多波形函數(shù)信號發(fā)生器

電子課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：多波型信號發(fā)生器系部：信息工程學(xué)院專業(yè)：電子信息工程班級：1301班學(xué)號：133001020108姓名：高旭指導(dǎo)老師：陳亮目錄一設(shè)計(jì)要求·······················································································································3二總體概要設(shè)計(jì)···············································································································3三各單元模塊設(shè)計(jì)與分析······························································································43.1正弦波發(fā)生器·····································································································43.1.1RC橋式振蕩器····························································································43.2方波轉(zhuǎn)化電路·····································································································63.2.1555定時(shí)片································································································63.2.2由555芯片構(gòu)成的施密特觸發(fā)器··························································73.2.3方波幅度調(diào)節(jié)電路···················································································8二極管D1，D2便是穩(wěn)幅元件。當(dāng)輸出電壓的幅度較小時(shí)，電阻R4兩端的電壓低，二極管D1、D2截止，負(fù)反饋系數(shù)由R3、RW及R4決定；當(dāng)輸出電壓的幅度增加到一定程度時(shí)，二極管D1、D2在正負(fù)半周輪流工作，其動態(tài)電阻與R4并聯(lián)，使負(fù)反饋系數(shù)加大，電壓增益下降。輸出電壓的幅度越大，二極管的動態(tài)電阻越小，電壓增益也越小，輸出電壓的幅度保持基本穩(wěn)定。為維持振蕩輸出，必須讓：1+RfR3為保證電路起振：1+RfR3>=Rf=RW+(R4//rD)(其中rD是二極管的導(dǎo)通動態(tài)電阻)當(dāng)R1=R2=R,C1=C2=C時(shí)：電路的振蕩率頻為：f=起振的振幅條件為：RfR3調(diào)整電阻RW（即改變了反饋Rf），使電路起振，且波形失真最小。如不能起振，則說明負(fù)反饋太強(qiáng)，應(yīng)適當(dāng)加大Rf，如波形失真嚴(yán)重，則應(yīng)適當(dāng)減少Rf。

改變選頻網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)C或R，即可調(diào)節(jié)振蕩頻率。一般采用改變電容C作頻率量程切換（粗調(diào)），而調(diào)節(jié)R作量程內(nèi)的頻率細(xì)調(diào)。本課題正是用的RC橋式振蕩器用于產(chǎn)生正弦波的，其在Multilism10中建立的電路原理圖如下圖所示：3.2方波轉(zhuǎn)化電路3.2.1555定時(shí)器芯片555定時(shí)器芯片的內(nèi)部電路原理圖：555定時(shí)器功能主要有兩個(gè)比較器決定，兩個(gè)比較器的輸出電壓控制RS觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng)5腳懸空時(shí)，則電壓比較器C1的同相輸入端電壓為23VCC,C2的反相輸入端為13VCC,若觸發(fā)輸入端TR的電壓小于13VCC，則比較器C2的輸出端為0，可使RS觸發(fā)器置1，使輸出端OUT=1。如果閾值輸入端的TH的電壓大于23VCC,同時(shí)TR端的電壓大于13VCC，則C1的輸出為0，C2的輸出為1，可將RS它的各個(gè)引腳功能如下：1，外接電源負(fù)端VSS或接地，一般接地；2，低觸發(fā)端；3，輸出端Vo;4，直接清零端。當(dāng)接入低電平時(shí)時(shí)基電路不工作，此時(shí)不論TH處于何電平，時(shí)基電路輸出為0，該端不用時(shí)接高電平；5，VC為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部兩個(gè)比較器的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)該端不用時(shí)應(yīng)串入一個(gè)0.01uF的電容接地，以防止引入干擾；6，TH高觸發(fā)端；7，放電端，該端與放電管集電極相連，用作定時(shí)器時(shí)電容的放電；8，外接電源VCC。雙極型的時(shí)基電路VCC的范圍為4.5-16V，CMOS型的時(shí)基電路VCC的取值范圍為3-18V，一般為5V。3.2.2由555定時(shí)器芯片構(gòu)成的施密特觸發(fā)器本課題由正弦波變換為方波使用到的就是由555構(gòu)成的施密特觸發(fā)器，其在Multilism10仿真軟件上建立的原理圖如下圖所示：3.2.3方波幅度調(diào)節(jié)電路上一極由555構(gòu)成的施密特觸發(fā)器將正弦波轉(zhuǎn)化為方波后，接著有兩極放大器，第一極由uA741構(gòu)成的同相跟隨器，主要功能提高輸入阻抗，第二極放大器同樣是由uA741構(gòu)成的反相比例放大器，其主要功能是對方波的由度放大并實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)。該部分電路實(shí)現(xiàn)的電路原理圖如下圖所示：3.3三角波轉(zhuǎn)化電路3.3.1RC無源積分器RC無源積分器的原理：由q=uc可得：ic(t)=C·dUc(t)dt進(jìn)一步可得到：uc(t)=1C0t而i=ui/R,代入后得:uc(t)=1RC3.3.2自舉電路反相放大器當(dāng)RC無源積分器將方波轉(zhuǎn)化為三角波后，下一極接入自舉電路反相放大器，其目的是提高輸入阻抗，在Multilism10中搭建電路如下圖：自舉電路反相放大器提高輸入阻抗的原理：由圖知：Au2=-R2/R1;Au1=-2R1/R2;U02=Au1*Au2*Ui=2Ui輸入電流Ii=I1-I=uI/R1-(Uo2-Ui)/R;而輸入電阻Ri=Ui/Ii=Ui/(I1-I);整理后得：Ri=R1*R/(R-R1);由此可知當(dāng)R=R1時(shí)，該反相放大器的輸入電阻無窮大。四總電路圖此電路圖采用模塊化使電路設(shè)計(jì)思路更加清晰有條理，各個(gè)模塊的電路原理圖及分析已在上一章節(jié)有詳細(xì)介紹，這里就不在贅述。仿真效果如下圖：五元器件清單本課題用到的元器件有：555定時(shí)器芯片*1，uA741運(yùn)算放大器*5，1N4148二極管*2，雙蹤示波器，電阻：1k*8,3k*1,10k*5,15k*2,28k*1,33k*2,47k*1,50k*2,66k*1;電容：10n*3,100n*1;電源：DC12V,DC5V;六總結(jié)與體會本次實(shí)驗(yàn)是本人第一次親身體會自已動手查資料，設(shè)計(jì)電路，仿真等過程，個(gè)人感覺收獲還是很大的。每當(dāng)電路要成功時(shí)，當(dāng)時(shí)的心情是那么的激動，但是前幾次都沒有成功，在我的不斷努力，不斷探索，不斷查資料下，終于將電路設(shè)計(jì)成功，在成功之時(shí)心情真是好極了，對今后的學(xué)習(xí)也更加有信心了！當(dāng)我剛拿到這個(gè)課程設(shè)計(jì)題目時(shí)感覺很茫然，不知道從何入手，只有一張?jiān)O(shè)計(jì)要求，沒有工具，沒有資料，沒有材料，如何能完成設(shè)計(jì)要求呢！原來學(xué)校電腦中裝有電路仿真軟件Multilism10，無需將電路實(shí)物做出來，用Multilism10對電路進(jìn)行仿真就行了，這個(gè)軟件方便，安全，還便于對電路進(jìn)行修改！在實(shí)驗(yàn)過程中，我遇到了很多問題，比如：波形失真，甚至不出波形一樣的問題。在老師和同學(xué)的幫助下，把問題一一解決，那種心情別提有多高興?。?shí)驗(yàn)中暴露出我們在理論學(xué)習(xí)中所存在的問題，有些理論知識還處于懵懂狀