“信号产生与转换电路”设计实验

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1、“信号产生与转换电路”设计实验长江大学一、实验目的1．掌握正弦波振荡电路的基本工作原理；2．掌握RC正弦波振荡电路的基本设计、调试和分析方法；3．掌握方波、三角波发生器的基本设计、调试和分析方法；4．理解正弦波产生电路和方波、三角波转换电路的相互转换。二、实验说明1．该设计实验采用方案设计、软件仿真和电路安装与调试三步走，以提高学生的综合设计与实践动手能力。2．该设计实验的实施采取课内外结合的方式。具体实施步骤如下：第一阶段：实验方案设计。在模拟电子技术课程的“波形的发生与变换电路”理论教学之前布置实验的设计与要求，学生边学习理论课程，边思考，逐步完成方案设

2、计，电路的参数计算，仿真电路的制作。该阶段任务要求在课外完成。第二阶段：电路仿真验证。要求学生根据自己设计的电路到实验室进行仿真、调试、测试，以验证电路是否达到设计要求，在此基础之上完善电路设计，记录仿真结果。该阶段任务要求在课内完成，时间为2个课时。第三阶段：电路的安装、调试与测试。对第二阶段的仿真完善后设计电路进行实际的安装、调试与测试，实验验证设计的电路，记录测量结果。该阶段任务要求在课内完成，时间为4个课时。三、实验元器件集成运算放大器、二极管、电位器、常用电阻和电容。参考器件列表：序号名称型号数量序号名称型号数量1运算放大器uA7413片122双联

3、可调电位器20K1133二极管IN41482144电位器10K1155电位器50K1166电阻20K1177电阻2K3188电阻5101199电阻5.1K32010电容10nF（103）22111电容0.1uF（104）12299“信号产生与转换电路”设计实验一、任务与要求1.设计任务设计一个能产生正弦波、方波和三角波的信号产生与转换电路，该电路的输出频率可调，幅值可调。输出的信号波形完整不失真，输出阻抗不大于100欧2.设计要求（1）输出波形：正弦波、方波和三角波。（2）输出频率：750HZ--7KHZ可调。（3）输出峰峰值：正弦波Upp≥5V，方波Upp

4、≥12V，三角波Upp≥3V。（4）输出阻抗*不大于100Ω。（5）方波的占空比可调*。说明：带（*）的指标要求为扩展内容。二、电路设计参考方案分析以上设计任务可知，该设计可以有多种实现方案，下面给出三种电路结构供参考。参考方案一该方案一（图1）特点是：先产生正弦波，而后比较器产生方波；再通过积分器或其它电路产生三角波；最后通过幅值控制和功率放大电路输出信号。此电路的正弦波发生器的设计要求频率连续可调，方波输出要有限幅环节，积分电路的时间参数选择很重要，保证电路不出现积分饱和失真。正弦波产生电路有RC、LC、石英晶体振荡器等，其中，RC、LC振荡器的频率易于

5、调节，频率覆盖范围较宽，前者往往应用于低频、后者往往应用于高频，但二者的频率稳定度均较差；石英晶体振荡器频率稳定度较高，但频率基本不可调节。图1简易函数发生器参考方案一参考方案二图2简易函数发生器参考方案二方案二见图2，其特点是：先产生方波，而后通过积分器或其它电路产生三角波，再用三角波转正弦波电路将三角波转换为正弦波9；最后通过幅值控制和功率放大电路输出信号。此电路的方波发生器的设计要求频率连续可调，输出要有限幅环节，积分电路的时间参数选择保证电路不出现积分饱和失真。三角波转正弦波电路有滤波法，折线近似法，其中，滤波法原理简单，但要求滤波器截止频率需要随三

6、角波的基波频率的变化而变化；折线近似法原理简单，可以对任意频率三角波进行转换，但要求三角波幅度恒定，对电阻转换网络精度要求较高，否则正弦波的失真度较大。参考方案三方案三见图3，特点是以数字式的频率控制与波形控制模块为核心，控制存储在波形表中的数字化波形采样值的读出间隔，然后通过数模转换将数字化波形转换为模拟的波形；通过滤波器滤除高频分量，可以获得任意的波形（正弦波、方波、三角波等）；最后通过幅值控制和功率放大电路输出信号。此方案的频率控制模块实现频率可调，波形控制模块用于选择选择输出波形，输出频率的间隔取决于控制字的长度和振荡器的频率。该方案是数字化的简易任

7、意波形发生器的方案，除了必须选择微处理器等硬件之外，还需要编写软件程序来控制函数发生器的工作过程。图3简易函数发生器参考方案三参考方案四方案四见图4，特点是正弦波产生电路与方波、三角波产生电路相互独立，实现电路简单易行。其中正弦波的产生可以参考方案一的设计思路，而方波、三角波产生电路参考方案二的设计思路。图4简易函数发生器参考方案四在这四个方案中，可以将信号的产生与变换电路分为两个不同功能的电路，其中一部分为产生频率可变、幅度一定的不失真的信号源电路，另一部分为对不失真信号进行幅度控制和提高信号源带负载能力的功率放大电路。本设计主要针对第一部分展开，第二部分

8、作为扩展内容可参照小信号放大与功率放大器设计完成。一