函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計(jì)

,.工學(xué)08-I《電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)》報(bào)告函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計(jì)專(zhuān) 業(yè)：班 級(jí)：姓 名：學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師：,.,.目錄設(shè)計(jì)任務(wù)要求··················································1謝謝閱讀方案比較·······················································1感謝閱讀單元電路設(shè)計(jì)··················································3感謝閱讀元件選擇······················································7謝謝閱讀整體電路······················································9謝謝閱讀總結(jié)與體會(huì)···················································11感謝閱讀參考文獻(xiàn)····················································11精品文檔放心下載,.設(shè)計(jì)任務(wù)要求1.設(shè)計(jì)一個(gè)函數(shù)發(fā)生器，可產(chǎn)生方波，三角波，正弦波信號(hào)。感謝閱讀2.頻率與幅度可以調(diào)節(jié)。3.方波占空比可以調(diào)節(jié)。方案比較2.1第一種方案由比較器和積分器組成方波—三角波產(chǎn)生電路，比較器輸出的方波經(jīng)積分器得到三角波，三角波到正弦波的變換電路主要由差分放大器來(lái)完成。差分放大器具有工作點(diǎn)穩(wěn)定，輸入阻抗高，抗干擾能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。特別是作為直流放大器時(shí)，可以有效地抑制零點(diǎn)漂移，因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波。波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性曲線(xiàn)的非線(xiàn)性。能實(shí)現(xiàn)頻率可調(diào)的指標(biāo)要求，且能實(shí)現(xiàn)一定范圍內(nèi)的幅度調(diào)節(jié)。如圖一所示：謝謝閱讀圖1 函數(shù)發(fā)生器電路組成框圖,.2.2第二種方案采用DDS作為信號(hào)發(fā)生核心器件的全數(shù)控函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)方案，選用了AD9850芯片，并通過(guò)單片機(jī)程序控制和處理AD9850的32位頻率控制字，再經(jīng)放大后加至以數(shù)字電位器為核心的數(shù)字衰減網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)了信號(hào)幅度、頻率、類(lèi)型以及輸出等選項(xiàng)的全數(shù)字控制。感謝閱讀2.3第三種方案首先由555定時(shí)器組成的多諧振蕩器產(chǎn)生方波，然后由積分電路將方波轉(zhuǎn)化為三角波，最后用低通濾波器將方波轉(zhuǎn)化為正弦波，但這樣的輸出將造成負(fù)載的輸出正弦波波形變形，因?yàn)樨?fù)載的變動(dòng)將拉動(dòng)波形的崎變。如圖二所示：精品文檔放心下載圖2 方波、三角波、正弦波信號(hào)發(fā)生器的原理框圖2.4函數(shù)發(fā)生器方案選擇方案一，關(guān)于三角波的缺陷，不是能很好的處理，且波形質(zhì)量不太理想，且頻率調(diào)節(jié)不如方案三簡(jiǎn)單方便；方案二，知識(shí)所限，復(fù)雜；方案三的電路結(jié)構(gòu)、思路簡(jiǎn)單，運(yùn)行時(shí)性能穩(wěn)定且能較好的符合設(shè)計(jì)要求，且成本低廉、調(diào)整方便，關(guān)于輸出正弦波波形的變形，可以通過(guò)可變電阻的調(diào)節(jié)來(lái)調(diào)整。綜上所述，我們選擇方案三。謝謝閱讀,.單元電路設(shè)計(jì)3.1由555定時(shí)器產(chǎn)生方波當(dāng)電容C1被充電時(shí)，2和6引腳的電壓都上升，此時(shí)二極管D1導(dǎo)通，接通+12V電源后，電容C1被充電，Vc上升，當(dāng)Vc上升到2Vcc/3時(shí)，觸發(fā)器被復(fù)位，同時(shí)放電BJTT導(dǎo)通，此時(shí)輸出電平Vo為低電平，電容C1通過(guò)R2和T放電，使Vc下降。當(dāng)Vc下降到Vcc/3時(shí)，觸發(fā)器又被置位，Vo翻轉(zhuǎn)為高電平。電容器C1經(jīng)R2，R3，他們此時(shí)所分的總阻值為R1向電容C1放電，當(dāng)C1放電結(jié)束時(shí)，T截止，Vcc將通過(guò)R1、R2所分得的阻值為R3向電容器C2充電，當(dāng)Vc上升到2Vcc/3時(shí)，觸發(fā)器又發(fā)生翻轉(zhuǎn)，如此周而復(fù)始，在輸出端就得到了一個(gè)周期性的方波，穩(wěn)態(tài)時(shí)555電路輸入端處于精品文檔放心下載電源電平，內(nèi)部放電開(kāi)關(guān)管T導(dǎo)通，輸出端Vo輸出低電平，當(dāng)有一個(gè)外部負(fù)脈沖觸發(fā)信號(hào)加到Vi端。并使2端電位瞬時(shí)低于1/3Vcc，低電平比較器動(dòng)作，單穩(wěn)態(tài)電路即開(kāi)始一個(gè)穩(wěn)態(tài)過(guò)程，電容C開(kāi)始充電，Vc按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)。當(dāng)Vc充電到2/3Vcc時(shí)，高電平比較器動(dòng)作，比較器A1翻轉(zhuǎn)，輸出Vo從高電平返回低電平，放電開(kāi)關(guān)管T重新導(dǎo)通，電容C上的電荷很快經(jīng)放電開(kāi)關(guān)管放電，暫態(tài)結(jié)束，恢復(fù)穩(wěn)定，為下個(gè)觸發(fā)脈沖的來(lái)到作好準(zhǔn)備。波形圖見(jiàn)圖4。感謝閱讀,.圖3 方波產(chǎn)生電路圖4 電路的電壓波形圖,.3.2方波-三角波轉(zhuǎn)換圖5 三角波的產(chǎn)生電路當(dāng)741很大時(shí)，運(yùn)放兩輸入端為"虛地"，忽略流入放大器的電流，令輸感謝閱讀入電壓為Vi輸出為Vo，流過(guò)電容C的電流為i1則有謝謝閱讀即輸出電壓與輸入電壓成積分關(guān)系。當(dāng) 為固定值時(shí) 。上式表明 輸出電壓按一定比例隨時(shí)間作直線(xiàn)上升或下降。當(dāng)為矩形波精品文檔放心下載時(shí)，便成為三角波。3.3三角波-正弦波轉(zhuǎn)換的電路設(shè)計(jì)分析表明，傳輸特性曲線(xiàn)的表達(dá)式為：Ic=I/[1+exp(-Uid/UT)]感謝閱讀,.是差分放大器的恒定電流；UT是溫度的電壓當(dāng)量，當(dāng)室溫為 25攝氏度時(shí)，UT≈26mV。謝謝閱讀如果Uid為三角波，設(shè)表達(dá)式為Uid(t)=[4*Um*(t-T/4)]/T(0<=t<=T/2)謝謝閱讀Uid(t)=[-4*Um*(t-3*T/4)]/T (T/2<=t<=T)精品文檔放心下載式中Um是三角波的幅度；T是三角波的周期。精品文檔放心下載為使輸出波形更接近正弦波，有三個(gè)條件：1）傳輸特性曲線(xiàn)越對(duì)稱(chēng)，線(xiàn)性區(qū)越窄越好；2）三角波的幅度Um應(yīng)正好使晶體管接近飽和區(qū)或截止區(qū)；感謝閱讀3）圖為實(shí)現(xiàn)三角波——正弦波變換的電路。其中R5調(diào)節(jié)三角波的幅度，R9調(diào)整電路的對(duì)稱(chēng)性，其并聯(lián)電阻R10用來(lái)減小差分放大器的線(xiàn)性區(qū)。電容C5為隔直電容，C8為濾波電容，以濾除諧波分量，改善輸出波形。隔直電容C5要取得較大，因?yàn)檩敵鲱l率很低，取c5=500微法，濾波電容視輸出的波形而定，若含高次斜波成分較多，c6,c7可取得較小，一般為幾十皮法至0.01微法。R9=100歐與R10=100歐姆相并聯(lián)，以減小差分放大器的線(xiàn)性區(qū)。感謝閱讀,.圖6 正弦波的產(chǎn)生電路元件選擇本電路采用555定時(shí)器，555定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極型（TTL）工藝制作的稱(chēng)為555，用互補(bǔ)金屬氧化物（CMOS）工藝制作的稱(chēng)為7555，除單定時(shí)器外，還有對(duì)應(yīng)的雙定時(shí)器556/7556。555定時(shí)器的電源電壓范圍寬，可在4.5V~16V工作，7555可在3~18V工作，輸出驅(qū)動(dòng)電流約為200mA，因而其輸出可與TTL、CMOS或者模擬電路電平兼容。它不僅用于信號(hào)的產(chǎn)生和變換，還常用于控制和檢測(cè)電路中。謝謝閱讀定時(shí)器成本低，性能可靠，只需要外接幾個(gè)電阻、電容，就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。感謝閱讀555定時(shí)器引腳功能：1腳：外接電源負(fù)端VSS或接地，一般情況下接地。2謝謝閱讀,.腳：低觸發(fā)端TR。3腳：輸出端Vo。4腳：是直接清零端。當(dāng)此端接低電平，則時(shí)基電路不工作，此時(shí)不論TR、TH處于何電平，時(shí)基電路輸出為“0”，該端不用時(shí)應(yīng)接高電平。5腳：VC為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部?jī)蓚€(gè)比較器的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)該端不用時(shí)，應(yīng)將該端串入一只0.01μF電容接地，以防引入干擾。6腳：高觸發(fā)端TH。7腳：放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時(shí)器時(shí)電容的放電。8腳：外接電源VCC，雙極型時(shí)基電路VCC的范圍是4.5~16V，CMOS型時(shí)基電路VCC的范圍為3~18V。一般用5V。感謝閱讀定時(shí)器的內(nèi)部電路由分壓器、電壓比較器C1和C2、由兩個(gè)與非門(mén)G1精品文檔放心下載G2組成的基本RS觸發(fā)器（低電平觸發(fā)）、放電三極管T以及輸出反相緩沖器精品文檔放心下載G3組成。555定時(shí)器的內(nèi)部電路框圖及邏輯符號(hào)和管腳排列分別如圖7所示。謝謝閱讀圖7 555定時(shí)器邏輯符號(hào)和管腳排列,.整體電路5.1總電路圖圖8 總電路圖5.2電路仿真,.圖9 方波的仿真圖圖10 三角波仿真波形圖圖11 正弦波仿真波形,.總結(jié)與體會(huì)為期兩個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束，在這兩星期的學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)過(guò)程中我感觸精品文檔放心下載頗深。使我對(duì)抽象的理論有了具體的認(rèn)識(shí)。通過(guò)對(duì)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)，我掌握了常用元件的識(shí)別和測(cè)試；熟悉了常用的儀器儀表；通過(guò)對(duì)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)，我們還深刻認(rèn)識(shí)到了“理論聯(lián)系實(shí)際”的這句話(huà)的重要性與真實(shí)性。而且通過(guò)對(duì)此課程的設(shè)計(jì)，我們不但知道了以前不知道的理論知識(shí)，而且也鞏固了以前知道的知識(shí)。最重要的是在實(shí)踐中理解了書(shū)本上的知識(shí)，明白了學(xué)以致用的真諦。也明白老師為什么要求我們做好這個(gè)課程設(shè)計(jì)的原因。他是為了教會(huì)我們?nèi)绾芜\(yùn)用所學(xué)的知識(shí)去解決實(shí)際的問(wèn)題，提高我們的動(dòng)手能力。在整個(gè)設(shè)計(jì)到電路的焊接以及調(diào)試過(guò)程中，我們感覺(jué)調(diào)試部分是最難的，因?yàn)槟憷碚撚?jì)算的值在實(shí)際當(dāng)中并不一定是最佳參數(shù)，我們必須通過(guò)觀察效果來(lái)改變參數(shù)的數(shù)值以期達(dá)到最好。而參數(shù)的調(diào)試是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)的積累過(guò)程，沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)是不可能在短時(shí)間內(nèi)將其完成的，而這個(gè)可能也是老師要求我們加以提高的一個(gè)重要方面吧！在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我們遇到了不少的問(wèn)題。比如：波形失真，甚至不出波形這樣的問(wèn)題。在老師和同學(xué)的幫助下，把問(wèn)題一一解決，那種心情別提有多高興啦。實(shí)驗(yàn)中暴露出我們?cè)诶碚搶W(xué)習(xí)中所存在的問(wèn)題，有些理論知識(shí)還處于懵懂狀態(tài)，老師們不厭其煩地為我們調(diào)整波形，講解知識(shí)點(diǎn)。最后用一句話(huà)來(lái)結(jié)束吧：“