信号发生器dc重要Word格式.docx
- 文档编号:19933511
- 上传时间:2023-01-12
- 格式:DOCX
- 页数:9
- 大小:213.03KB
信号发生器dc重要Word格式.docx
《信号发生器dc重要Word格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《信号发生器dc重要Word格式.docx(9页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
2.4.1电路图设计4
2.4.2电路仿真4
2.4.3总体设计思路和总体电路图4
(1)函数信号发生器设计思路4
2.5单元电路设计与原理说明6
2.5.1方波发生电路的工作原理6
2.5.2方波转三角波电路6
2.5.3三角波转正弦波电路6
2.5.4元器件选择和电路参数计算说明7
2.6电路仿真7
2.6.1测试要求7
2.6.2仿真结果分析8
2.6.3电路的误差分析与改进9
3.总结10
4.参考文献10
5电路图如下11
1.摘要
在电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域,经常需要用到各种各样的信号波形发生器。
随着集成电路的迅速发展,用集成电路可很方便地构成各种信号波形发生器。
用集成电路实现的信号波形发生器与其它信号波形发生器相比,其波形质量、幅度和频率稳定性等性能指标,都有了很大的提高。
信号发生器又称信号源或振荡器,在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。
各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。
能够产生多种波形,如三角波、锯齿波、矩形波(含方波)、正弦波的电路被称为函数信号发生器。
函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。
例如在通信、广播、电视系统中,都需要射频(高频)发射,这里的射频波就是载波,把音频(低频)、视频信号或脉冲信号运载出去,就需要能够产生高频的振荡器。
在工业、农业、生物医学等领域内,如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等,都需要功或大或小、频率或高或低的振荡器。
函数信号发生器的实现方法通常有以下
(1)用分立元件组成的函数发生器:
通常是单函数发生器且频率不高,其工作不很稳定,不易调试
(2)可以由晶体管、运放IC等通用器件制作,它们的功能较少,精度不高,调节方式也不够灵活(3)利用单片集成芯片的函数发生器:
能产生多种波形,达到较高的频率,且易于调试.
2.函数信号发生器的设计
2.1设计目的
(1).学习基本理论在实践中综合运用的初步经验,掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤,培养综合设计与调试能力。
(2)掌握方波—三角波——正弦波函数发生器的原理及设计方法
(3).学会函数信号发生器的设计方法和性能指标测试方法。
(4).培养实践技能,提高分析和解决实际问题的能力。
2.2设计意义
函数发生器作为一种常用的信号源,是现代测试领域内应用最为广泛的通用仪器之一。
在研制、生产、测试和维修各种电子元件、部件以及整机设备时,都学要有信号源,由它产生不同频率不同波形的电压、电流信号并加到被测器件或设备上,用其他仪器观察、测量被测仪器的输出响应,以分析确定它们的性能参数。
信号发生器是电子测量领域中最基本、应用最广泛的一类电子仪器。
它可以产生多种波形信号,如正弦波,三角波,方波等,因而广泛用于通信、雷达、导航、宇航等领域。
2.3设计任务及要点
初始条件:
可选元件:
运算放大器,三极管,电阻、电位器、电容若干,直流电源Vcc=+6~12V,
VEE=-6~-12V,或自选元器件。
可用仪器:
示波器,万用表,直流稳压源,毫伏表等
要求完成的主要任务:
①正弦波Upp≈6V,幅度连续可调,线性失真小。
三角波Upp≈5V,幅度连续可调,线性失真小。
方波Upp≈16V,幅度连续可调,线性失真小。
频率范围:
三段:
10~100Hz,100Hz~1KHz,1KHz~10KHz;
频率控制方式:
压控频率(即VCF);
输出电量:
电压;
②选择电路方案,完成对确定方案电路的设计。
计算电路元件参数与元件选择、并画总体电路原理图,阐述基本原理。
(用Proteus画电路原理图并实现仿真)
③安装调试并按规范要求格式完成课程设计报告书。
2.4.课程设计报告内容
2.4.1电路图设计
①确定目标:
整个系统是由三个模块组成,分别作为方波、三角波、正弦波的输出。
②系统分析:
根据系统功能,选择各模块所用电路形式。
③参数选择:
根据系统指标的要求,确定各模块电路中元件的参数。
④总电路图:
设计各模块电路,画出总电路图。
2.4.2电路仿真
电路设计完成后,用仿真软件Multisim(或Proteus)进行电路的仿真,记录仿真过程,分析仿真结果,对电路进行完善。
电路安装、调试
买原件,进行电路的焊接。
实物做成以后,给每个运放加上+12v和-12v偏置电压,调节滑动变阻器,测试
2.4.3总体设计思路和总体电路图
(1)函数信号发生器设计思路
输出端信号,以验证每个模块能否达到所规定的指标。
①要先产生方波,就必须先用过零比较器和稳压管组成方波产生电路,为调节幅值,则用专用的电压跟随器隔离方波产生端,再用电位器接在运放输出端调节电压输出幅值。
②产生的方波经RC积分电路后输出,得到三角波,为调节幅值,则用电压跟随器隔离三角波输出端,再用电位器接在运放输出端调节电压输出幅值。
③产生的三角波经二极管折线近似电路实现三角波到正弦波的转换,为调节幅值,电压跟随器隔离三角波输出端,电位器接在运放输出端调节电压输出幅值。
④通过调节RC时间常数中的C实现频段间的转换,调节R实现连续改变某一频段的频率
(2)函数信号发生器原理
函数信号发生器是一种用来产生特定需要波形信号的装置,比较常见的有方波、三角波、正弦波和锯齿波发生器。
本实验用来产生方波--三角波--正弦波信号。
方波发生器:
采用过零比较器与稳压管相结合,实现输出幅值为7.4V的方波。
②方波转三角波电路:
将RC积分电路与运放结合,实现方波转三角波
③三角波转正弦波电路:
通过二极管折线电路实现三角波三角波转正弦波
④幅值调节电路:
通过电压跟随器实现阻抗变换,隔离输入级输出级,再利用电位器调节幅值
图1总体电路图
2.5单元电路设计与原理说明
2.5.1方波发生电路的工作原理
此电路由反相输入的滞回比较器和RC电路组成。
RC回路既作为延迟环节,又作为反馈网络,通过RC充、放电实现输出状态的自动转换。
设某一时刻输出电压Uo=+Uz,则同相输入端电位Up=+Ut。
Uo通过R3对电容C正向充电,反相输入端电位n随时间t的增长而逐渐增高,当t趋于无穷时,Un趋于+Uz;
但是,一旦Un=+Ut,再稍增大,Uo从+Uz跃变为-Uz,与此同时Up从+Ut跃变为-Ut。
随后,Uo又通过R3对电容C反向充电,如图中虚线箭头所示。
Un随时间逐渐增长而减低,当t趋于无穷大时,Un趋于-Uz;
但是,一旦Un=-Ut,再减小,Uo就从-Uz跃变为+Uz,Up从-Ut跃变为+Ut,电容又开始正相充电。
上述过程周而复始,电路产生了自激振荡。
2.5.2方波转三角波电路
若a点断开,整个电路呈开环状态。
运算发大器A1与R1、R2及R3、RP1组成电压比较器,C1为加速电容,可加速比较器的翻转。
运放的反相端接基准电压,即U-=0,同相输入端接输入电压Uia,R1称为平衡电阻。
比较器的输出Uo1的高电平等于正电源电压+Vcc,低电平等于负电源电压-Vee(|+Vcc|=|-Vee|),当比较器的U+=U-=0时,比较器翻转,输出Uo1从高电平跳到低电平-Vee,或者从低电平Vee跳到高电平Vcc
2.5.3三角波转正弦波电路
电路中,RP1调节三角波的幅度,RP2调整电路的对称性,其并联电阻RE2用来减小差分放大器的线性区。
电容C1,C2,C3为隔直电容,C4为滤波电容,以滤除谐波分量,改善输出波形。
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
2.5.4元器件选择和电路参数计算说明
参数计算:
为了减少R1上通过的电流,R1选择较大的阻值75kΩ,R3作为限流电阻,为了给与积分电路和R1电阻适当电流而合理选择,在此选为4.7kΩ。
可列方程:
所以R2=75kΩ而:
QUOTE
我们想让频率在1k~10kHz内变化,所以Tmin=0.1ms,Tmax=1ms。
在元件库能找到的最大电阻阻值为100kΩ,当考虑T=1ms即QUOTE
=0.25TQUOTE
QUOTE
因为元件库能找到的电阻只有2.2nf,所以C1选为2.2nf同理可确定频率为100~1kHz时需C2=22nf,频率为10~100Hz时需C2=220nf。
在三角波转正弦波电路中,(Vo1-vo2)R8
了获得较小的输入电流,选定R5、R6、R7为39kΩ可得Vo3~=2.4VV4和V5分别接+12V,-12V偏置电压。
三角波—正弦波变换电路的参数选择原则是:
隔直电容C3、C4、C5要取得较大,因为输出频率很低,滤波电容视输出的波形而定,若含高次斜波成分较多,可取得较小,一般为几十皮法至0.1。
2.6电路仿真
2.6.1测试要求
做的电路仿真要求能得出正确的方波,三角波及正弦波的图形,并且应尽量减少失真,调节合适的频率,振幅等,使最终能得到尽量完美的波形图。
测量的几组频率值也应该和理论值有较小的误差。
2.6.2仿真结果分析
图2方波波形
图3三角波波形
图4正弦波波形
2.6.3电路的误差分析与改进
本实验有很多的误差存在,正弦波失真。
调节R100K电位器RW4,可以将正弦波的失真减小到1%,若要求获得接近0.5%失真度的正弦波时,在6脚和11脚之间接两个100K电位器就可以了。
输出方波不对称,改变RW3阻值来调节频率与占空比,可获得占空比为50%的方波,电位器RW3与外接电容C一起决定了输出波形的频率,调节RW3可使波形对称。
没有振荡。
是10脚与11脚短接了,断开就可以了
产生波形失真,有可能是电容管脚太长引起信号干扰,把管脚剪短就可以解决此问题。
也有可能是因为2030功率太大发热导致波形失真,加装上散热片就可以了。
本次实验的偏置电压为12V,偏大,容易造成功放和电容的损坏,所以我们应该在设计电路时在加一个限流保护的负载来减小电流,保障电路得安全。
3.总结
在老师的悉心指导下,通过对函数信号发生器的设计,我深刻认识到了“理论联系实际”这句话的重要性与真实性。
而且通过对此课程的设计,我不但知道了以前不知道的理论知识,而且也巩固了以前知道的知识。
最重要的是在实践中理解了书本上的知识,明白了学以致用的真谛。
在设计过程中碰到许多不同的问题,与理论有所差距,明白理论和实践还是有差距的,我们不能只学理论而不实践,要多结合理论进行实践,这样才更加理解掌握知识,把理论应用于实践,从实践中得出结论。
4.参考文献
◆<
<
电子线路基础>
>
华东师范大学物理系万嘉若,林康运等编著,高等教育出版社◆<
电子技术基础>
华中工学院电子学教研室编,康华光主编,高等教育出版社。
电子线路设计>
(第二版)华中科技大学谢自美主编,华中科技大学出版社.
◆《模拟电子技术》,程开明主编,重庆大学出版社,1992
◆《模拟电子电路分析、设计与仿真》,劳五一、劳佳编著,西安电子科技大学出版社,2007
◆《电子电路分析与设计》,劳五一,劳佳编著,出版社:
清华大学出版社,2007月
5电路图如下
图5方波-三角-正弦波函数发生器电路图
- 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:
- 信号发生器 dc 重要
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)