EDA实训指导书

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1、《电子设计自动化》实训指导书信息工程系2011年12月一、串联调整型稳压电源(教材P309)二、函数信号发生器1设计内容与目标1.1设计内容设计一个函数信号发生器，通过调节能够产生正弦波，三角波，方波。1.2设计目标与要求(1)正弦波Upp~3V，幅度连续可调，线性失真小。(2)三角波Upp~5V，幅度连续可调，线性失真小。(3)方波Upp~14V,幅度连续可调，线性失真小。(4)频率范围:三段:lO'lOOHz,100Hz'lKHz,1KHz'10KIlz；(5)用Multisim对电路仿真调

2、试，用Protel绘制PCB版图。2设计方案及原理2.1方案选择方案一：先产生正弦波，再由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。方案二：先产生方波，再由积分电路将方波变成三角波，再利用差分放大器传输特性的非线性将三角波变换成正弦波。本次设计采用方案一，即由集成运算放大器组成的正弦波一方波一三角波函数发生器的设计方法。2.2总方案原理框图三角波方波」E弦波图1总体框图2.3各组成部分的工作原理2.3.1正弦波发生电路的工作原理图2RC正弦波振荡电路原理如下：如图2所示，正弦波产

3、生电路由放大电路、正反馈网络和选频率网络组成。RC串联臂阻抗为厶,RC并联臂阻抗为Z2,通常要满足RlR2,CfC2,其频率特性分析如下：Z严&+(1/川CJ,Z2=/?2

4、

5、(i/jwC2)=R2/(!+>/?C2)反馈网络的反馈系数Fv(s)=关二sRCl+3s/?C+(伙CF因s=jw,令Wo=l/RC,则反馈系数为Fv=—)%w3+/(—W()幅频特性表达式为当w=w0=l/RC时，幅频响应有最大值F隔二1/3。此时相频响应为(pf=0°O这样RC串并联选频网络送到运算放大器同相输入端的

6、信号电压与输出电压同相，即(pA+(pf=,RC反馈为正反馈，满足相位平衡，可能产生振荡。调节RC的参数时可实现频率谐振，在频率谐振过程屮，电路不会停止振荡，也不会使输岀幅度改变。因此该选频网络决定信号发生器的输出信号频率。本次采用RC正弦波振荡器，可产生7Hz至16KHz的低频信号，满足设计要求。2.3.2正弦波一方波转换电路的工作原理图3正弦波一方波转换电路原理如下：乩、口、D?为输入保护电路，K为限流电阻，防止K过大时损坏运放器；小、D2为输入保护二极管，限制输入电压幅度。输出回路&为限流

7、电阻，Dz为双向稳压二极管，完成输出电压双向限幅，使得输岀电压幅度限制为土D当Vi为正弦波信号时，经比较器变换，输岀V。为方波信号，如图4所示.卩(4王饱和电压o实际一理想负饱和电压图4输出方波2.3.3方波一三角波转换电路的工作原理图5积分器原理如下：如图5,利用虚短和虚断两条法则求V。和Vi的关系，有:ic=C^=C^^-=-C-cdtdtdt有节点电流法可知if<='cVo=-一[v^t,表明Vo与Vi为积分关系。RCJ因此，若积分器输入为方波，其输出波形即为三角波。如图6所示Illi图6

8、方波一三角波转换电路:R7：：••:::ikn::6If-n8]0R8904-LM324ADVCC12V但在实际电路中，通常在积分电容两端并联反馈电阻R,用作直流反馈，目的是减少集成运算放大器输出端的直流漂移，所以这次试验我们用的方波转换成三角波的电路图如下：R9：150kf）:：：：：：：：：：：：：：：：：：：：::VEE：-12Y3：：：：：：：VEE1；

9、R：：：;;•;;U3A;;r—・••了图7实际所用方波转换三角波电路图2.4电路参数的计算及选择（1）对止弦波发生电路:振荡频率九二

10、12/rRC10Hz

11、波--三角波转换电路：C3釆用luF,际釆用1KQ,鸟=&（）舟二900Q2.5总原理图图8总原理图3电路的仿真本次设计采用Multisim软件进行仿真，在Multisim中按照设计原理图画出仿真图后，查看输出曲线。3.1正弦波发生电路的仿真图9产生的正弦波3.2正弦波一方波转换电路的仿真图10产生的正弦波和方波曲线4.3方波一三角波转换电路的仿真T2T1

12、1TimeChannelA门门白丄：1.280s-217.137V>15.899习：1.280s-217.137V迅£3労V:0.000s0