模电音频信号发生器

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1、东华理工学院长江学院课程设计报告课程设计题目：音频信号发生器学生姓名：专业：电子信息工程班级：０６３１４１指导教师：高　浪　琴2008年01月03日［概　述］音频信号发生器是电子测量中不可缺少的设备之一。完成一个音频信号发生器的设计和安装调试，可以达到对模拟电路理论知识的较全面的运用和掌握模拟电路的实际安装调试技术，也有一定的价值。音频信号一般是指频率在几百赫兹至几十千赫兹的正弦信号。根据课题任务及技术指标要求，所要设计的音频信号发生器有音频信号的频率调节范围要求，也就是要有一个能够在指定的频率范围内的正弦信号发生部分，

2、同时输出信号的电压和所带负载也有规定，也就是说输出功率有一定的要求，因此要求有一个输出电路部分。所以，设计课题的总体功能框如图１所示：一、指标设计要求：１、频率范围200HZ～～20KHZ，连续可调；２、输出电压Ｕ0＞＝２Ｖ；３、非线性失真r＜＝５％。二、设计方案：采用文式电桥振荡电路RC串并联网络和Rf、Re，正好组成四臂电桥，放大电路输入端和输出端分别接到电桥的两对角线上，因此称为文氏电桥振荡器。    目前广泛采用集成运算放大器代替两级放大电路来构成RC桥式振荡器。图Z0823是它的基本电路。    文氏电桥振荡器

3、的优点是：不仅振荡较稳定，波形良好，而且振荡频率在较宽的范围内能方便地连续调节方框电路图如图２所示：三、单元电路设计：１、正弦波振荡产生的条件：0从结构上看，正弦波振荡电路就是一个没有输入信号的带选频网络的正反馈放大器。图9.1（a）表示接成正反馈时，因此有:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　放大电路在输入信号时的方框图。可改画成图9.1（b）所示。由图可知，若在放大器的输入端（1端）外接一定频率、一定幅度的正弦波信号经过基本放大器和反馈网络构成的环路传输后,在反馈网络的输出端（2端)，得到反馈信号与在大小和相位上都

4、一致,那么就可以去除外接信号，而将（1）、（2）两端连接在一起(如图中的虚线所示）而形成闭环系统，其输出端可能继续维持与开环时一样的输出信号。这样由于便有　　　或　　　　　　　　正弦波振荡器的振荡条件为：︱AF︳＞１，即：︱A︳＞１，︳　　　　幅度平衡条件：，　　相位平衡条件：　所谓建立振荡，就是要使电路自激，从而产生持续的振荡，由直流电变为交流电。对于RC振荡电路来说，直流电源即是能源。那么自激的因素又是什么呢?由于电路中存在噪声，它的频谱分布很广，其中也包括有ω=ω0=1/（RC）这样一个频率成分。这种微弱的信号，经

5、过放大，通过正反馈的选频网络，使输出幅度愈来愈大，最后受电路中非线性元件的限制，使振荡幅度自动地稳定下来，开始时，AV=1+Rf/R1略大于3，达到稳定平衡状态时，AV=3，FV=1/3(ω=ω0=1/RC）。2、选频网络：RC选频电路在实际的电路中主要应用在震荡电路中，RC振荡电路由电阻和电容元件组成正反馈回路，优点是电路结构简单，经济方便，可方便地连续改变振荡频率，便于加负反馈稳幅，容易得到良好的振荡波形。特别适合低频振荡电路．ＲＣ选频网络的计算：图３中，电阻Ｒ和电容Ｃ的取值决定了振荡频率f，即：f=1/（2πRC）

6、。本课题指标要求f＝200HZ～～20KHZ，为了提高调节精度，把频率f分为200HZ～～2KHZ和2KHZ～～20KHZ两个频段，所以，选择两个电容作为粗调，分别为0.1UF和0.01UF，分别对应f在200HZ~~2KHZ和2KHZ～～20KHZ频段。根据Ｃ的值和各频段求出Ｒ的最小值和最大值为：当C=0.1Uf,频率f＝200HZ～2KHZ时，　Ｒmin＝１／（２πfmaxC）＝１／（２π＊２*1000*0.1*10^-6）＝０.796千欧Ｒmax==1／（2πfminC)＝１／（２π＊２00*0.1*10^-6）=

7、7.96千欧当C=0.01Uf,频率f＝2KHZ～20KHZ时，Ｒmin＝１／（２πfmaxC）＝１／（２π＊２0*1000*0.01*10^-6）＝０.796千欧Ｒmax==1／（2πfminC)＝１／（２π＊２＊1000*0.01*10^-6）＝７.９６千欧工作原理：选取600欧的电阻和10千欧的双连电位器串联作为R，当电容器的开关同时打到0.1uF时，调节电位器使频率在200~20KZ可调，当电位器打到0.01uF时，调节电位器使频率在2KZ~20KZ可调。3、放大电路：Ｆ７４１是一种应用非常广泛的通用型运算放大器

8、。由于采用了有源负载，所以只要两级放大就可以达到很高的电压增益和很宽的共模及差模输入电压范围。本电路采用内部补偿，电路比较简单不易自激，工作点稳定，使用方便，而且设计了完善的保护电路，不易损坏。Ｆ７４１可应用于各种数字仪表及工业自动控制设备中。特点：·不需要处部频率补偿·输入有过压保护·输出有过载保护·无阻塞和振荡现