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(放大自激信号)
2.反馈网络。
(引起正反馈,满足相位条件)
3.选频网络。
(确定f0,保证电路产生正弦波振荡)
4.稳幅环节。
(使电路从起振过度到稳定振荡)
(2)、实现电路产生正弦波振荡时,可首先利用瞬时极性法判断电路是否满足相位平衡条件。
如果在满足相位平衡条件的某一特定频率f0下,能同时满足幅度平衡条件,则电路能够产生正弦波振荡。
而且,该特定频率f0即是RC串并联网络振荡电路的振荡频率f0=1/2πRC,并由幅度平衡条件可以得到起振条件为|A|>
3。
当电路接成正反馈时,产生正弦波振荡的条件为:
AF=1;
当电路接成负反馈时,产生自激振荡的条件为:
AF==1。
2.1.2设计方法
由于正反馈和负反馈产生自激振荡的差别的根本原因在于两种情况下反馈的极性不同。
在放大电路中,为了改善性能,引入的是负反馈,而在振荡电路中的目的是要产生正弦波振荡,因此将RC选频网络反馈接成正反馈。
而在电路中又由、及引入了一个电压串联负反馈,其作用是可以提高电压放大倍数的稳定性,改善振荡电路的输出波形,而且进一步提高提高放大电路的输入电阻,降低输出电阻,从而减小了放大电路对RC串并联网络选频特性的影响,提高了振荡电路的带负载能力。
同时,改变电阻或阻值大小可以调节深度负反馈的深度。
因此可利用瞬时极性法判断电路能否产生正弦波振荡。
并将反馈接成正反馈,此时,产生振荡的条件是,即AF=1。
课程设计说明书NO.3
图1RC串并联网络振荡电路波原理图
RC串并联网络振荡电路无参元件列表:
表1:
元件列表
名称
标号
参数(型号)
数量
电阻
3.5KΩ
1个
5KΩ
10KΩ
3KΩ
电容
C1、C2
0.04uF
2个
集成运放
A
LM324N
稳压管
D1
1N5233B
D2
课程设计说明书NO.4
2.1.3设计方案论证
图中的电路中由、及引入了一个电压串联负反馈,不仅可以提高电压放大倍数的稳定性,改善振荡电路的输出波形,而且进一步提高提高放大电路的输入电阻,降低输出电阻,从而减小了放大电路对RC串并联网络选频特性的影响,提高了振荡电路的带负载能力。
其中集成运放A作为放大电路,RC串并联网络是选频网络,而且,当f=f0时,它是一个接成正反馈的反馈网络。
另外,和及支路引入一个负反馈。
RC桥式振荡电路由RC串并联选频网络和同相放大电路组成,如原理图所示。
图中RC选频网络形成正反馈,并由它决定振荡频率f,,和及形成负反馈回路,由他们决定起振的幅值条件和调节波形的
2.单元电路设计
2.2.1RC串并联网络电路
RC桥式振荡电路所产生的振荡频率F0可由电阻R和电容C确定,即
f=
为了使选频网路的选频特性尽量不受集成运算放大器的输入电阻Ri和输出电阻R0的影响,电阻R满足下列关系式:
>>R>>R
一般集成运算放大器的输入电阻Ri约为几百千欧以上,而输出电阻R仅为几百欧以下。
根据RC桥式振荡电路的起振的振幅条件,电阻,RR和应由式=1+>
3
课程设计说明书NO.5
确定,因此得R`>
2R`,通常取R`=(2.1~2.5)R`,这样既能保证起振也不致产生严重的波形失真。
此外,为了减小输入失调电流和漂移的影响,电路还应该满足直流平衡条件,即:
R`=R//R`
电路中稳幅环节由两只正反向并联的二极管D1,D2和电阻并联组成,利用二级管正向动态电阻的非线性以实现稳幅,为了减小因二极管特性的非线性而引起的波形失真,在二极管两端并联小电阻,这是一种最简单易行的稳幅电路。
在选取稳幅元件时,稳幅二极管D1,D2应选用特性一致的硅管。
R的取值不能过大(过大对削弱波形失真不利),也不能过小(过小稳幅效果差),通常R取(3~7)KΩ即可。
2.2.2元件选择计算过程
由已知f==1000可得RC=1/(2π×
1000)的乘积。
即可估算R和C的大约取值,同时由模拟电路中所示的参数数据可求得实验中的计算结果。
设
由电路的振荡频率
f==1025Hz
课程设计说明书NO.6
振荡的幅度平衡条件为|AF|>1,已知当f=f0时,|F|=1/3,由此求得振荡电路的起振条件为|Au|>3,已知同比例运算电路输出电压与输入电压之间的比例系数为:
1+,为了达到1+>3,负反馈支路的参数应满足关系R`>2R3即:
|Au|==1+=1+13/5=3.6>3、负反馈系数F==0.27
三.原理图
3.1完整的原理图如图2所示
图2仿真原理图
课程设计说明书NO.7
3.2选定元件列表(如表2所示)
表2元件列表
元件名称
标号
参数型号
说明
集成运算放大器
A
LM324N
1
放大信号
R1、R2
、及R3构成电压串联负反馈
R3
调节阻值通过示波器来观察波形变化
稳压管
D1、D2
1N5233B
限制输出电压
C1
与R3和R2构成反馈回路并通过改变容值调节振荡频率
C2
沈阳大学
课程设计说明书NO.8
四、仿真分析方案
4.1仿真分析原理图如图3所示
图3仿真分析原理图
4.2仿真分析方案
采用Multisim7对正弦波发生器的输出正弦波进行仿真。
当滑动变阻器的阻值输入为50%时,AF>
1,已知当已知当f=f0时,|F|=1/3,由此求得振荡电路的起振条件为|Au|>3,已知同比例运算电路输出电压与输入电压之间的比例系数为:
|Au|==1+=1+13/5=3.6>3、负反馈系数F==0.34,根据RC振荡电路的起振条件,电阻、和应由式=1+>3确定。
因此得R`>2R`通常取
课程设计说明书NO.9
R`=(2.1~2.5)R`,这样既能保证起振也不致导致严重的波形失真。
由振荡电路中的原理图知,实验中用XSC1型示波器观察正弦波输出电压波形,并
通过连接两个1N5233B型稳压管限制输出电压以起到稳幅的作用。
由电路中所示参数可求得待测量的数值为f,Au等数值。
五.仿真结果与分析
5.1Vo1仿真结果如图4所示
当调节<
150得到如图4所示的波形图(为合适值时的波形、数值)
图4VO1仿真结果图
沈阳大学
课程设计说明书NO.10
5.2Vo2仿真结果如图5所示
当调节得到如图5所示的失真波形图(调节较大是的失真波形、数值)
图5Vo2仿真结果
5.3误差分析
1、在对课程设计参数进行计算时,保留实验结果数据时产生误差。
2、由于地球或外界电磁场干扰也会使器件参数有所差异导致误差产生。
六.设计体会
这门课程使我认识了一些模拟电子技术元件的性质和在生活中的用法以及在实际生活中发挥的重要作用,通过设计我学会了通过使用Multisim7的基本使用方法和一些仿真元件电路的设计,以及可以通过电路中的参数及计算得到很好的模拟电子仿真结
课程设计说明书NO.11
果。
使我可以把理论与实际相结合,为以后的学习和工作打下了坚实的基础。
通过学习模拟电子这门课程使我了解了放大器的分析和计算方法.通过学习计算机辅助软件是我
可以单独运用软件编辑简单的模拟电子电路图,并可以利用电路编辑软件对其进行分析,仿真和计算.可以将抽象的理论知识与实际电路设计联系在一起,是我掌握了初步的
设计方法,在掌握了模拟电路设计方法的同时也加深了对课程知识的理解和综合的运用,培养了我综合运用理论知识和专业知识解决实际工程问题的能力,以及工程意识创新能力。
通过学习这门基础课,使我掌握了近代模拟电子技术的理论基础知识,电路分析与计算的基本方法,具备进行实验的初步技能,并为以后学习专业课打下了一定的基础.
课程设计在我们今后的生活和工作中也有很大的用处,在接触课程设计的同时也能让我们对本专业有进一步的认识和了解,这对我们今后的学习也有帮助.同时感谢老师的帮助和指导!
七.参考文献
[1]张维康.应用电子技术基础[M].西南交通大学出版社出版,2001.3:
48-16
[2]李源生.电路与模拟电子技术[M].电子工业出版社出版.2003.6:
153-20
[3]陈光梦.模拟电子学基础[M].上海:
复旦大学出版社.2005.3:
37-6
[4]李万辰模拟电子技术基础实践教程[M].西安.西安电子科技大学出版社1999.5:
15-20
课程设计说明书NO.13
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