極值點；絕對可積。則有如下公式

4、（1）成立。稱為積分運算f的傅里葉變換ijwtdte-Wjw01ejw01根據(jù)歐拉公式cosWt02就可以方案二：使用功放構(gòu)成文森橋式震蕩電路，產(chǎn)生出8KHz10KHz的正弦波。接著是用NE555芯片，搭建出施密特觸發(fā)電路，產(chǎn)生脈沖波輸出；將脈沖波分別輸入一個f10KHz的低通濾波器和24KHz30KHz的帶通濾波器電路中，產(chǎn)生一次和三次正H弦波。.總體方案設計與論證:最初方案設計的大體思路在方案一和方案二之間猶豫不決，于是將兩個電路的大體電路都進行了簡單的設計，發(fā)現(xiàn)方案二存在很多的問題很難解決。問題一：如果使用文森橋式震蕩器產(chǎn)生正弦波，改變震蕩頻率就需要改變RC常數(shù)，要同時改變兩個R（在實際電路中，同時改變兩個電容的值是很復雜的，而且這樣也無法得到一個8KHZ10KHz的連續(xù)的頻率），需要雙滑動變阻器并且要保證滑動變阻器改變的值完全相同，有一定困難。問題二：NE555芯片搭建出來的是一個簡單的施密特觸發(fā)器，輸入正弦波之后，輸出的脈沖波的占空比是不可以調(diào)整的，不滿足實驗要求的占空比可調(diào)的條件。要是施密特觸發(fā)器產(chǎn)生的脈沖波的占空比可調(diào)會是該電路進一步復雜化。問題三：LM324芯片的功放不夠，由于有600負載電阻的限制，輸出波形的峰峰值不能簡單的通過電阻的分壓來實現(xiàn)。鑒于方案二存在的問題能以解決，我們就確定選擇方