電子電路設(shè)計(jì)與仿真實(shí)驗(yàn)

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1、北京郵電大學(xué)電子電路綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告課題名稱：函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)與調(diào)測(cè)姓名：陳俊男班級(jí)：2011211101學(xué)號(hào)：2011210010班內(nèi)序號(hào)：102012年4月實(shí)驗(yàn)名稱：函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)與調(diào)測(cè)TheDesignandDebuggingofFunctionSignalGenerator摘要：方波與三角波發(fā)生器由集成運(yùn)放電路構(gòu)成，包括比較器與RC積分器組成。方波發(fā)生器的基本電路由帶正反饋的比較器及RC組成的負(fù)反饋構(gòu)成；三角波主要由積分電路產(chǎn)生。兩個(gè)電位器中一個(gè)調(diào)整方波頻率，一個(gè)改變方波的占空比；三角

2、波轉(zhuǎn)換為正弦波，則是通過(guò)差分電路實(shí)現(xiàn)。該電路振蕩頻率和幅度便于調(diào)節(jié)，輸出方波幅度大小由穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值決定，方波經(jīng)積分得到三角波；而正弦波發(fā)生電路中兩個(gè)電位器實(shí)現(xiàn)正弦波幅度與電路的對(duì)稱性調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)較理想的正弦波輸出波形。關(guān)鍵詞：函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，方波，三角波，正弦波設(shè)計(jì)任務(wù)要求：基本要求：設(shè)計(jì)制作一個(gè)可輸出正弦波、三角波和方波信號(hào)的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。1）輸出頻率能在1-10KHz范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，無(wú)明顯失真；2）方波輸出電壓Uopp=12V，上升、下降沿小于10μs，占空比可調(diào)范圍30%-70%；3）三角波UOPP

3、=8V；4）正弦波Uopp≥1V。設(shè)計(jì)該電路的電源電路（不要求實(shí)際搭建），用PROTEL軟件繪制完整的電路原理圖（SCH）提高要求：1、三種輸出波形的峰峰值Uopp均可在1V-10V范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。2、三種輸出波形的輸出阻抗小于100Ω。3、用PROTEL軟件繪制完整的印制電路板圖（PCB）。探究環(huán)節(jié)：1、能否提供使所設(shè)計(jì)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器顯示出當(dāng)前輸出信號(hào)的種類、大小和頻率的實(shí)驗(yàn)演示或詳細(xì)設(shè)計(jì)方案；（提示：三種波形從同一個(gè)端口輸出，再用發(fā)光管之類的東西指示當(dāng)前輸出波形）2、能否提供其他函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)方

4、案？如果能提供，請(qǐng)通過(guò)仿真或?qū)嶒?yàn)結(jié)果加以證明。設(shè)計(jì)思路：1、原理框圖：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)函數(shù)發(fā)生器實(shí)現(xiàn)方波、三角波和正弦波的輸出，其可采用電路圖有多種。此次實(shí)驗(yàn)采用遲滯比較器生成方波，RC積分器生成三角波，差分放大器生成正弦波。除保證良好波形輸出外，還須實(shí)現(xiàn)頻率、幅度、占空比的調(diào)節(jié)，即須在基本電路基礎(chǔ)上進(jìn)行改良。由比較器與積分器組成的方波三角波發(fā)生器，比較器輸出的方波信號(hào)經(jīng)積分器生成三角波，再經(jīng)由差分放大器生成正弦波信號(hào)。其中方波三角波生成電路為基本電路，添加電位器調(diào)節(jié)使其頻率幅度改變；正弦波生成電路采用差分放大器，

5、由于差分放大電路具有工作點(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。2、系統(tǒng)的組成框圖電源電路方波-三角波發(fā)生電路正弦波發(fā)生電路方波輸出三角波輸出正弦波輸出分塊電路與總體電路的設(shè)計(jì)：1、方波-三角波產(chǎn)生電路上圖所示為方波-三角波基本產(chǎn)生電路。由于采用了運(yùn)算放大器組成的積分電路，可得到比較理想的方波和三角波。該電路振蕩頻率和幅度便于調(diào)節(jié)，輸出方波幅度的大小由穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值決定，即限制在±（UZ+UD）之間。方波經(jīng)積分得到三角波

6、，幅度為Uo2m=±R1/Rf*(Uz+UD)改變R1與Rf的比值可調(diào)節(jié)Uo2m的大小方波和三角波的振蕩頻率相同，為f=1/T=αRf/4R1R2C式中α為電位器的滑動(dòng)比（即滑動(dòng)頭對(duì)地電阻與電位器總電阻之比）。調(diào)節(jié)電位器可改變振蕩頻率。電路元件的確定:(1)、根據(jù)所需振蕩頻率的高低和對(duì)方波前后沿陡度的要求，選擇電壓轉(zhuǎn)換速率SR合適的運(yùn)放。（2）、根據(jù)所需輸出方波幅度的要求，選擇穩(wěn)壓值合適的穩(wěn)壓管型號(hào)和限流電阻Ro的大小。（3）、根據(jù)輸出三角波的幅度要求，確定R1與Rf的大小R1=UO2M/(Uz+UD)Rf

7、（4）、根據(jù)所要求的振蕩頻率確定R：C的值R2C=αRf/4fR1其原理如下圖，由波形得：方波輸出幅度由穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值決定，被限制在±（Uz+Ud之間?；疽笾蟹讲ǖ姆宸逯禐?2V，故選用穩(wěn)壓值為6V的穩(wěn)壓管。方波經(jīng)積分得到三角波，幅度為Uo2=±R1/R2（Uz+Ud），由R1和Rf的比值及穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值決定，基本要求中三角波的峰峰值為8V，R1和Rf的比值為2:3，鑒于增大諧振的可能，選擇R1為20k，Rf為30k。R3為平衡電阻，根據(jù)電子電路的課本可計(jì)算出大概值為6.2k。根據(jù)所需振蕩頻率的高低和對(duì)

8、方波前后都讀的要求，選擇電壓轉(zhuǎn)換速率SR合適的運(yùn)放。在產(chǎn)生方波的時(shí)候選用轉(zhuǎn)換速率較快的運(yùn)放LM318，產(chǎn)生三角波的時(shí)候選擇運(yùn)放UA741.根據(jù)計(jì)算可設(shè)定R2=2k，C=0.01uf。R4為直流平衡電阻，其作用是減小后消除靜態(tài)時(shí)可能在運(yùn)放輸出端產(chǎn)生的附加差模輸入電壓，應(yīng)與R2的電阻值一樣，為2k。根據(jù)所需要輸出方波的幅度選擇合適的穩(wěn)壓管和限流電阻R0的大小。選擇限流電阻大小為680。為了使電位器的a的變化范圍較大，