模电课程设计报告

模电课程 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 电子课程设计报告 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 目名称 函数信号发生器 姓 名： 专 业：电子信息科学与技术 班 级： 学 号： 同 组 人： 指 导 教 师： 信息科学与工程学院电子信息系 年 月 日 函数发生器 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，都需要产生特定要求的信号，所以它在 电子产业行当中是一个基础的电路。本系统设计的是产生的正弦波、方波 和三角波，这三种波都是最基本的信号，其他的信号可以通过这几种基本 的波利用运算电路来实现。该设计首先通过RC振荡电路得到了 、U,20VP,P 频率为的正弦波，然后又通过一个滞回比较器，将正弦波转化为了1000,z U,20V的方波，最后利用积分运算电路将方波转化为了U,6V的三角P,PP,P 波。根据电路仿真multisim软件进行仿真，可以看到比较规则的波形，故可以 应用于其他运算电路来产生其他波形的信号。 RC振荡电路 滞回比较器 积分运算电路 1 第 页/共19页 函数发生器 序言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ „„„3 第一章 正弦波振荡电路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 1.1 RC串并联选频网络„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 1.2 LC正弦波振荡电路„„„„„„„„„„„„„„„„„„6 1.3 发生正弦波的课程设计„„„„„„„„„„„„„„ „„„8 第二章 方波产生电路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10 2.1 电压比较器„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10 2.2 滞回比较器„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10 2.3 产生方波的课程设计„„„„„„„„„„„„„„„„„12 第三章 三角波产生电路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13 3.1 积分运算电路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13 3.2 产生三角波的课程设计„„„„„„„„„„„„„„„„14 第四章 正弦波-方波-三角波电路„„„„„„„„„„„„„„„15 结论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„16 参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„17 附录„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„17 2 第 页/共19页 函数发生器 函数发生器是一种多波形的信号源。它可以产生正弦波、方波、三角 波、锯齿波，甚至任意波形。有的函数发生器还具有调制的功能，可以进 行调幅、调频、调相、脉宽调制和VCO控制。 函数发生器有很宽的频率范围，使用范围很广，它是一种不可缺少的通 用信号源，因此它在生产生活的很多领域当中都有着很广泛的应用，不仅 可以用于生产测试、仪器维修和实验室，还广泛使用在其它科技领域，如 医学、教育、化学、通讯、地球物理学、工业控制、军事和宇航等。 在大学的模拟电子技术课程设计中只完成了很小的一部分，本设计只是 产生了正弦波、方波和三角波。产生正弦波、方波、三角波的 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 有很多 种，如先产生正弦波，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；也可以先产生三角波-方波，再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波。本次设计采用的是第一种方案，首先根据教材中的 基础知识对所要的设计进行分析，把总的设计依据设计思路分成三个小块， 画出了三个小块的电路图，然后将它们连接起来画出总的简略的电路图， 根据题目当中的要求进行计算，将设计当中所用到的元件参数计算出来， 最后利用仿真软件multisim进行仿真，通过观察所得到的波形来对电路进 行更深一层的分析，并作出修改，并对电路进一步完善，得到完善之后的 总的电路图。本设计共分四章内容，第一章介绍了正弦波振荡电路，第二 章介绍了整形电路滞回比较器，第三章介绍了积分运算电路，第四章主要 介绍了三个分块电路的联接，最后是对整个设计电路的总结和分析。 3 第 页/共19页 函数发生器 实用的正弦波振荡电路多种多样，但是最具典型性的是RC桥式正弦波 振荡电路，在有的文献中也称之为文氏桥振荡电路。本节介绍它的电路组 成，工作原理和振荡频率。 1.1 RC串并联选频网络 将电阻RCRC1122与电容串联、电阻与电容并联所组成的网络称为RC R,R,R，C,C,C1212串并联选频网络，如图1.1所示。通常选。因为 RC串并联选频网络在正弦波振荡电路中既为选频网络，又为正反馈网络，。。 UU所以其输入电压为。f，输出电压为。 ? 1 R21kΩ C11uF 2 C2R11uF1kΩ 3UU i。 图1.1.1 RC串并联选频网络 1.//R.UjwCf由图可以看出 F,, -----------------（1.1.1） .11//URR，，。jwCjwC .1整理，可得 F, ------------------（1.1.2） 13()，,jwRCwRC 1令 1f,。 ，则 ------------------（1.1.3） w,2RC,。wC 4 第 页/共19页 函数发生器 .1F,代入上式，得出 ---------------------（1.1.4） ff。3()，,jff。 .1幅频特性为 ---------------------（1.1.5） ||F, ff22。3()，,ff。 f1f相频特性为 。 --------------------（1.1.6） ,,,arctan()f3ff。 .1..ff,根据式（1.4），因为当AA,,3F,。u时， ，所以，即只要 3为RC串并联选频网络匹配一个电压放大倍数等于3的放大电路就可以构成正弦波振荡电路，不过考虑到起振条件，所选放大电路的电压放大倍数应略大于3. 图1.1.2 RC桥式正弦波振荡电路 正反馈网络的反馈电压。 Uf是同相比例运算电路的输入电压，因而要把 同相比例运算电路作为整体堪称电压放大电路，它的比例系数是电压放大 倍数，根据起振条件和幅值平衡条件 5 第 页/共19页 函数发生器 ..RUf。 13A,,，,.uRpU RR,2 -----------------（1.1.7） f1 R的取值应略大于2R。 f1 图1.1.3 利用二极管作为非线性环节 此外，在 R回路中串联两个并联的二极管，如图1.3所示，利用电流增大时f 二极管动态电阻较小、电流减小时二极管动态电阻增大的特点，加入非线性环节， 从而使输出电压稳定，此时比例系数为 .Rr，fd 1A,，u R1 6 第 页/共19页 函数发生器 1.2 LC正弦波振荡电路 LC正弦波振荡电路与RC桥式正弦波振荡电路的组成原则在本质上是相同 的，只是选频网络采用LC电路。在LC振荡电路中，当ff,时，放大电路的。 放大倍数数值最大，而其余频率的信号均被衰减到零；引入正反馈后，使反馈压 作为放大倍数的输入电压，以维持输出电压，从而形成正弦波振荡。由于LC正 弦波振荡电路的振荡频率较高，所以放大电路多采用分立元件电路，必要时还应 采用共基电路。 图 1.2.1 LC并联网络 电路的导纳为 ，，1RwL-----（1.2.1） YjwCjwC,，,，,,,2222RjwLRwLRwL，，，()()，， 令式中虚部为零，就可以求出谐振角频率 111 -----（1.2.2） w,,.。RLC121()1.，，LC2wLQ。 式中Q为品质因数 wL 。Q, ------（1.2.3） 。R 1当w,Q,1时，，所以谐振频率 。LC 7 第 页/共19页 函数发生器 1f, ------（1.2.4） 。2LC, 将上式代入（1.2.3），得出 1LQ, ------（1.2.5） RC 式（1.2.5）表明，选频网络的损耗愈小；谐振频率相同时，电容容量愈小， 电感数值愈大，品质因数愈大，将使得选频特性愈好。 D11.3 发生正弦波课程设计 51N4007GP7D2R5 15k??R61N4007GPV110k??50%0R4Key=A22.2k??12 V 3 640U1R12 610k??V2310715912 V 741 8 C1R2 10k??10nF R3C2010k??10nF 图 1.3.1 RC振荡产生正弦波 图中RRRRDDRRCC、、、、、组成了反馈网络，、、、组成1456122312 了振荡回路，其中RRR,,CCC,,，，从而有 2312 1 f, -----------（1.3.1） 。2,RC 由图中也可以看出， 8 第 页/共19页 函数发生器 ..URRRRR，，////56412。DD ------------（1.3.2） A,,，,13.u1RUp 满足振荡条件，所以可以生成正弦波，而且可以通过来调节它的幅度和R6频率，图中通过两个二极管来控制电路，得到稳定的电压。 此外，还有其他发生正弦波的振荡电路，例如电感反馈式振荡电路、变压器 反馈式的振荡电路、电容反馈式的振荡电路、石英晶体振荡电路，在此不再一一 讨论。 9 第 页/共19页 函数发生器 2.1 电压比较器 电压比较器是对输入信号进行鉴幅和比较的电路，是组成非正弦波发生电 路的基本单元电路，在测量和控制中有着相当广泛的应用。 电压比较器有很多种类，主要有单限比较器、滞回比较器、窗口比较器。 单限比较器就是电路只有一个阀值电压，输入电压逐渐增大或减小的过程 中，当输出达到一定得值，输出电压发生跃变，从高电平到低电平或从低电平到 高电平，只发生一次跃变。 滞回比较器是输入电压从小变大过程中使输出电压发生跃变的阀值电压不 等于输入电压从大变小过程中使输出电压发生跃变的阀值电压，但是当输入电压 向单一方向变化时，输出电压只跃变一次，和单限比较器相似。 窗口比较器是输入电压从小变大或从大变小的过程中输出电压产生两次跃 变，窗口比较器和前两种比较器的区别在于：输入电压向单一方向变化过程中， 输出电压跃变两次。 下面第二节重点介绍一下滞回比较器，并在第三节的课程设计当中应用来 产生方波。 2.2 滞回比较器 单限比较器中，当输入电压在阀值电压附近的微小变化，都将引起输出电 压的跃变，虽然很灵敏，但是它的看干扰能力差。滞回比较器具有滞回特性，因 而具有一定的抗干扰能力。 图2.2.1 滞回比较器 10 第 页/共19页 函数发生器 从集成运放输出端的限幅电路可以看出，。集成运放的输入端电位UU,，。z— ，同相输入端电位 UU,ni R1 UU,， ----------------（2.2.1） .pz—RR，12 令UU,，求出的就是阀值电压，因此得出 Unpi R1 ，,，UU ----------------（2.2.2） .Tz——RR，12 当UUU,，UU,,UUU,，，那么一定小于，因而，所以。只有当ppTiTn。z 输入电压U，UU，U增大到，在增大一个无穷小量时，输入电压才会从跃变iT。z为U,U。同理，假设UU,，，那么U一定大于，因而UU,,，所以pziTn。z UU,,U,UU。只有当输入电压减小到，再减小一个无穷小量时，输出电压pTiT。,U，UU，U,U,U，U才会从跃变为。可见，从跃变为和从跃变为的阀值zz。zzzz电压是不同的。 滞回比较器有两种，一种是正向的，一种是反向的，两种比较器的工作原理 是相同的，只是正向滞回比较器是当输入电压从负值增到，U时，输出电压从T ,U，U,U，U,U跃变为，当输入电压从正值减小到时，输出电压从跃变为。 zzTzz 另外，电路还可以设计成可调式的 图2.2.2 可调式的滞回比较器 由电路图可知，可以通过调节电位器来调节输入电压的阀值电压。 11 第 页/共19页 函数发生器 2.3 发生方波的课程设计 V40 1012 V 4U2 R82116142k??3 R771510k??741V390R101212 V 1520k??50%D3Key=A1N5758 13 R9010k?? 图2.3.1 由正弦波产生方波 由图中可以看出，设计所用的滞回比较器是反向滞回比较器，由上一级电路 产生正弦波作为方波信号的输入。电路输出的高电平为+12V，低电平为-12V，即 双向稳压管的电压。阀值电压为 'RR，29 ------------（2.3.1） ，,，U.(12)T'RRR，，297'RR，29 ------------（2.3.2） ,,,U.(12)T'RRR，，297 12 第 页/共19页 函数发生器 3.1 积分运算电路 图3.1.1 积分运算电路 在上图中所示的积分运算电路中由于集成运放的同向输入端通过 接地，R' UU,,0，为“虚地”。 pn 电路中，电容C中电流等于电阻R中的电流 U iii,, -----------（3.1.1） cRR 输出电压与电容上电压的关系为 UU,, ----------------（3.1.2） 。C 而电容上电压等于其电流的积分，故 11 UidtUdt,,,, ------------------（3.1.3） 。C1,,CRC 在求解tt到时间段的积分值是 12 1t2 UUdtUt,,，() ------------------（3.1.4） 。。11t,1RC 13 第 页/共19页 函数发生器 但是在实际应用电路中，为了防止低频信号增益过大，常在电容上并联一 个电阻加以限制。 3.2 发生三角波的课程设计 C3 V530nF 418160U32212 V R11R122 19610k??10k??R14321 5k??71574120 V6R13170100k?? 12 V GND GND 图3.2.1 由方波产生三角波 由于三角波的要求负值比较低，所以在放大电路输入端接了两个电阻以便 进行调试，另外，还在电容上并联了一个阻值较小的电阻，它主要有两个作用： 一、稳定了电路，二、和电容协调使得输出电压达到所要求的幅值。 由图可得 1UUdt,, -------------（3.2.1） 。1,()RRC，123 上式中UU为第二级产生的正弦波，为需要产生的三角波。 i。 14 第 页/共19页 函数发生器 D1 1N4007GP5D2R5615k??R61N4007GP10k??50%R4Key=A2.2k??40C3V103V410V530nF12 V 4U11816022R112 V 412 V 82U2410k??0111962R14U31421R8R11R123625k??7412362k??10k??10k??071520V2371574190R7V612R1310k??715V31774112 V 0100k??R101512 V C171R212 V GND20k??15k??1350%D310nFKey=AGND1N57580R3C2R915k??10nF10k?? 0 图4.1.1 正弦波-方波-三角波电路原理图 电路的有关计算已经在第一、二、三章当中的最后一节讲述，这里不再熬述， 只对产生的结果进行 说明 关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书 一下。 正弦波 Vv,24 pp, 方波 Vv,24 pp, 三角波 Vv,6 pp, 各个波形的频率都是f,,1000 正弦波、方波、三角波的波形见附录一、二、三 15 第 页/共19页 函数发生器 第一级为由RC振荡电路产生的正弦波，反馈电路中加了两个二极管，从而 使输出的电压稳定，由产生的波形图也可以看出生成的波形非常光滑。选频网络 是根据题目的要求，产生一定频率的信号设置的电阻、电容参数，所以可以根据 需要选择合适的元件。第二级为正弦波通过滞回比较器产生方波，而且可以通过 电位器来调节输入电压的阀值电压，U和,U，以达到所需要求。第三级为方波TT 通过积分电路来产生三角波信号，通过题目要求和计算，得出合理的电容和电阻 的参数。所要强调的是把三级电路按照顺序连接时，产生的波形也许和单级电路 所产生的有所差别，因为当把三级电路连接时，前后各个级之间也许会有一定的 影响。此时，可以通过来改变电路中的元件参数来满足需求。总的来说电路所产 生的信号是符合题目要求的，尤其是正弦波的发生电路，所产生的正弦信号非常 美观，但是在生成三角波的时候由于受到其他级电路的影响，三角波的底部发生 了微小失真，但是通过调节示波器可以看出变化非常微小，可以忽略不计。由于 电路当中引入了可调电路，所以可以更广泛的应用于其他电路。 16 第 页/共19页 函数发生器 参考文献 [1] 童诗白.模拟电子技术基础.清华大学.高等教育出版社.2006 [2]彭介华.电子技术课程设计指导书.高等教育出版社.2000 [3]佚名.模拟电子电路设计性实验指导书.大连理工大学自编教材，2005 17 第 页/共19页 函数发生器 18 第 页/共19页