模電數(shù)電課程設(shè)計(jì)

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1、合肥經(jīng)濟(jì)技師職業(yè)學(xué)院模數(shù)課程設(shè)計(jì)專業(yè)名稱：應(yīng)用電子學(xué)生班級(jí)：10應(yīng)電班學(xué)生姓名：張東學(xué)生學(xué)號(hào)10150128第一章設(shè)計(jì)的目的及任務(wù)1.1設(shè)計(jì)目的1.11掌握電子系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)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(shí)來指導(dǎo)實(shí)踐的能力1.14掌握常用元器件的識(shí)別和測(cè)試1.15熟悉常用儀表，了解電路調(diào)試的基本方法1.2設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)方波——三角波——正弦波函數(shù)信號(hào)發(fā)生器1.3課程設(shè)計(jì)的要求及技術(shù)指標(biāo)1.31設(shè)計(jì)、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100Hz－1KHz，1KHz-10KHz范圍內(nèi)可調(diào)；1.34輸出電壓：方波UＰ－Ｐ≤2

2、4V，三角波UＰ－Ｐ＝6V，正弦波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2-182.2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(dòng)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(shí)驗(yàn)調(diào)試技術(shù)，本課題采用由集成運(yùn)算放大器與晶體管差分放大器共同組成的方波—三角波—正弦波函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計(jì)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三角波；也可

3、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?。本課題采用先產(chǎn)生方波—三角波，再將三角波變換成正弦波的電路設(shè)計(jì)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(diǎn)穩(wěn)定，輸入阻抗高，抗干擾能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。特別是作為直流放大器時(shí)，可以有效地抑制零點(diǎn)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(jì)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回路既作

4、為延遲環(huán)節(jié)，又作為反饋網(wǎng)絡(luò)，通過RC充、放電實(shí)現(xiàn)輸出狀態(tài)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。設(shè)某一時(shí)刻輸出電壓Uo=+Uz,則同相輸入端電位Up=+UT。Uo通過R3對(duì)電容C正向充電，如圖中實(shí)線箭頭所示。反相輸入端電位n隨時(shí)間t的增長(zhǎng)而逐漸增高，當(dāng)t趨于無窮時(shí)，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(shí)Up從+Ut躍變?yōu)?Ut。隨后，Uo又通過R3對(duì)電容C反向充電，如圖中虛線箭頭所示。Un隨時(shí)間逐漸增長(zhǎng)而減低，當(dāng)t趨于無窮大時(shí)，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

5、了自激振蕩。方波---三角波轉(zhuǎn)換電路的工作原理8圖3-2所示的電路能自動(dòng)產(chǎn)生方波—三角波。電路工作原理若下：若a點(diǎn)斷開，運(yùn)放A1與R1、R2及R3、RP3組織成比較器，R1成為平衡電阻，運(yùn)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—VEE（

6、+Vcc

7、=

8、—VEE

9、）,當(dāng)比較器的U+=U-=0時(shí)，比較器翻轉(zhuǎn)，輸出U01從高電平+Vcc跳到低電平—VEE，或從低電平—VEE跳到高電平+Vcc。設(shè)U01=+Vcc，則（3-2-1）式子中，RP1指的是電位器（以下同）。將上式整理，得比較器翻轉(zhuǎn)的下門限電位（3-2

10、-2）若Uo1=—VEE，則比較器翻轉(zhuǎn)的上門線電位（3-2-3）比較器的門限寬度(3-2-4)8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(diǎn)斷開后，運(yùn)放A2與R4、RP3、C2、及R5組成反相積分器，其輸入信號(hào)為方波U01，則積分器的輸出(3-2-5)當(dāng)U01=+Vcc時(shí)，(3-2-6)當(dāng)U01=-Vcc時(shí)，(3-2-7)可見積分器輸入方波時(shí)，輸出是一個(gè)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—三角波波形8當(dāng)a點(diǎn)閉合，即比較器與積分器首尾相連，形成閉環(huán)電路，則自動(dòng)產(chǎn)生方波-三角波。三角波的幅度為（3-2-8）方波—三角波的頻率（

11、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—三角波的輸出頻率時(shí)，一般不會(huì)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(shí)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+Vcc。電位器RP1可以實(shí)現(xiàn)幅度微調(diào)，但會(huì)影響方波—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25oc時(shí)