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时间:2019-04-03
《模拟电子技术课程设计报告-波形发生器的设计》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、模拟电子技术课程设计报告题目:波形发生器的设计设计人员:学号:班级:电子1104联系方式:指导教师:日期:2012.1.2目 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4.3LM358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一、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
2、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
3、悉电子仪器的正确使用。三.方案的选择与论证3.1提出方案方案一:①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。方案二:①由比较器和积分器构成方波、三角波产生电路。②然后通过低通滤波把三角波转换成正弦波信号。(下图)方案三:①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)②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
4、: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
5、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
6、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4.3LM358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
7、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=48.4f=1/T=20KHz仿真结果:5
8、.2三角波部分在方波发生电路中,当阈值电压数值较小时,可将电容两端的电压看成为近似三角波。所以只要将方波电压作为积分运算电路的输入,在其输出就得到三角波电压。如仿真结果所示,当方波发生电路的输出电压u01=
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