简易信号发生器设计Word下载.docx
- 文档编号:14304412
- 上传时间:2022-10-21
- 格式:DOCX
- 页数:23
- 大小:589.81KB
简易信号发生器设计Word下载.docx
《简易信号发生器设计Word下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《简易信号发生器设计Word下载.docx(23页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
本课程设计总结报告主要包括工作原理说明,电路工作方案选择,参数计算及元器件选择,multisim仿真,调试与测试等。
这次模拟电子技术课程设计是一次理论与实践的体现,能让我更好地掌握这门课程。
鉴于知识有限,因此在课程设计中难免有错,敬请各位予以指正,并在此谢谢各位老师的指导。
2014年6月10日
目录
第一章课程设计任务书·
·
4
第二章简易信号发生器基本原理
2.1函数发生器的组成·
5
2.2正弦波产生电路·
2.3方波发生器·
7
2.4三角波和方波发生器·
8
第三章电路设计方案的选择
3.1三角波变换成正弦波·
9
3.2整体设计方案·
12
第四章运算放大器(UA741芯片)简介·
第五章参数的确定
5.1方波与三角波参数的确定·
14
5.2正弦波参数的确定·
第六章仿真与制板
6.1multisim仿真·
15
6.2系统PCB板的制作·
16
第七章调试与测试
7.1调试·
20
7.2电路测试·
21
第八章心得体会·
24
附录:
元件清单·
25
鸣谢·
26
参考文献·
第一章课程设计任务书
——简易信号发生器设计
一、设计目的
1、掌握信号发生器的设计方法和测试技术
2、了解单片函数发生器IC8038的工作原理和应用。
3、学会安装和调试分立元件与集成电路组成的多级电子电路小系统。
二、设计技术与要求
1、设计要求
A、电路能输出正弦波、方波和三角波等三种波形;
B、输出信号的频率要求可调;
C、拟定测试方案和设计步骤;
D、根据性能指标,计算元件参数,选好元件,设计电路并画出电路图;
E、在面包板上或万能板或PCB板上安装电路;
F、测试输出信号的幅度和频率;
G、写出设计报告。
2、技术指标
频率范围:
100Hz-1kHz,1Kz-10kHz;
输出电压:
方波Vp-p≤24V;
三角波Vp-p=6V;
正弦波Vp-p=1V;
方波tr小于1us.
三、设计提示
方案提示:
(1)设计方案可先产生正弦波,然后通过整形电路将正弦波变成方波,再由积分电路将方波变成三角波;
也可先产生三角波-方波,再将三角波变成正弦波。
(2)也可用单片集成芯片IC8038实现,采用这种方案时要求幅度可调。
设计用仪器:
示波器1台,晶体管毫伏表,万能表1块,低频率信号发生器,实验面包板或万能板,智能电工实验台。
(1)双运放NE5532(或747)1只(或7412只)、差分管3DG1004个、电阻电容若干;
(2)IC8038、数字电位器、电阻电容若干。
参考书:
《电子线路设计·
实验·
测试》华中科技大学出版社
《模拟电子技术基础》康华光高等教育出版社
《模拟电子技术》胡宴如主编高等教育出版社
四、设计报告要求
1、选定设计方案;
2、拟出设计步骤,画出设计电路,分析计算主要元件参数值;
3、列出测试数据表格;
4、进行总结和分析,并写出设计性报告。
五、设计总结与思考
1、总结信号发生器的设计和测试方法;
2、总结设计信号发生器所用的知识点;
3、三角波的输出幅度是否可以超过方波?
4、IC8038的输出频率与那些参数有关?
如何减小失真?
第二章简易信号发生器基本原理
2.1、函数发生器的组成
函数发生器一般是指能自动产生正弦波、方波、三角波的电压波形的电路或者仪器。
电路形式可以采用由运放及分离元件构成;
也可以采用单片集成函数发生器。
根据用途不同,有产生三种或多种波形的函数发生器,本课题介绍方波、三角波、正弦波函数发生器的方法。
2.2、正弦波产生电路
1、正弦波振荡电路的振荡条件
正反馈放大电路如图2-1所示。
若环路增益,则,去掉,仍有稳定的输出
又
所以振荡条件为
图2-1正弦波振荡电路的方框图
2、RC桥式正弦波振荡器(文氏电桥振荡器)
图2-2为RC桥式正弦波振荡器。
其中RC串、并联电路构成正反馈支路,同时兼作选频网络,R1、R2、RW及二极管等元件构成负反馈和稳幅环节。
调节电位器RW,可以改变负反馈深度,以满足振荡的振幅条件和改善波形。
利用两个反向并联二极管D1、D2正向电阻的非线性特性来实现稳幅。
D1、D2采用硅管(温度稳定性好),且要求特性匹配,才能保证输出波形正、负半周对称。
R3的接入是为了削弱二极管非线性的影响,以改善波形失真。
电路的振荡频率
起振的幅值条件
≥2
式中Rf=RW+R2+(R3//RD),RD为二极管正向导通电阻。
调整反馈电阻Rf(调RW),使电路起振,且波形失真最小。
如不能起振,则说明负反馈太强,应适当加大Rf。
如波形失真严重,则应适当减小Rf。
改变选频网络的参数C或R,即可调节振荡频率。
一般采用改变电容C作频率量程切换,而调节R作量程内的频率细调。
图2-2RC桥式正弦波振荡器
2.3、方波发生器
由集成运放构成的方波发生器和三角波发生器,一般均包括比较器和RC积分器两大部分。
图2-3所示为由迟滞比较器及简单RC积分电路组成的方波—三角波发生器。
它的特点是线路简单,但三角波的线性度较差。
主要用于产生方波,或对三角波要求不高的场合。
电路振荡频率
式中 R1=R1'
+RW'
R2=R2'
+RW"
方波输出幅值 Uom=±
UZ
三角波输出幅值
调节电位器RW(即改变R2/R1),可以改变振荡频率,但三角波的幅值也随之变化。
如要互不影响,则可通过改变Rf(或Cf)来实现振荡频率的调节。
图2-3方波发生器
2.4、三角波和方波发生器
如把迟滞比较器和积分器首尾相接形成正反馈闭环系统,如图2-4所示,则比较器A1输出的方波经积分器A2积分可得到三角波,三角波又触发比较器自动翻转形成方波,这样即可构成三角波、方波发生器。
图2-5为方波、三角波发生器输出波形图。
由于采用运放组成的积分电路,因此可实现恒流充电,使三角波线性大大改善。
图2-4方波、三角波发生器
电路振荡频率
方波幅值 U′om=±
三角波幅值
调节RW可以改变振荡频率,改变比值可调节三角波的幅值。
图2-5 方波、三角波发生器输出波形图
3.1、三角波变换成正弦波
由运算放大器单路及分立元件构成,方波——三角波——正弦波函数发生器电路组成如图3-1所示,由于技术难点在三角波到正弦波的变换,故以下将详细介绍三角波到正弦波的变换。
图3-1简易信号发生器的设计思路
方案一:
用差分放大电路实现三角波到正弦波以及集成运放组成的电路实现函数发生器
差分放大器具有工作点稳定,输入阻抗高,抗干扰能力较强等优点。
特别是作为直流放大器,可以有效的抑制零点漂移,因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。
波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性。
其非线性及变换原理如图3-2
图3-2三角波--正弦波的变换原理
为了使输出波形更加接近正弦波,要求:
传输特性曲线尽可能对称,线性区尽可能窄。
方案二:
用二极管折线近似电路以及集成运放组成的电路实现函数发生器
图3-3二极管折线近似电路
方案三:
用单片集成函数发生器5G8038
图3-4用单片集成函数发生器5G8038构成
可行性分析:
上面三种方案中,方案一与方案二中三角波——正弦波部分原理虽然不一样,但是他们有共通的地方就是都要认为地搭建波形变换的电路图。
而方案三采用集成芯片使得电路大大简化,但是由于实验室条件和成本的限制,我们首先抛弃的是第三种方案,因为它是牺牲了成本来换取的方便。
其次是对方案一与方案二的比较,方案一中用的是电容和电阻运放和三极管等电器原件,方案二是用的二极管、电阻、三极管、运放等电器原件,所以从简单而且便于购买的前提出发我们选择方案一为我们最终的设计方案。
3.2、整体设计方案
综上所述,简易信号发生器的整体设计电路图如图3-5所示。
图3-5简易信号发生器
第四章运算放大器(UA741芯片)简介
集成运算放大器(uA741)是一种线性集成电路,在本课题中起非常重要的地位,和其它半导体器件组成的电路一样,使用中需要进行一系列调整流才能保证准确使用和正常工作。
为了正确使用集成运放,零偏是其中最基本的调整之一
1、它是八脚双列直插式组件,②脚和③脚为反相和同相输入端,⑥脚为输出端,⑦脚和④脚为正、负电源端,①脚和⑤脚为失调调零端,①⑤脚之间可接入一只几十KΩ的电位器并将滑动触头接到负电源端,⑧脚为空脚。
2、工作电压±
22V,差分电压±
30V,输入电压±
18V,允许功耗500mW.其管脚与OP07(超低失调精密运放)完全一样。
3、其内部结构原理图如图所示
图4-1
4、uA741芯片外部引脚如下图
图4
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 简易 信号发生器 设计