模電課程設(shè)計(jì)報(bào)告-正弦波-方波-三角波發(fā)生器

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上寧波大紅鷹學(xué)院模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告課題名稱(chēng)： 信號(hào)發(fā)生器 分 院： 機(jī)械與電氣工程學(xué)院 教 研 室： 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 嚴(yán)金龍 李燕 二一三 年 十二 月課題名稱(chēng)一、設(shè)計(jì)任務(wù)1.1設(shè)計(jì)要求1利用集成運(yùn)算放大器LM358設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易信號(hào)發(fā)生器，要求能產(chǎn)生正弦波、方波和三角波三種波形。2采用雙電源供電形式：電源、；輸出信號(hào)滿(mǎn)足： （1）正弦波：Vpp>=2V；方波：Vpp=13.5V；三角波：Vpp=8V ；（2）頻率：110HZ；（3）波形無(wú)明顯失真。方波發(fā)生電路積分電路產(chǎn)生三角波RC自激震蕩產(chǎn)生正弦波1.2系統(tǒng)框圖

2、二、硬件設(shè)計(jì)2.1正弦波發(fā)生電路圖1 正弦波RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)如下圖（a）所示，它在正弦波振蕩電路中既為選頻網(wǎng)絡(luò)，又為正反饋網(wǎng)絡(luò)，所以其輸入電壓為 ，輸出電壓為 。 當(dāng)信號(hào)頻率足夠低時(shí)， ，因而網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)化電路及其電壓和電流的向量如圖(b)所示。 超前 ，當(dāng)頻率趨于零時(shí)，相位超前趨近于+900，且 趨近于零。 當(dāng)信號(hào)頻率足夠高時(shí)， ，因而網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)化電路及其電壓和電流的向量如圖（c）所示。 滯后 ，當(dāng)頻率趨近于無(wú)窮大時(shí)，相位滯后趨近于-900，且 趨近于零。當(dāng)信號(hào)頻率從零逐漸變化到無(wú)窮大時(shí)， 的相位將從+900逐漸變化到-900。因此，對(duì)于RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)，必定存在一個(gè)頻率f0，當(dāng)f=f0時(shí)，

3、= 同相。通過(guò)計(jì)算可求出RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的頻率特性，如下圖所示，其諧振頻率 。為使f0=110hz，即使RC=1/220*3.14，確定了C的值就得到一個(gè)電阻的值。R=1.447（1.45）K，C=1uf。RC橋式正弦波振蕩電路：因?yàn)檎也ㄕ袷幤鞯钠鹫駰l件是 ，從可得，當(dāng)f=f0時(shí)，F(xiàn)=1/3，所以當(dāng)A>3時(shí)，即RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)匹配一個(gè)電壓放大倍數(shù)略大于3的正反饋放大器時(shí)，就可構(gòu)成正弦波振蕩器。 從理論上講，任何滿(mǎn)足放大倍數(shù)要求的放大電路與RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)都可組成正弦波振蕩電路；但是，實(shí)際上，所選用的放大電路應(yīng)具有盡可能大的輸入電阻和盡可能小的輸出電阻，以減小放大電路對(duì)選頻特性的影

4、響，使振蕩頻率幾乎僅僅決定于選頻網(wǎng)絡(luò)。因此，通常選用引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋的放大電路，如同相比例運(yùn)算電路。 由RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)和同相比例運(yùn)算電路所構(gòu)成的RC橋式正弦波振蕩電路如圖所示。正反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋電壓 是同相比例運(yùn)算電路的輸入電壓，因而要把同相比例運(yùn)算電路作為整體看成電壓放大電路，它的比例系數(shù)是電壓放大倍數(shù)，根據(jù)起振條件和幅值平衡條件Rf的取值應(yīng)略大于2R1。為了穩(wěn)定輸出電壓的幅值，應(yīng)在電路中加入非線性環(huán)節(jié)。例如，可選用R1為正溫度系數(shù)的熱敏電阻。當(dāng)Uo因某種原因而增大時(shí)，流過(guò)Rf和R1的電流增大，導(dǎo)致溫度升高，因而R1的阻值增大，從而使得Au數(shù)值減小，Uo也就隨之減??；為使電路中的電阻能達(dá)

5、到要求，所以選擇了50K的電位器。2.2方波發(fā)生電路正弦波輸入方波輸出圖2 方波正弦波經(jīng)過(guò)電壓比較器后產(chǎn)生方波，通過(guò)課程設(shè)計(jì)要求達(dá)到Vpp=13.5v，所以選擇了6.2v的穩(wěn)壓管。2.3三角波發(fā)生電路圖3 三角波方波通過(guò)積分電路，產(chǎn)生三角波。積分電路是一種運(yùn)用較為廣泛的模擬信號(hào)運(yùn)算電路，它是組成各種模擬電子電路的重要基本單元，它不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)微分方程的模擬，同時(shí)在控制和測(cè)量方波-三角波發(fā)生電路波形圖系統(tǒng)中，積分電路也有著廣泛運(yùn)用，利用其充放電過(guò)程可以實(shí)現(xiàn)延時(shí)，定時(shí)以及各種波形的產(chǎn)生.積分電路還可用于延時(shí)和定時(shí)。在三角波發(fā)生電路圖中，將方波電壓作為積分運(yùn)算電路的輸入，在積分運(yùn)算電路的輸出就得到三

6、角波電壓。通過(guò)同向輸入端輸入作為一個(gè)滯回比較器，輸出產(chǎn)生方波，滯回比較器的幅值大小為穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電壓，方波經(jīng)過(guò)一個(gè)積分電路產(chǎn)生三角波 。2.4原理圖圖4 原理圖三、測(cè)試3.1焊接和測(cè)試當(dāng)焊接完成第一步，我進(jìn)行了正弦波的調(diào)試，在焊接過(guò)程中，由于沒(méi)有1.45K的電阻，所以我只好選擇了1.5K的電阻，當(dāng)測(cè)試時(shí)，頻率只能達(dá)到105hz,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能夠滿(mǎn)足理論計(jì)算。下圖為焊接過(guò)程。圖3-1 焊接過(guò)程圖3-2 正弦波和方波電路連接當(dāng)?shù)谝徊酵瓿珊?，接著就繼續(xù)了第二步，接通方波電路，在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中，由于選擇穩(wěn)壓管的時(shí)候選擇錯(cuò)誤，導(dǎo)致方波的Vpp達(dá)不到要求，在后來(lái)理論分析中找到了原因，改變了穩(wěn)壓二極管，最終的Vp

7、p就能到達(dá)13.5v了。當(dāng)方波再次成功了的時(shí)候，就以為著我的課程設(shè)計(jì)就將完成，最終我將積分電路接入方波發(fā)生端。經(jīng)過(guò)自己在仿真軟件的調(diào)試，最終完成的此次課程設(shè)計(jì)。下圖為實(shí)際完成后的電路，和測(cè)試圖。圖3-3 正弦波和方波圖3-4 方波和三角波3.2實(shí)際測(cè)量值和要求f ( Hz )Uopp1 (V)Uopp2 (V)Uopp3 (V)測(cè)量值1051513.68設(shè)計(jì)值110.>=213.58誤差（%）-4.55%00.74%0表3-1 測(cè)試表誤差分析，由于選擇的電阻略大于仿真電路的電阻，導(dǎo)致最終的實(shí)測(cè)值沒(méi)能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)值，但是所得的數(shù)據(jù)都在誤差范圍內(nèi)。四、總結(jié)4.1前期的仿真和調(diào)試在前期multis

8、im仿真時(shí)，遇到了很多問(wèn)題，首先是對(duì)集成短路不熟悉，一些腳的用法和功能都不清楚，通過(guò)在書(shū)本上和網(wǎng)上的查找，還有就是與老師的溝通，了解了一些元件的用法，通過(guò)不斷的改進(jìn)和完善，最終將正弦的產(chǎn)生出來(lái)了，而且也不會(huì)出現(xiàn)仿真時(shí)電容燒掉的現(xiàn)象。當(dāng)正弦波仿真出來(lái)了，后續(xù)的工作就容易很多，經(jīng)過(guò)來(lái)說(shuō)的引導(dǎo)，我通過(guò)電壓比較電路選擇了合適的電壓比較器，然后產(chǎn)生了我所需要的正弦波，最后就是一個(gè)簡(jiǎn)單的積分電路了，通過(guò)積分電路很容易就得到了三角波，但是在后期的調(diào)試過(guò)程中，為了能達(dá)到三角波的幅值，自己也查詢(xún)了不少資料，并且在將仿真結(jié)果給老師看的時(shí)候，老師還告知我們?cè)诜e分環(huán)節(jié)的時(shí)候最好選擇較小的電容，但是最終我還是沒(méi)能找到合

9、適的電容代替它。4.2焊接中所遇到的問(wèn)題通過(guò)實(shí)驗(yàn)原理圖進(jìn)行實(shí)物焊接，焊接時(shí)能深刻體會(huì)到焊接工藝的重要性：各個(gè)芯片的引腳功能不能混淆，必須了解各個(gè)芯片的使用方法，內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及使用時(shí)的注意事項(xiàng)，該接電源的一定要接電源，該接地的一定要接地，且不能有懸空。同時(shí)在電路板上要預(yù)先確定電源的正負(fù)端，不然會(huì)出現(xiàn)集成電路被燒，很多同學(xué)都出現(xiàn)過(guò)這樣的例子。分清正負(fù)端，便于區(qū)分及焊接，正確焊接各芯片個(gè)管腳連接必須查閱各種資料并記錄，以確保在焊接過(guò)程和調(diào)試過(guò)程中芯片不被燒壞，同時(shí)確保整個(gè)電路的正確性。在焊接完后每塊芯片都用萬(wàn)用表檢測(cè)，看是否有短接等，還有焊接時(shí)要盡量使布線規(guī)范清晰明了，這樣才有利于在調(diào)試過(guò)程中檢查電路

10、。4.3調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方法調(diào)試中，由于剛開(kāi)始電位器在不確定位置，所以正弦波不能夠產(chǎn)生出來(lái)，通過(guò)調(diào)節(jié)電位器，使電阻達(dá)到了自激震蕩條件時(shí)，正弦波產(chǎn)生。由于這電位器不知道往何處旋轉(zhuǎn)是增大還是縮小，最后只好通過(guò)萬(wàn)用表，找到電位器然后調(diào)節(jié)電位器，確定旋轉(zhuǎn)方向，最終解決了這個(gè)問(wèn)題。4.4心得體會(huì)通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，把我們?cè)谡n堂上學(xué)到的模擬電路知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際當(dāng)中。讓我們了解更多模電中有趣的事。在此次設(shè)計(jì)中，當(dāng)然也遇到了許多問(wèn)題，當(dāng)時(shí)上課并沒(méi)有認(rèn)真聽(tīng)課的弊端就完全暴露出來(lái)了，很多電路的工作原理不知所然，得自己一個(gè)一個(gè)在網(wǎng)上去找，然后翻閱課本，找到相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，了解各電路的功能和適用范圍。在進(jìn)行一個(gè)綜合性

11、的硬件設(shè)計(jì)時(shí)，要全面考慮問(wèn)題，如想用其他信號(hào)來(lái)控制一個(gè)信號(hào)，就要考慮到和這個(gè)信號(hào)直接或間接關(guān)系的信號(hào)，必須是最重要相關(guān)的信號(hào)，然后通過(guò)他們的關(guān)系，來(lái)連接它們。這一個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)，讓我真正理解了書(shū)本上有關(guān)此次課程設(shè)計(jì)所涉及到的知識(shí)，也讓我知道我們課本上的知識(shí)在實(shí)際中怎么應(yīng)用，理論聯(lián)系實(shí)際。通過(guò)此次設(shè)計(jì)，我對(duì)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)有了很大的興趣，現(xiàn)在我可以主動(dòng)的去學(xué)習(xí)，我明白自己該學(xué)習(xí)那個(gè)方面，重點(diǎn)是什么。我也掌握的了在理論中遇到問(wèn)題，應(yīng)該怎樣去解決，在實(shí)際中遇到迷團(tuán)應(yīng)該怎樣去檢查調(diào)試。雖然最后我沒(méi)調(diào)試出我們想要的結(jié)果，但是經(jīng)過(guò)這次課程設(shè)計(jì)讓我們更鞏固了我們的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和焊接技能。同時(shí)還能帶給我們不一樣的體驗(yàn)，做出了屬于自己頻率的正弦波，不僅如此，還讓自己對(duì)書(shū)本有了興趣，通過(guò)書(shū)本，讓我掌握了一些基本知識(shí)，通過(guò)書(shū)本，讓我明白書(shū)本的重要性。所以非常幸運(yùn)有這么一次課程設(shè)計(jì)，讓我在迷失的路上回到了