模电课程设计波形发生器设计.docVIP

模拟电子技术课程设计报告 题目：设计人员： 学号班级：指导教师： 日期：?????录 一．课题名称 二．设计任务与要求 2.1、设计任务 2.2、设计要求 三．方案的选择与论证 3.1提出方案 3.2方案的比较与确定 四．方案原理图 4.1 设计思路 4.2实验原理图 4.3 LM358管脚图 五．调试过程及结果分析 5.1方波部分 5.2三角波部分 5.3正弦波部分 六．设计、安装及调试中的体会 七. 对本次课程设计的意见及建议 八. 参考文献 课题名称： 波形发生器的设计 二、设计任务与要求 2.1、设计任务： 设计制作一台能产生方波、三角波和正弦波的波形发生器。 2.2、设计要求： ⑴基本要求： ①???? 输出波形频率范围为0.02Hz~20kHz且连续可调； ②???? 正弦波幅值为±10V，失真度小于2%； ③???? 方波幅值为10V； ④???? 三角波峰-峰值为20V； ⑤???? 各种波形幅值均连续可调； ⑥???? 设计电路所需的直流电源。 ⑵一般要求： 1．综合运用电子技术课程中所学的理论知识完成课程设计。 2．通过查阅手册和文献资料，提高独立分析和解决实际问题的能力。 3．熟悉常用电子器件的类型和特征，并掌握合理选用的原则。 4．学会电子电路的分析、调试及安装技能。 5．进一步熟悉电子仪器的正确使用。 三．方案的选择与论证 3.1提出方案 方案一： 先由文氏桥振荡产生一个正弦波信号（下图） ②把文氏桥产生的正弦波通过一个过零比较器，从而把正弦波转换成方波。 ③把方波信号通过一个积分器。转换成三角波。 方案二： 由比较器和积分器构成方波、三角波产生电路。 然后通过低通滤波把三角波转换成正弦波信号。（下图） 方案三： 由比较器和积分器构成方波三角波产生电路。（电路图与方案二相同） 用折线法把三角波转换成正弦波。(下图) 方案四： 采用直接频率合成器，从信号的幅度相位关系出发进行频率合成。 3.2方案的比较与确定 方案一： 文氏桥的振荡原理：正反馈RC网络与反馈支路构成桥式反馈电路。当R1=R2、C1=C2。即f=f0时，F=1/3、Au=3。然而，起振条件为Au略大于3。实际操作时，如果要满足振荡条件R4/R3=2时，起振很慢。如果R4/R3大于2时，正弦波信号顶部失真。调试困难。RC串、并联选频电路的幅频特性不对称，且选择性较差。因此放弃方案一。 方案二： 把滞回比较器和积分比较器首尾相接形成正反馈闭环系统，就构成三角波发生器和方波发生器。比较器输出的方波经积分可得到三角波、三角波又触发比较器自动翻转形成方波，这样即可构成三角波和方波发生器。 通过低通滤波把三角波转换成正弦波是在三角波电压为固定频率或频率变化范围很小的情况下使用。本次设计可以考虑使用。 方案三： 方波三角波发生器原理如同方案二。 比较三角波和正弦波的波形可以发现，在正弦波从零逐渐增大到峰值的过程中，与三角波的差别越来越大;即零附近的差别最小,峰值附近差别最大。因此，根据正弦波与三角波的差别，将三角波分成若干段，按不同的比例衰减，就可以得到近似与正弦波的折线化波形。虽然折线法不受频率范围的限制，便于集成化。但反馈网络中电阻的匹配比较困难，因此放弃方案三。 方案四： 方案四能实现快速频率变换，具有低相位噪声以及所有方法中最高的工作频率。但由于采用大量的倍频、分频、混频和滤波环节，导致直接频率合成器的结构复杂、体积庞大、成本高，而且容易产生过多的杂散分量，难以达到较高的频谱纯度。放弃方案四。 综合以上四种方案的优缺点，最终选择方案二来完成本次课程设计。 四．方案原理图 4.1设计思路 先用一块LM358运放做出方波经过积分电路获得三角波，再由三角波经过低通滤波转为正弦波。 4.2实验原理图 Multisim　电　路　图 4.3 LM358管脚图 五．调试过程及结果分析 电路的分析与计算： 没有接通时，，滞回比较器V0=+UZ，则集成运放同相输入端，同时给C充电，使VR由0上升，在Vi之前，不变；当时，V0跳变到-VZ。 当V0=-VZ时,,同时C经反向输入端等效电阻）使VR降低，在VR＞Vi之前V0=-VZ不变，当VR＜Vi时，Vi跳变到+VZ。 5.1 方波部分 方波的波幅由稳压管的参数决定，这里使用１０Ｖ，方波的周期取决于充放电回路RC的数值。若R或C其中一个增大，和周期T均会增大，频率f也会增大。 计算周期T： 通过对方波发生电路的分析，可以想象，与改变输出电压的占空比，就必须使电容正向和反向充电的时间常数不同。利用二极管的单向导电性可以引导电流流经不同的通路，则占空比可调。 则可求出周期T： 带入值得T=48.4 f=1/T=20KHz 仿真结果： 5.2 三角波部分 在方波发生电路中，当阈值电压数值较小时，可将电容两端的电