哈工程处电子线路实验报告.doc

摘要 实验采用纯硬件电路设计形式完成实验任务，实现实验功能。首先用2MHZ自激振荡器产生频率为2MHZ的矩形波，用十六进制分频器将输入的2MHZ矩形波进行分频从而得到125KHZ的矩形波，利用比较器（74LS85）改变矩形波信号的占空比来实现正弦波幅度可控，将占空比可调的125KHZ的矩形波输入施密特触发器（CD4049）中进行整形，再将整形波输入RLC串联电路后实现125KHZ的正弦波的输出，最后用OTL缓冲器来提高电路的带负载能力。 实现功能：实现一个精确的125KHZ正弦波发生器，且幅度可调。 方案特点：电路为纯硬件电路，原理图简单易懂，硬件调试容易，部分实现功能明确且输出可测，有助于电路问题检测。 设计选题：选题六标准125KHZ正弦波发生器的设计实现。 设计任务：实现一个精确的125KHZ正弦波发生器，且幅度可调。 实验要求： 1）分析并依据所给的设计提示画出原理图，写出详细电路设计报告2）用示波器分别测定原理方框图中节点（1）、（2）、（3）（4）、（5）处的波形和频率，与理论结论进行比较，判断电路是否正确 3）使用频率计每隔30s测定输出正弦波的频率，通过记录多组数据可以得到频率稳定度。 4)改变矩形波的占空比分别使得输出的正弦波幅度达到最大和最小 5）重复2）、3）两个步骤 6）整理实验数据，得出实验结论 第一章 方案设计与论证 方案（一）：使用集成运放LM324制作正弦波发生器 文氏桥式正弦波发生器亦是常用的RC低频振荡器,由运放构成的同相放大器和文氏电桥反馈网络组成,基本电路如图1所示。其中R1、C1、R2、C2正反馈网络与R3、R4负反馈网络构成文氏电桥。如图所示，由运放及R3、R4构成的同相负反馈放大器闭环增益为 (1) 而正反馈网络反馈系数为 (2) 经整理得 （3） 若取R1=R2=R，C1=C2=C，且设ω0=1/RC，则 （4） 因而反馈系数幅频特性为 （5） 相频特性为 （6） 可见，仅当信号频率ω=ω0=1/RC时，ωf=0，与同相放大器零相移一起使=0，满足振荡的相位平衡条件，而且此时反馈系数幅值最大。Fvmax=1/3。只要闭环增益Avf=1+R3/R4略大于3，即R3≥2R4，便能满足起振时的振幅条件，电路起振，输出正弦波信号。为稳定振荡信号的幅度和改善信号波形，需设自动稳幅电路。例如可在负反馈回路上串白炽灯泡、热敏电阻，或反馈电阻上并接稳压管。当振荡幅度增大时，负反馈加强，闭环增益相对下降；而振荡幅度减小时，增益相对增大，最终使振荡幅度稳定在某一确定值。 方案（二）采用电容三点式 图2所示为西勒电路原理图它是一种改进型的电容三点式振荡电路，它的主要特点就是与电感L并联一可变电容C4。这种电路保持了克拉泼电路中晶体管与回路耦合弱的特点，频率稳定度高。因为用C4改变震荡频率，且接入系数p1、p2不受影响，所以整个波段中振荡振幅比较平稳。 西勒振荡电路的振荡频率可近似认为是 其中 西勒电路的频率稳定度较高是因为接入小电容C3。由于回路电感的Q值不可能做得很高，因而限制了C3的进一步减小，其频率稳定度只能达到到，相对于石英晶体来说频率稳定度小。 方案（三）使用石英晶体振荡器产生正弦波 使用高度稳定的石英晶体振荡电路产生高稳定度的正弦波，之后经过十六分频使其频率变为125KHZ正弦波，再由施密特进行整形，利用RLC串联谐振电路将其一次谐波虑出，即为标准的125KHZ正弦波，最后通过OTL电路来提高其带负载能力。 与前两种方案相比，此方案电路原理结构简单，部分电路模块功能明确易于调试，输出波形不易失真且频率稳定度高。 第二章 单元原理图说明 1、2MHZ的矩形波发生电路 电路说明： 石英晶体振荡器是利用石英晶体的压电效应来起振，其特点是频率稳定度高。一般的晶振振荡电路都是在一个反相放大器（注意是放大器不是反相器）的两端接入晶振，再有两个电容分别接到晶振的两端，每个电容的另一端再接到地，这两个电容串联的容量值就应该等于负载电容，　　一般的晶振的负载电容为15p或12.5p ，如果再考虑元件引脚的等效输入电容，则两个22p的电容构成晶振的振荡电路就是比较好的选择。 2、占空比可调的125KHZ正弦波发生电路 此部分功能使用计数器74LS161，比较器74LS85和拨码开关实现。 1）计数器74LS16174LS161是十六进制计数器，它有四位输出端口，输出0~15由Q3端输出的波形是经过十六分频后得到的125KHZ的