方波、三角波、正弦波函数发生器课程的设计报告-模电.docVIP

江汉大学物理与信息工程学院 课 程 设 计 报 告 课题名称：方波、三角波、正弦波函数发生器 专 业： 电子信息工程1班 班 级： 学 号： 122207301114 学生姓名： 刘立 指导教师： 王芳 2013年12月14日 方波、三角波、正弦波函数发生器 设计目的及任务 设计目的 掌握电子系统的一般设计方法 掌握模拟IC器件的应用培 养综合应用所学知识来指导实践的能力 掌握常用元器件的识别和测试 熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法 设计要求 设计一个能产生正弦波、方波、三角波信号发生器 能同时输出一定频率一定幅度的3种波形：正弦波、和三角波 技术指标 频率范围 ：在100－1KHz范围内可调 输出波形：稳定、无明显失真 设计方案 正弦波产生电路 产生正弦振荡的条件: 正弦波产生电路的目的就是使电路产生一定频率和幅度的正弦波，我们一般在放大电路中引入正反馈，并创造条件，使其产生稳定可靠的振荡。正弦波产生电路的基本结构是：引入正反馈的反馈网络和放大电路。其中：接入正反馈是产生振荡的首要条件，它又被称为相位条件；产生振荡必须满足幅度条件；要保证输出波形为单一频率的正弦波，必须具有选频特性；同时它还应具有稳幅特性。因此，正弦波产生电路一般包括：放大电路；反馈网络；选频网络；稳幅电路个部分。 正弦波振荡电路的组成判断及分类： 放大电路：保证电路能够有从起振到动态平衡的过程，电路获得一定幅值的输出值，实现自由控制。 选频网络：确定电路的振荡频率，是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其反馈信号。 稳幅环节：也就是非线性环节，作用是输出信号幅值稳定。 判断电路是否振荡。方法是： 是否满足相位条件，即电路是否是正反馈，只有满足相位条件才可能产生振荡 放大电路的结构是否合理，有无放大能力，静态工作是否合适； 是否满足幅度条件 正弦波振荡电路检验，若： 则不可能振荡； 振荡，但输出波形明显失真； 产生振荡。振荡稳定后。此种情况起振容易，振荡稳定，输出波形的失真小 分类： 按选频网络的元件类型，把正先振荡电路分为：RC正弦波振荡电路；LC正弦波振荡电路；石英晶体正弦波振荡电路。 我们选择RC 常见的RC正弦波振荡电路是RC串并联式正弦波振荡电路，它又被称为文氏桥正弦波振荡电路。 串并联网络在此作为选频和反馈网络。它的电路图如图（1）所示： 它的起振条件为： 。它的振荡频率为： 它主要用于低频振荡。要想产生更高频率的正弦信号，一般采用LC正弦波振荡电路。它的振荡频率为： 。石英振荡器的特点是其振荡频率特别稳定，它常用于振荡频率高度稳定的的场合。 图(1) 方波产生电路 方法： 由正弦波通过过零比较器得到 过零比较器原理： 图（a）为一最简单的电压比较器，UR为参考电压，输入电压Ui加在反相输入端。图（b）为（a）图比较器的传输特性。 (a) (b) 当UiUR时，运放输出高电平，稳压管Dz反向稳压工作。输出端电位被其箝为在稳压管的稳定电压Uz，即：Uo=Uz。 当UiUR时，运放输出低电平，Dz正向导通，输出电压等于稳压管的正向压降UD，即：Uo=-UD。 因此，以UR为界，当输入电压Ui变化时，输出端反映两种状态。高电位和低电位。方法： 单元电路设计 正弦波发生电路的设计 本电路中采用RC桥式正弦波振荡电路产生正弦波，其电路图如下所示 RC桥式正弦振荡电路 该电路Rf回路串联两个并联的二极管，如上图所示串联了两个并联的1N4148，这样利用电流增大时二极管动态电阻减小、电流减小时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。 此时输出电压系数为 Au=1+(Rf+rd)/R1 RC振荡的频率为：f0=1/(2πRC) 该电路中R=10K C=0.1uF f0=1/(2*3.14*10000*10-7)≈1.57KHz T=1/f0=1/1570=6.369*10-4S=637μs 用Multisim11.0对电路进行仿真得到下图 仿真波形 从图中可得出 仿真得出的数据与理论计算一样，电路正确。 方波发生电路的设计 本电路中采用电压比较器将正弦波转成方波，其电路原理如下图所示 波形仿真： 由波形可知与理论相符合，电路正确。 三角波发生电路的设计 本电路中方波转成三角波采用积分电路，其电路原理如下图所示 积分电路图 积分电路分工为： U0=-+u0(t1) 电路仿真如下图所示 总体