浙江大学低频函数信号发生器

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1、专业：自动化（控制）姓名：学号：_日期：_2013/7/16地点：月牙楼301实验报告课程名称：___实验技能训练____________指导老师：仲玉芳、曹峥成绩：__________________实验名称：___低频函数信号发生器设计实验类型：____________同组学生姓名：__________一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得装订线一、实验目的和要求1.掌握低频信号发生器的工作原理和设计思路2.学习使用Proteus软件绘制

2、原理图并仿真，从而检验电路的合理性并为电路调试提供指导3.掌握使用Protel99SE绘制原理图并生成PCB图的方法4.学习热转印、腐蚀制作PCB板的方法5.掌握电路板的焊接技能6.学习电路的调试过程，加深对实验原理的理解。二、主要仪器设备软件：Proteus、Protel99SE硬件：工具箱、万用表、电源、示波器、热转印机、电路板腐蚀机、小台钻、打印机三、实验内容和实验步骤1.方案比较及可行性分析a)总体方案讨论b)数字电路实现方案数字电路的实现方案，一般可事先在存储器里存储好函数信号波形，再用D/A转换器进行逐点恢复。这种方案的波形精度主要取决于函数信号波形

3、的存储点数、D/A转换器的转换速度、以及整个电路的时序处理等。其信号频率的高低，是通过改变D/A转换器输入数字量的速率来实现的。这种方案在信号频率较低时，具有较好的波形质量。随着信号频率的提高，需要提高数字量输入的速率，或减少波形点数。波形点数的减少，将直接影响函数信号波形的质量，而数字量输入速率的提高也是有限的。因此，该方案比较适合低频信号，而较难产生高频信号（如>1MHz）。a)数模结合实现方案模数结合的实现方案，一般是用模拟电路产生函数信号波形，而用数字方式改变信号的频率和幅度。如采用D/A转换器与压控电路改变信号的频率，用数控放大器或数控衰减器改变信号的

4、幅度等，是一种常见的电路方式。b)模拟电路实现方案i.方案一正弦波发生器产生正弦波信号，然后用过零比较器产生方波，再经过积分电路产生三角波，电路框图如图所示。这种电路结构简单，并具有良好的正弦波和方波信号。但要通过积分器电路产生同步的三角波信号，存在较大的难度。原因是积分电路的积分时间常数通常是不变的，而随着方波信号频率的改变，积分电路输出的三角波幅度将同时改变。若要保持三角波输出幅度不变，则必须同时改变积分时间常数的大小，要实现这种同时改变电路参数的要求，实际上是非常困难的。ii.方案二由三角波、方波发生器产生三角波和方波信号，然后通过函数转换电路，将三角波信

5、号转换成正弦波信号，电路框图如图所示。这种电路在一定的频率范围内，具有良好的三角波和方波信号。而正弦波信号的波形质量，与函数转换电路的形式有关。该方案是本实验信号产生部分的使用方案。1.单元电路分析及计算1)分析R20、R21的作用，计算其取值范围；R20、R21起限流作用，，控制通过发光二极管的电流，保护发光二极管。由于发光二级管正常工作时的管压降UF为1.5~2.0V，工作电流一IF般取10~20mA。Rmax=E-UFIF=15V-1.5V10mA=1.35kRmin=E-UFIF=15V-2V20mA=0.65k故R20、R21的取值范围为：0.65kΩ

6、~1.35kΩ2)分析R3的作用，计算其取值范围；R3起限流作用，控制通过稳压二极管的电流，使稳压管工作在稳压区。1N4738的工作电流IzT=76mA最大电流Izm=275mAR3=12V-3.3V0.076A=114.4ΩR3min=12V-3.3V0.275A=31.6ΩR3至少要大于31.6Ω1)指出Q1、Q2的类型，分析其作用；Q1为NPN型晶体三极管，Q2为PNP型晶体三极管Q1、Q2作用：三极管同电位器和电阻组成电流源电路，位于折线法正弦函数转换电路中，为折线法正弦转换电路提供稳定电流，从而在A、B、C、D、E、F点获得稳定电压。2)分析电位器W2

7、的作用，计算其参数；电位器W2位于方波、三角波发生电路，主要是用来调节积分电路输出的三角波幅度，同时会产生副作用，影响输出的频率。W2在滑片左右端电阻比值起作用，故W2总阻值没有特殊要求。本实验W2取10k。3)分析W1和C1、C1’的作用及两者的比例关系，计算其参数；假设W2处于中间位置，C1可以取0.1uF、0.01uF；W1和C组成的网络对波形的频率进行调整，由4的分析，，当W2处于中间位置时，，当C为0.1μF时，频率可调范围为100Hz~1kHz，所以的取值范围为：2.5kΩ~25kΩ。由提供的原件可知，W1选择20kΩ最合适。4)分析W3、R4、R5

8、的作用，要求增益调整范围