信号发生器设计1.docx
- 文档编号:4937761
- 上传时间:2022-12-11
- 格式:DOCX
- 页数:8
- 大小:127.47KB
信号发生器设计1.docx
《信号发生器设计1.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《信号发生器设计1.docx(8页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
信号发生器设计1
一、课题名称
信号发生器设计(B)
二、设计内容及要求
设计一个能够输出正弦波、三角波和矩形波的信号源电路,电路形式自行选择。
输出信号的频率可通过开关进行设定,具体要求如下:
1、输出信号的频率范围为100--1000Hz,步进为100Hz。
(60分)
2、要求输出信号无明显失真,特别是正弦波信号。
(30分)
范围满足设计要求得满分,否则酌情扣分。
输出信号无明显失真可满分,有明显失真酌情扣分。
发挥部分(附加10分):
进一步扩大输出信号范围和减小步进频率。
三、比较和选定设计的系统方案,画出系统框图
产生正弦波、方波、三角波的方案有多种,如首先产生正弦波,然后通过整形电路将正弦波变换成方波,再由积分电路将方波变成三角波;也可以首先产生三角波—方波,再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波等等。
本课题采用先产生正弦波—方波波,再将方波变换成三角波的电路设计方法,
本课题中函数发生器电路组成框图如下所示:
正弦波矩形波三角波
四、单元电路的设计、参数的计算和器件的选择
(1)正弦波产生电路
正弦波的产生采用了RC桥式振荡电路
(a).RC串并联网络的频率特性
RC串并联电路如图(a)所示,在信号频率很低时,可等效成图(b)电路。
在低频等效电路中,Z1=-jXc1,Z2=R2。
低频时,由于Xc1>>R2,所以在信号频率很高时,其等效电路如图6.4(c)所示。
在高频等效电路中,Z1=R1,Z2=-jXc2。
高频时,由于R1>>Xc2,所以
(b).RC桥式振荡电路分析
RC桥式振荡电路如下所示。
根据自激振荡的条件,φ=φa+Φf=2πn,其中RC串并联网络作为反馈电路,当f=fo时,φf=0°,所以放大器的相移应为φa=0°,即可用一个同相输入的运算放大器组成。
又因为当f=fo时,F=1/3,所以放大电路的放大倍数A≥3。
起振时A>3,起振后若只依靠晶体管的非线性来稳幅,波形顶部容易失真。
为了改善输出波形,通常引入负反馈电路。
其振荡频率由RC串并联网络决定,fo=1/(2πRC)。
图(b)为RC桥式振荡电路的桥式画法。
RC串并联网络及负反馈电路中的Rf、R′1正好构成电桥四臂。
(c).参数的计算:
根据fo=1/(2πRC),fo=100~1000Hz,C=10Nf,R=1/2πCfo
经计算,f=100Hz,R=15.9kΩf=600Hz,R=2.65kΩ
f=200Hz,R=7.95kΩf=700Hz,R=2.27kΩ
f=300Hz,R=5.3kΩf=800Hz,R=1.98kΩ
f=400Hz,R=3.975kΩf=900Hz,R=1.77kΩ
f=500Hz,R=3.18kΩf=1000Hz,R=1.59kΩ
(d).器件的选择:
运放采用的是LM741
(2)矩形波产生电路
电路原理为电压滞回比较,如图
电路有两个阀值电压,输人电压U1,从小变大过程中使输出电压UO产生跃变的阀值电压UTI,不等于uI从大变小过程中使输出电压UO产生跃变的阀值电压UT2电路具有滞回特性。
它与单限比较器的相同之处在于:
单输人电压向单一方向变化时,输出电压只跃变一次。
滞回比较器及其电压传输特性
从集成运放输出端的限幅电路可以看出,UO=±UZ。
集成运放反相输人端电位UP=UI同相输入端电位
令UN=UP求出的uI就是阀值电压,因此得出
输出电压在输人电压u等于阀值电压时的变化:
假设uI<-UT,那么Un一定小于Up,因而UO=+UZ,所以uP=+UYO。
只有当输人电压uI增大到+UT,再增大一个无穷小量时,输出电压UO才会从+UT跃变为-UT。
同理,假设UI>+UT,那么UN一定大于uP,因而UO=-UZ,所以uP=-UT。
只有当输人电压UI减小到-UT,再减小一个无穷小量时,输出电压UO才会从-UT跃变为+UT。
可见,UO从+UT跃变为-UT和从-UT跃变为+UT的阀值电压是不同的,电压传输特性如图。
从电压传输特性上可以看出,当-UT<uI<+UT时,UO可能是-UT,也可能是+UT。
如果uI是从小于-UT,的值逐渐增大到-UT 曲线具有方向性,如图中所示。 实际上,由于集成运放的开环差模增益不是无穷大,只有当它的差模输人电压足够大时,输出电压UO才为±UZ。 UO在从+UT变为-UT或从-UT变为+UT的过程中,随着uI的变化,将经过线性区,并需要一定的时间。 滞回比较器中引人了正反馈,加快了UO的转换速度。 例如,当UO=+UZ、uP=+UT时,只要uI略大于+UT足以引起UO的下降,即会产生如下的正反馈过程: UO的下降导致uP下降,而UP的下降又使得UO进一步下降,反馈的结果使UO迅速变为-UT,从而获得较为理想的电压传输特性。 器件选择: 该单元电路的运放选取TL082CP (3)三角波产生电路 器件选择: 运放采用LM741H 五、画出完整的电路图(见附页),并说明电路工作的原理 六、组装调试的内容: 七.总结设计电路的特点和方案的优缺点,指出课题的核心及实用价值,提出改进的意见和展望。 八.列出系统需要的元器件 集成运放LM741H2个TL082CD1个 二极管2个5.1v稳压二极管2个 电阻100Ω1个电位器0~5kΩ1个 电阻1kΩ3个电阻1.8kΩ1个 电阻10kΩ2个电阻20kΩ2个 电阻400kΩ2个电容100nf3个 电阻15.9kΩ2个电阻2.65kΩ2个 电阻7.95kΩ2个电阻2.27kΩ2个 电阻5.3kΩ2个电阻1.98kΩ2个 电阻3.975kΩ2个电阻1.77kΩ2个 电阻3.18kΩ2个电阻1.59kΩ2个 九.列出参考文献 1.阎石.数学电子技术基础.清华大学.高等教育出版社.2006 2.华成英童诗白.模拟电子技术基础(第四版).高等教育出版社 十.收获体会
- 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 设计