课程设计报告波形发生器研究与应用.docVIP

《模拟电子技术》 课 程 设 计 课程名称 模拟电子技术基础课程设计 题目名称 波形产生电路的设计 学生学院 信息与机电工程学院 专业班级 08电子国内 学 号 080144951 学生姓名 石康 指导教师 朱品昌 徐凯 2010-12 摘要和关键词 【摘要】： 用RC桥式正弦波振荡电路产生正弦波，正弦波频率可通过调节电阻R及电容C实现100HZ—20KHZ的变换，再通过电压跟随器输出正弦波，电压跟随器起到保护前级不受后级影响。正弦波通过过零比较器，整形为方波，同样经过电压跟随器输出方波。方波通过积分运算电路，整形为三角波，同样经过电压跟随器输出三角波，方波、三角波的频率与正弦波频率相同。 【关键词】：RC桥式振荡 电压跟随器 过零比较器 积分运算电路 电路设计及其原理 方案比较 方案一 先通过压控方波振荡电路产生方波信号，方波信号经过积分运算电路整形为三角波，三角波通过低通滤波器整形为正弦波。 方案二 用RC桥式正弦波振荡电路产生正弦波，正弦波频率可通过调节电阻R及电容C实现100HZ—20KHZ的变换，再通过电压跟随器输出正弦波。正弦波通过过零比较器，整形为方波，同样经过电压跟随器输出方波。方波通过积分运算电路，整形为三角波。 方案二同方案一比较，有较为明显的优势，首先，由于是采用滤波方式产生正弦波，高低频特性较差，可实现的波形频率范围较窄。方案二采用RC桥式正弦振荡电路产生正弦波，频率范围较宽，用过零比较器整形为方波，更容易实现幅度的调节。由于方案二的优势，本设计采用方案二。 单元电路设计 RC桥式正弦振荡电路 RC桥式正弦波振荡电路，也称文氏桥振荡电路。它可由以下四个部分组成： 放大电路：保证电路能够有从起振到动态平衡的过程，使电路获得一定幅值的输出量，实现能量的控制。 选频网络：确定电路的振荡频率，使电路产生单一频率的振荡，即保证电路产生正弦波振荡。 正反馈网络：引入正反馈，使放大电路的输入信号等于反馈信号。 稳幅环节：也就是非线性环节，作用是使输出信号幅值稳定。 说明： 本设计中选频网络与正反馈网络“合二为一”。 反馈电路 RC桥式正弦波振荡电路 通过以下计算，可以求出RC串并联选频网络的频率特性和 (1) 整理可得 (2) 令=1/RC,则 (3) （3）代入（2）,得出 (4) 幅频特性为 (5) 相频特性为 (6) 当f=时，＝，即, 又由可知 当f=时，＝，所以 (7) （7）式表明，只要RC串并联选频网络匹配一个电压放大倍数等于3（即输出电压与输入电压同相，且放大倍数的数值为3）的放大电路就可以构成正弦波振荡电路。 电路中的二极管起稳幅作用，即非线性环节。 射极跟随器电路 用运放接成的电压跟随器电路，主要起保护上一级不受下一级电路影响的作用。理想运放的开环差模增益为无穷大，因而电压跟随器具有比射极输出器好得多的跟随特性。其电路图如下： 电压跟随器电路 RC桥产振荡产生波形 方波产生电路 方波的产生电路主要由一个过零比较器组成，前级产生的正弦波输入过零比较器，整形为相同频率的方波。 过零比较器 输出方波波形 三角波产生电路 将前级产生的方波进行积分运算，即可得到相等频率的三角波。 积分运算电路 输出波形 元件选择 运算放大器uA741 1 过零比较器74LS311 1 同轴双层电位器 1 电阻及电容 若干 说明：运算放大器选用uA741,74LS具有四个运算放大器，除了一个做RC桥式振荡电路在的运算放大器，其它三个可以接成三个电压跟随器，做为三个波形输出的后级保护电路，同轴双层电位器要求精确，即两个电位器阻值尽可能相等，这样输出波形才不会失真。 电路工作原理总结 用RC桥式正弦波振荡电路产生正弦波，RC桥式