波形產(chǎn)生電路設(shè)計

新疆大學(xué)課程設(shè)計報告所屬院系：電氣工程學(xué)院專業(yè)：電氣工程及其自動化課程名稱：電子技術(shù)基礎(chǔ)A設(shè)計題目：波形產(chǎn)生電路設(shè)計班級：學(xué)生姓名：學(xué)生學(xué)號：指導(dǎo)老師:完成日期：2012.6.29課程設(shè)計題目：波形產(chǎn)生電路設(shè)計要求完成的內(nèi)容：1.設(shè)計一個波形發(fā)生電路，可以輸出正弦波、三角波和方波，并且可調(diào)頻率范圍在1HZ到10HZ，10HZ到100HZ。2.對設(shè)計電路進行參數(shù)選擇和計算，進行EDA電路仿真，畫出所設(shè)計的仿真電路圖，并且進行電路仿真，得到相應(yīng)的電路仿真圖。3.掌握初步進行相關(guān)電路設(shè)計的方法、思路、流程，通過設(shè)計得到一定的設(shè)計方法與技巧。4.進一步通過設(shè)計波形產(chǎn)生電路了解、熟悉multisim軟件的仿真過程鍛煉自己的操作運用該軟件的能力，更好的學(xué)習(xí)該軟件。5.對最后的仿真結(jié)果以及所設(shè)計的波形發(fā)生電路進行總結(jié)，找出其中有可能出現(xiàn)的錯誤進行修正。6.完成設(shè)計報告，并對此次設(shè)計過程結(jié)果進行總結(jié)，找出在設(shè)計過程中存在的問題以及在設(shè)計過程中得到的經(jīng)驗進行總結(jié)。指導(dǎo)教師評語：評定成績?yōu)椋褐笇?dǎo)教師簽名：年月日電氣工程學(xué)院課程設(shè)計報告-PAGE10-波形產(chǎn)生電路的設(shè)計一、系統(tǒng)方案框圖方案一的系統(tǒng)框圖方案二的系統(tǒng)框圖二、方案選擇1．方案簡介方案一：用正弦波振蕩器實現(xiàn)多種波形，用正弦波振蕩器產(chǎn)生正弦波輸出，正弦波信號用比較器得到方波輸出，方波信號用積分器得到三角波輸出。此方案用RC串并聯(lián)振蕩器產(chǎn)生正弦波，串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)作為選頻網(wǎng)絡(luò)和正反饋網(wǎng)絡(luò)，其振動頻率為改變RC的值則可改變正弦波頻率。為了使輸出電壓穩(wěn)定必須采取穩(wěn)幅措施。方案二：用多諧振蕩器實現(xiàn)多種波形發(fā)生器，由比較器和積分器組成方波三角產(chǎn)生電路，比較器輸出的方波經(jīng)積分器得到三角波，用差分放大器來實現(xiàn)積分器輸出的三角波轉(zhuǎn)變?yōu)檎也ā?.方案比較選擇方案一中的頻率的頻段的選擇和調(diào)節(jié)需同時改變正弦波振蕩電路和積分電路中的電容電阻和電容，調(diào)整復(fù)雜，而方案二雖然在轉(zhuǎn)變?yōu)檎也〞r存在正弦波非線性失真對差動放大電路較高，但在調(diào)節(jié)頻率要求上要比方案一要簡便許多所以選用方案二。三、單元電路的設(shè)計分析1.方波發(fā)生電路的設(shè)計與分析此電路可以在矩形波發(fā)生電路的基礎(chǔ)上得到，矩形波發(fā)生電路由反向輸入的滯回比較器和RC電路組成。RC回路既作為延遲環(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。由于滯回比較器的輸出只有高電平和低電平。兩種不同的輸出電平時RC電路進行充電或放電于是電容上的電壓將升高或降低，而電容上的電壓作為滯回比較器的輸入電壓控制其輸出端狀態(tài)發(fā)生跳變，從而使RC電路有充電過程變?yōu)榉烹娺^程，如此循環(huán)電路產(chǎn)生了自激振蕩。方波發(fā)生電路中運算放大器接成同相輸入滯回比較器形式，由這一端口反饋引入三角波信號，觸發(fā)滯回比較器自動翻轉(zhuǎn)變成方波信號，方波信號從運算放大器輸出端輸出電路圖如下圖1方波發(fā)生原理圖如圖1.運算放大器U1與R1、R2及R3、R4組成電壓比較器，由R2引出的一端接入三角波信號，運算放大器U接成同相輸入滯回比較器形式，觸發(fā)滯回比較器自動翻轉(zhuǎn)形成方波信號方波信號從接近D1的一個端口輸出。運算放大器反相端接基準電壓，即U-=0相同輸入端接輸入電壓Uia、R1稱為平衡電阻，比較器的輸出Uo1的高電頻等于正電源電壓+Vcc，低電頻等于負電源電壓-Vcc，當(dāng)比較器U+=U-比較器翻轉(zhuǎn)，輸出Uo1從高電頻跳到低電頻或者從低電頻跳到高電頻。設(shè)Uo1=+Vcc則：（式1）將式1整理可得比較器的翻轉(zhuǎn)下門限單位（式2）若則比較器上門限電位（式3）比較器的門限寬度（式4）穩(wěn)壓管D1、D2對接，起到正負向輸出的雙向限幅作用。2.三角波發(fā)生電路的設(shè)計和分析在產(chǎn)生方波后，利用此波形輸入到一個積分電路便得到三角波，為了能夠得到線性度更好的三角波，可以運用幾個電阻和電容構(gòu)成積分電路。由于設(shè)計時要求有兩個個頻段，故選用兩分開關(guān)調(diào)節(jié)電容，其電路圖如下：圖2三角波發(fā)生原理圖時：（式5）時：(式6)三角波的波幅為：（式7）方波三角波的頻率為：（式8）3.正弦波發(fā)生電路設(shè)計于分析其電路圖如下：圖3正弦波發(fā)生原理圖傳輸特性曲線的表達式：(式9)式中：(式10)為差分放大器的恒定電流為溫度的電壓當(dāng)量，當(dāng)室溫為25度時四、參數(shù)的選擇與計算1.方波發(fā)生電路的參數(shù)選擇與計算根據(jù)式7得(式11)由于要求三角波的峰峰值為8V所以得：（式12）取，則，取，的滑動變阻器(式13)2.三角波發(fā)生電路的參數(shù)選擇與計算根據(jù)式8可以得出（式14）當(dāng)時取，,取則滑動變阻器。當(dāng)時取,以實現(xiàn)頻率波段的轉(zhuǎn)換，的阻值不變所以可得分別為,。3.正弦波發(fā)生電路的參數(shù)選擇與計算將三角波信號轉(zhuǎn)化為正弦波信號，傳輸曲線越對稱，線性區(qū)越好三角波幅值應(yīng)正好是體管結(jié)晶飽和區(qū)和截止區(qū)，電路中晶體管的放大倍數(shù)，電源電壓取，,當(dāng)相并聯(lián)，以減小差分放大器的線性區(qū)。差分放大器的靜態(tài)工作點可通過觀測傳輸特性曲線，調(diào)整和確定。隔直電容、、要取得較大，因為輸出頻率很低，所以可以得出。五、電路的仿真1.方波三角波仿真結(jié)果圖4方波正弦波仿真電路圖圖5方波仿真波形圖圖6三角波仿真波形2.正弦波仿真結(jié)果圖7正弦波仿真電路圖圖8正弦波仿真波圖形3.整體仿真結(jié)果圖9整體仿真電路圖圖10整體波形圖4.所用電路元件列表表1元件明細表元件名稱說明數(shù)量直流電源+12V4個運算放大器7412個穩(wěn)壓二極管1N47432個NPN型三極管2N22224個電阻26.87.5各2個電阻82075100各1個電阻103個滑動變阻器2047各1個滑動變阻器1002個電容0.01110各1個電容0.12個電解電容4703個六、設(shè)計小結(jié)通過此次波形發(fā)生電路的設(shè)計，我查閱了一些相關(guān)書籍，并且認真閱讀了相關(guān)知識學(xué)到了一些關(guān)于波形發(fā)生電路的設(shè)計知識，在我們所學(xué)教材內(nèi)容的基礎(chǔ)上，在實際過程中得到了更好地體現(xiàn)與知識的運用，使理論聯(lián)系實際得到了更好地結(jié)合，使自己的動手能力和思維邏輯能力又進一步加強。并且在設(shè)計過程中不僅對一前的知識是一種在學(xué)習(xí)的過程而且又學(xué)到了新的只是，加強了自己的知識儲備量。在電路仿真的過程中能夠讓我更加深層的了解和熟悉multisim軟件的使用和操作，并且進一步提升了自己在使用軟件的熟悉程度，能夠更快的找到相應(yīng)電路元件，更快的完成電路圖的連接以及仿真。在此設(shè)計波形發(fā)生電路的實驗中也暴露出不少問題，自己對很多理論知識的掌握的不夠熟練以及不精細，在選擇參數(shù)和計算電路的過程中遇到了很多問題，通關(guān)翻閱相關(guān)資料最后才得