EDA實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書

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1、《電子設(shè)計自動化》實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書信息工程系2011年12月一、串聯(lián)調(diào)整型穩(wěn)壓電源(教材P309)二、函數(shù)信號發(fā)生器1設(shè)計內(nèi)容與目標(biāo)1.1設(shè)計內(nèi)容設(shè)計一個函數(shù)信號發(fā)生器，通過調(diào)節(jié)能夠產(chǎn)生正弦波，三角波，方波。1.2設(shè)計目標(biāo)與要求(1)正弦波Upp~3V，幅度連續(xù)可調(diào)，線性失真小。(2)三角波Upp~5V，幅度連續(xù)可調(diào)，線性失真小。(3)方波Upp~14V,幅度連續(xù)可調(diào)，線性失真小。(4)頻率范圍:三段:lO'lOOHz,100Hz'lKHz,1KHz'10KIlz；(5)用Multisim對電路仿真調(diào)

2、試，用Protel繪制PCB版圖。2設(shè)計方案及原理2.1方案選擇方案一：先產(chǎn)生正弦波，再由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。方案二：先產(chǎn)生方波，再由積分電路將方波變成三角波，再利用差分放大器傳輸特性的非線性將三角波變換成正弦波。本次設(shè)計采用方案一，即由集成運(yùn)算放大器組成的正弦波一方波一三角波函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計方法。2.2總方案原理框圖三角波方波」E弦波圖1總體框圖2.3各組成部分的工作原理2.3.1正弦波發(fā)生電路的工作原理圖2RC正弦波振蕩電路原理如下：如圖2所示，正弦波產(chǎn)

3、生電路由放大電路、正反饋網(wǎng)絡(luò)和選頻率網(wǎng)絡(luò)組成。RC串聯(lián)臂阻抗為厶,RC并聯(lián)臂阻抗為Z2,通常要滿足RlR2,CfC2,其頻率特性分析如下：Z嚴(yán)&+(1/川CJ,Z2=/?2

4、

5、(i/jwC2)=R2/(!+>/?C2)反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù)Fv(s)=關(guān)二sRCl+3s/?C+(伙CF因s=jw,令Wo=l/RC,則反饋系數(shù)為Fv=—)%w3+/(—W()幅頻特性表達(dá)式為當(dāng)w=w0=l/RC時，幅頻響應(yīng)有最大值F隔二1/3。此時相頻響應(yīng)為(pf=0°O這樣RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)送到運(yùn)算放大器同相輸入端的

6、信號電壓與輸出電壓同相，即(pA+(pf=,RC反饋為正反饋，滿足相位平衡，可能產(chǎn)生振蕩。調(diào)節(jié)RC的參數(shù)時可實(shí)現(xiàn)頻率諧振，在頻率諧振過程屮，電路不會停止振蕩，也不會使輸岀幅度改變。因此該選頻網(wǎng)絡(luò)決定信號發(fā)生器的輸出信號頻率。本次采用RC正弦波振蕩器，可產(chǎn)生7Hz至16KHz的低頻信號，滿足設(shè)計要求。2.3.2正弦波一方波轉(zhuǎn)換電路的工作原理圖3正弦波一方波轉(zhuǎn)換電路原理如下：乩、口、D?為輸入保護(hù)電路，K為限流電阻，防止K過大時損壞運(yùn)放器；小、D2為輸入保護(hù)二極管，限制輸入電壓幅度。輸出回路&為限流

7、電阻，Dz為雙向穩(wěn)壓二極管，完成輸出電壓雙向限幅，使得輸岀電壓幅度限制為土D當(dāng)Vi為正弦波信號時，經(jīng)比較器變換，輸岀V。為方波信號，如圖4所示.卩(4王飽和電壓o實(shí)際一理想負(fù)飽和電壓圖4輸出方波2.3.3方波一三角波轉(zhuǎn)換電路的工作原理圖5積分器原理如下：如圖5,利用虛短和虛斷兩條法則求V。和Vi的關(guān)系，有:ic=C^=C^^-=-C-cdtdtdt有節(jié)點(diǎn)電流法可知if<='cVo=-一[v^t,表明Vo與Vi為積分關(guān)系。RCJ因此，若積分器輸入為方波，其輸出波形即為三角波。如圖6所示Illi圖6

8、方波一三角波轉(zhuǎn)換電路:R7：：??:::ikn::6If-n8]0R8904-LM324ADVCC12V但在實(shí)際電路中，通常在積分電容兩端并聯(lián)反饋電阻R,用作直流反饋，目的是減少集成運(yùn)算放大器輸出端的直流漂移，所以這次試驗(yàn)我們用的方波轉(zhuǎn)換成三角波的電路圖如下：R9：150kf）:：：：：：：：：：：：：：：：：：：：::VEE：-12Y3：：：：：：：VEE1；

9、R：：：;;?;;U3A;;r—???了圖7實(shí)際所用方波轉(zhuǎn)換三角波電路圖2.4電路參數(shù)的計算及選擇（1）對止弦波發(fā)生電路:振蕩頻率九二

10、12/rRC10Hz

11、波--三角波轉(zhuǎn)換電路：C3釆用luF,際釆用1KQ,鳥=&（）舟二900Q2.5總原理圖圖8總原理圖3電路的仿真本次設(shè)計采用Multisim軟件進(jìn)行仿真，在Multisim中按照設(shè)計原理圖畫出仿真圖后，查看輸出曲線。3.1正弦波發(fā)生電路的仿真圖9產(chǎn)生的正弦波3.2正弦波一方波轉(zhuǎn)換電路的仿真圖10產(chǎn)生的正弦波和方波曲線4.3方波一三角波轉(zhuǎn)換電路的仿真T2T1

12、1TimeChannelA門門白丄：1.280s-217.137V>15.899習(xí)：1.280s-217.137V迅￡3労V:0.000s0