模电数电课程设计

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1、合肥经济技师职业学院模数课程设计专业名称:应用电子学生班级:10应电班学生姓名:张东学生学号10150128第一章设计的目的及任务1.1设计目的1.11掌握电子系统的一般设计方法1.12掌握模拟IC器件的应用1.13培养综合应用所学知识来指导实践的能力1.14掌握常用元器件的识别和测试1.15熟悉常用仪表,了解电路调试的基本方法1.2设计任务设计方波——三角波——正弦波函数信号发生器1.3课程设计的要求及技术指标1.31设计、组装、调试函数发生器1.32输出波形:正弦波、方波、三角波;1.33频率范围:在100Hz-1KHz,

2、1KHz-10KHz范围内可调;1.34输出电压:方波UP-P≤24V,三角波UP-P=6V,正弦波UP-P=1V;方波tr小于1uS。第二章函数发生器的总方案及原理框图2.1原理框图图2-182.2函数发生器的总方案函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。根据用途不同,有产生三种或多种波形的函数发生器,使用的器件可以是分立器件,也可以采用集成电路。为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术,本课题采用由集成运算放大器与晶体管差分放大器共同组成的方波—三角波—正弦波函数发生器的设计

3、方法。产生正弦波、方波、三角波的方案有多种,如首先产生正弦波,然后通过整形电路将正弦波变换成方波,再由积分电路将方波变成三角波;也可以首先产生三角波—方波,再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波等等。本课题采用先产生方波—三角波,再将三角波变换成正弦波的电路设计方法,本课题中函数发生器电路组成如下所示:由比较器和积分器组成方波—三角波产生电路,比较器输出的方波经积分器得到三角波,三角波到正弦波的变换电路主要由差分放大器来完成。差分放大器具有工作点稳定,输入阻抗高,抗干扰能力较强等优点。特别是作为直流放大器时,可以有效地抑制零点

4、漂移,因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性。第三章单元电路设计3.1方波发生电路的工作原理此电路由反相输入的滞回比较器和RC电路组成。RC回路既作为延迟环节,又作为反馈网络,通过RC充、放电实现输出状态的自动转换。设某一时刻输出电压Uo=+Uz,则同相输入端电位Up=+UT。Uo通过R3对电容C正向充电,如图中实线箭头所示。反相输入端电位n随时间t的增长而逐渐增高,当t趋于无穷时,Un趋于+Uz;但是,一旦Un=+Ut,再稍增大,Uo从+Uz跃变为-Uz,与此同时Up从+Ut

5、跃变为-Ut。随后,Uo又通过R3对电容C反向充电,如图中虚线箭头所示。Un随时间逐渐增长而减低,当t趋于无穷大时,Un趋于-Uz;但是,一旦Un=-Ut,再减小,Uo就从-Uz跃变为+Uz,Up从-Ut跃变为+Ut,电容又开始正相充电。上述过程周而复始,电路产生了自激振荡。方波---三角波转换电路的工作原理8图3-2所示的电路能自动产生方波—三角波。电路工作原理若下:若a点断开,运放A1与R1、R2及R3、RP3组织成比较器,R1成为平衡电阻,运放的反相端接基准电压,及U_=0,同相端接输入电压Uia;比较器的输出Uo1的高

6、电平等于正电源电压+Vcc,低电平等于负电源电压—VEE(

7、+Vcc

8、=

9、—VEE

10、),当比较器的U+=U-=0时,比较器翻转,输出U01从高电平+Vcc跳到低电平—VEE,或从低电平—VEE跳到高电平+Vcc。设U01=+Vcc,则(3-2-1)式子中,RP1指的是电位器(以下同)。将上式整理,得比较器翻转的下门限电位(3-2-2)若Uo1=—VEE,则比较器翻转的上门线电位(3-2-3)比较器的门限宽度(3-2-4)8由式子(3-2-1)~(3-2-4)可以得到比较器的电压传输特性,如图所示。图3-3a点断开后,运放A2与

11、R4、RP3、C2、及R5组成反相积分器,其输入信号为方波U01,则积分器的输出(3-2-5)当U01=+Vcc时,(3-2-6)当U01=-Vcc时,(3-2-7)可见积分器输入方波时,输出是一个上升速率与下降速率相等的三角波,其波形如图所示。图3-4方波—三角波波形8当a点闭合,即比较器与积分器首尾相连,形成闭环电路,则自动产生方波-三角波。三角波的幅度为(3-2-8)方波—三角波的频率(3-2-9)由式子(3-8)及(3-9)可以得出以下结论:1.电位器RP2在调整方波—三角波的输出频率时,一般不会影响输出波形的幅度。若

12、要求输出频率的范围比较宽,则可用C2改变频率的范围,RP2实现频率微调。2.方波的输出幅度约等于电源电压+Vcc。三角波的输出幅度不超过电源电压+Vcc。电位器RP1可以实现幅度微调,但会影响方波—三角波的频率。——差分放大器的恒定电流;——温度的电压当量,当室温为25oc时

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