毕业设计论文简易信号发生器的设计管理资料.docx
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毕业设计论文简易信号发生器的设计管理资料
简易信号发生器的设计
摘要
Abstract
第1章前言………………………………………………………………………3
第2章信号发生器的发展现状…………………………………………………4
……………………………………………………….4
…………………………………………….....4
第3章方案的设计………………………………………………………………5
方案的选择…………………………………………………………………...5
…………………………………………………………5
第4章单元电路设计………………………………………………………….....6
……………………………………………………………..6
……………………………………………………………...6
正弦波振荡电路………………………………………………………………7
电路工作原理…………………………………………………………….7
…………………………………………………………………..9
电压比较器…………………………………………………………………...10
…………………………………………………………….10
………………………………………………………………….11
积分电路……………………………………………………………………...12
…………………………………………………………….12
………………………………………………………………….12
第5章整体电路仿真………………………………………………...................14
………………………………………………………………………14
…………………………………………………………………........15
第6章结束语…………………………………………………………………...17
参考文献
答谢词
附录
摘要
信号发生器是一种能够产生多种波形,如三角波、方波、正弦波的电路。
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。
本设计通过对信号发生器的原理以及构成进行分析,设计了正弦波—方波—三角波简易信号发生器。
设计中首先确定了电路方案:
由直流稳压电源电路、文氏振荡器、迟滞比较器、积分器组成;接着对各单元电路的的工作原理进行了分析,由直流稳压电源电路提供所需电压,文氏振荡器产生正弦波,迟滞比较器产生方波,积分器产生三角波,同时对电路中各元器件的参数进行了计算。
最后利用相关仪器进行测试,测试达到了设计要求。
关键词:
直流稳压电源电路;文氏振荡器;迟滞比较器;积分器
Abstract
Signalgeneratorisakindofcanproducemuchwaveform,suchastrianglewave,squarewave,sinewavecircuit.Signalgeneratorinthecircuitexperimentandtestequipmentinaverywiderangeofpurposes.Thedesignoftheprincipleofthesignalgeneratorandstructureanalysis,designofsinewave-squarewave-trianglewavesimplesignalgenerator.Designofthefirstsetbyadcvoltagecircuitscheme:
powersupplycircuit,venturioscillator,hysteresitcomparator,integratorcomposed;Theneachunitcircuitoftheprincipleisanalyzedbydcstabilizedvoltagepowersupplycircuit,providethevoltagerequired,venturioscillatorproducesinewave,hysteresitcomparatorproducesquarewave,integratorsproducetriangle,andatthesametimeinthecircuittowavetheparametersofeachcomponentwascalculated.Finally,usingtherelatedinstrumenttesting,testingmeetthedesignrequirements.
Keywords:
dcstabilizedvoltagepowersupplycircuit;Venturioscillator;Hysteresitcomparator;integrator
第1章前言
能产生多种波形,如三角波、方波、正弦波的电路被称为信号发生器,又称信号源或振荡器,在生产实践和科技领域中有广泛的应用。
例如在通信、广播、电视系统中都需要射频发射,这里的射频波就是载波,把音频、视频信号和脉冲信号运载出去,就需要产生高频振荡器。
在工业、农业、生物医学等领域内,如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断等,都需要功率或大或小、频率或高或低的信号发生器。
信号发生器的实现方法通常有:
(1)用分立元件组成的信号发生器,
(2)可以由晶体管、运放IC等通用器件制作,更多的则是用专门的信号发生器IC产生。
早期的函数信号发生器IC,如L8038、BA205、XR2207/2209等,它们的功能较少,精度不高,频率上限只有300kHz,无法产生更高频率的信号,调节方式也不够灵活,频率和占空比不能独立调节,二者互相影响。
(3)利用单片集成芯片的信号发生器能产生多种波形,达到较高的频率,且易于调试。
(4)用专用直接数字合成DDS芯片的信号发生器:
能产生任意波形并达到很高的频率。
但成本较高。
采用分立元件产生正弦波、方波、三角波的方案有多种,先产正弦波,根据周期性的非正弦波与正弦波所呈的某种确定的函数关系,再通过迟滞比较器电路将正弦波转化为方波,经过积分电路后将其变为三角波。
也可以先通过迟滞比较器产生方波,在经过密尔积分电路产生三角波,最后通过差分放大电路经三角波转换成正弦波。
本次设计采用分立元件产生正弦波、方波、三角波。
电路的原理部分的设计,采用单元电路的设计方法,对直流稳压电源电路、文氏振荡器、迟滞比较器、积分器四部分单元电路进行原理的分析,参数的计算,最后通过protel绘图软件将电路绘制出来。
画出仿真图,并对仿真图进行调试,观察效果。
第2章信号发生器的发展现状
信号发生器应用广泛,种类繁多,性能各异,分类也不尽一致。
按照频率范围分类可以分为:
超低频信号发生器、低频信号发生器、视频信号发生器、高频波形发生器、甚高频波形发生器和超高频信号发生器。
按照输出波形分类可以分为:
正弦信号发生器和非正弦信号发生器,非正弦信号发生器又包括:
脉冲信号发生器,信号发生器、扫频信号发生器、数字序列波形发生器、图形信号发生器、噪声信号发生器等。
按照信号发生器性能指标可以分为一般信号发生器和标准信号发生器。
前者指对输出信号的频率、幅度的准确度和稳定度以及波形失真等要求不高的一类信号发生器。
后者是指其输出信号的频率、幅度、调制系数等在一定范围内连续可调,并且读数准确、稳定、屏蔽良好的中、高档信号发生器。
作为基础测量仪器的信号发生器随着用户的需求而不断发展。
信号源实质上就是一个扫频示波器或合成信号源,并具有基本的调制功能。
现在是数字化时代,作为最基本的测量工具,测量仪技术指标上也不断提高。
如精度高、工作频带宽、误差小等。
能够满足不同层次用户的测试要求。
近几年,数字化仪器在迅速发展,我国也在不断研究推出各种新型数字化仪器。
随着电子技术的快速发展,新材料新器件层出不穷,开发新款式信号发生器,器件的可选择性大幅增加,例如ICL8038就是一种技术上很成熟的可以产生正弦波、方波、三角波的主芯片,利用单片机制作智能仪表也成为一种趋势。
第3章方案的设计
电路方案的选择
信号发生器实现的方法通常有以下几种:
(1)可以由晶体管、运放等通用器件制作,更多的则是用专门的信号发生器IC产生。
早期的信号发生器IC,如ICL8038、BA205等,调节方式也不够灵活,频率和占空比不能独立调节,二者互相影响。
(2)用分立元件组成的简易信号发生器:
价格比芯片实惠,结构简单,容易实现。
由分析选择方案
(2)。
1.电路框图
图3-1电路组成框图
2.电路工作原理
根据图3-1分析,正弦波振荡电路可以产生正弦波,正弦波振荡电路的输出端作为电压比较的输入端,比较器又可产生方波,比较器的输出端可作积分器的输入端通过积分器输出三角波。
第4章单元电路设计
图4-1直流稳压电源方框图
小功率的稳压电源由四部分组成:
(1)电源变压器:
是降压变压器,它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压,并送给整流电路,变压器的变比由变压器的副边电压确定。
(2)整流电路:
利用单向导电元件,把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电。
(3)滤波电路:
可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除,从而得到比较平滑的直流电压。
(4)稳压电路:
稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定,不随交流电网电压、温度、负载的变化而变化。
整流电路常采用二极管单相全波整流电路,电路如图4-2所示。
在u2的正半周内,二极管D1、D2导通,D3、D4截止;u2的负半周内,D3、D4导通,D1、D2截止。
正负半周内部都有电流流过的负载电阻RL,且方向是一致的。
电路的输出波形如图4-3示。
在桥式整流电路中,每个二极管都只在半个周期内导电,所以流过每个二极管的平均电流等于输出电流的平均值的一半,即Ivd=1/2Io。
电路中的每只二极管承受的最大反向电压为
(U2是变压器副边电压有效值)。
在设计中,常利用电容器两端的电压不能突变和流过电感器的电流不能突变的特点,将电感器和负载电阻串联或电容器与负载电阻并联,以达到使输出波形基本平滑的目的。
选择电容滤波电路后,全波整流电路直流输出电压:
Uo1=U2,直流输出电流:
(I2变压器副边电流的有效值。
),稳压电路可选集成三端稳压器电路。
总体原理电路见图4-4:
图4-4直流稳压电路原理图
正弦波振荡电路
电路工作原理
1.正弦波产生电路
正弦波振荡电路能产生正弦波信号,它是在放大电路的基础上加上正反馈网络形成的。
为了获得单一频率的正弦波,正弦波振荡电路还必须包含选频网络。
为了得到稳定的等幅振荡信号,正弦波振荡电路还要有一个稳幅环节,因此,正弦波振荡电路由放大电路、正反馈网络、选频网络、稳幅环节组成。
按选频网络组件不同,可分为RC、LC、石英晶体正弦振荡电路。
RC振荡电路用来产生几Hz至1MHz的声频和超声频信号,LC振荡电路用来产生几十KHz至几百MHz的高频和超高频信号,石英晶体正弦振荡电路具有极高的频率稳定度。
本设计选用RC振荡电路。
2.RC桥式正弦振荡电路
RC桥式正弦振荡电路如图所示。
其中R1、C1和R2、C2为串、并联选频网络,接于运算放大器的输出与同相输入端之间,构成正反馈,以产生正弦自激振荡。
R3、RW及R4组成负反馈网络,调节RW可改变负反馈的反馈系数,从而调节放大电路的电压增益,使电压增益满足振荡的幅度条件。
图4-5RC桥式振荡电路
为了使振荡幅度稳定,通常在放大电路的负反馈回路里加入非线性元件来自动调
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