函數(shù)信號發(fā)生器課程設(shè)計(jì)

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1、信號發(fā)生器一、設(shè)計(jì)目的1.進(jìn)一步掌握模擬電子技術(shù)的理論知識，培養(yǎng)工程設(shè)計(jì)能力和綜合分析問題、解決問題的能力。2.基本掌握常用電子電路的一般設(shè)計(jì)方法，提高電子電路的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?.學(xué)會(huì)運(yùn)用Multisim10仿真軟件對所作出的理論設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真測試，并能進(jìn)一步完善設(shè)計(jì)。4.掌握常用元器件的識別和測試，熟悉常用儀表，了解電路調(diào)試的基本方法。二、設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求1.設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)試函數(shù)信號發(fā)生器2.輸出波形：正弦波、三角波、方波3.頻率范圍：10Hz-10KHz范圍內(nèi)可調(diào)4.輸出電壓：方波VPP<20V,三角波VPP=6V,正弦波VPP>1V三、設(shè)計(jì)方案

2、仿真結(jié)果1.正弦波—矩形波—三角波電路原理圖：過零比較器文氏橋振蕩電路積分電路首先產(chǎn)生正弦波，再由過零比較器產(chǎn)生方波，最后由積分電路產(chǎn)生三角波。正弦波通過RC串并聯(lián)振蕩電路（文氏橋振蕩電路）產(chǎn)生，利用集成運(yùn)放工作在非線性區(qū)的特點(diǎn)，由最簡單的過零比較器將正弦波轉(zhuǎn)換為方波，然后將方波經(jīng)過積分運(yùn)算變換成三角波。正弦—矩形波—三角波產(chǎn)生電路：總電路中，R5用來使電路起振；R1和R7用來調(diào)節(jié)振蕩的頻率，R6、R9、R8分別用來調(diào)節(jié)正弦波、方波、三角波的幅值。左邊第一個(gè)運(yùn)放與RC串并聯(lián)電路產(chǎn)生正弦波，中間部分為過零比較器，用來輸出方波，最好一個(gè)運(yùn)放與電容組成積

3、分電路，用來輸出三角波。仿真波形：調(diào)頻和調(diào)幅原理調(diào)頻原理：根據(jù)RC振蕩電路的頻率計(jì)算公式可知，只需改變R或C的值即可，本方案中采用兩個(gè)可變電阻R1和R7同時(shí)調(diào)節(jié)來改變頻率。調(diào)幅原理：本方案選用了最簡單有效的電阻分壓的方式調(diào)幅，在輸出端通過電阻接地，輸出信號的幅值取決于電阻分得的電壓多少。其最大幅值為電路的輸出電壓峰值，最小值為0。RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的頻率特性可以表示為令則上式可簡化為，以上頻率特性可分別用幅頻特性和相頻特性的表達(dá)式表示如下：

4、

5、，根據(jù)上式可以分別畫出RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的幅頻特性和相頻特性：1.正弦波振蕩電路的原理如下圖a、b所示：由上圖得出

6、正弦波振蕩的條件為：根據(jù)RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性及上述平衡條件容易得到RC正弦波振蕩電路的振蕩頻率為：；振蕩的幅度平衡條件

7、

8、是表示振蕩電路已達(dá)到穩(wěn)幅振蕩時(shí)的情況。若要振蕩電路能夠自行起振，開始時(shí)必須滿足的幅度條件。已知當(dāng)時(shí)，，由此可求得振蕩電路的起振條件為：同相比例運(yùn)算電路輸出電壓與輸入電壓之間的比例系數(shù)為：（即RF=2R′）電路原理分析：在電路中,運(yùn)放741和電阻R3,Rw,R4構(gòu)成正常的負(fù)反饋放大電路,而R1,C1,R2,C2則構(gòu)成RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò),同時(shí)又由該選頻網(wǎng)絡(luò)作為反饋網(wǎng)絡(luò)形成正反饋環(huán)節(jié),其R1,C2上的反饋電壓作為輸入代替放大器的輸

9、入信號,D1,D2起穩(wěn)幅作用。選頻特性分析：采用參數(shù)掃描還可以對振蕩頻率進(jìn)行分析.同時(shí)改變選頻網(wǎng)絡(luò)的電阻R1,R2(或同時(shí)改變C1,C2),即可改變振蕩輸出的頻率，使得頻率分別為300Hz、1KHz、10KHz，輸出幅值通過RW可調(diào)。起振過程分析：根據(jù)起振條件

10、AF

11、>1,選頻網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù)Fmax=1/3,只要負(fù)反饋放大器的放大倍數(shù)A大于3,即RW(接入電阻)與R4的和略大于R3的兩倍,就可產(chǎn)生正弦波振蕩,1.矩形波電路電路由反相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(shí)現(xiàn)輸出狀態(tài)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。設(shè)某一

12、時(shí)刻輸出電壓Uo=+Uz,則同相輸入端電位Up=+Ut。Uo通過Rf對電容C正向充電。反相輸入端電位Un隨時(shí)間t的增長而逐漸增高，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Rf對電容C反向充電，Un隨時(shí)間逐漸增長而減低，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)生了自激振蕩。1.三角波電路三角波的產(chǎn)生是由積分電路實(shí)現(xiàn)的，積分電路將

13、方波轉(zhuǎn)換成三角波。積分電路的原理圖如下：由于集成運(yùn)放的反相輸入端“虛地”，故；又由于“虛斷”，運(yùn)放反相輸入端的電流為零，則，故,由以上幾個(gè)表達(dá)式可得積分電路輸入電壓和輸出電壓的關(guān)系為：由于輸入的是方波，所以的值為兩個(gè)狀態(tài)，當(dāng)>0時(shí)，，輸出波形以的斜率上升，當(dāng)uI<0時(shí)，輸出波形以的斜率下降。上升和下降的斜率相等所以波形對稱，形成三角波。原理圖：輸出波形頻率為：一、安裝調(diào)試步驟電路用到的元件：741集成運(yùn)放、穩(wěn)壓管、電位器、電容、三極管、電阻、若干導(dǎo)線1.焊接總電路圖：a)集成運(yùn)放12345678調(diào)零端反相輸入端同相輸入端調(diào)零端輸出端空741腳圖：1

14、.焊接電路板注意事項(xiàng)：a)元件沒有錯(cuò)焊、漏焊。b)元器件擺放端正，焊接點(diǎn)圓滑。c)工藝布局美觀。d)焊接牢固。2．萬用表檢