電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計報告-3

電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計報告設(shè)計題目：函數(shù)信號放大器專業(yè)班級：計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)本科班學(xué)號：姓名：指導(dǎo)老師：設(shè)計時間：2012年6月12號目的及任務(wù)要求1、設(shè)計任務(wù)：設(shè)計制造能產(chǎn)生方波、三角波、正弦波的波形發(fā)生 器2、設(shè)計要求：頻率在100Hz-KHz，1KHz-10KHz且連續(xù)可調(diào)輸出電壓：方波VP-P≦12V,三角波VP-P=6V,正弦波VP-P=1V；調(diào)試設(shè)計的電路，使電路產(chǎn)生振蕩輸出，當(dāng)輸出波形穩(wěn)定且不失真時，測量輸出電壓的頻率和幅值，檢驗該電路是否滿足設(shè)計指標(biāo)。若不滿足，則改變電路參數(shù)值。方案設(shè)計及其論證函數(shù)發(fā)生器能自動產(chǎn)生正弦波、三角波、方波等電壓波形。其電路中使用的器件可以是分立器件，也可以是集成電路。而這里主要方案有集成運算放大器與晶體管差分放大器組成的正弦波、方波、三角波函數(shù)發(fā)生器和利用ICL8038集成塊構(gòu)成的函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計方法。方案一、利用集成塊LM741有積分器和比較器同時產(chǎn)生方波、三角波，其中比較器起電子開關(guān)的作用，將恒定的正負(fù)極性的電位交替的反饋積分器去積分而得到三角波。該電路的優(yōu)點有：線性良好，穩(wěn)定性好。頻率易調(diào)，在幾個數(shù)量級的頻帶范圍內(nèi)，可以方便的連續(xù)的改變頻率，而且頻率改變時，幅度恒定不變。三角波和方波在半周期內(nèi)是時間的線性函數(shù)，易于變換其他波形。電路原理框圖反向積分器滯回比較器三角波產(chǎn)生方波產(chǎn)生RC振蕩電路 反向積分器滯回比較器三角波產(chǎn)生方波產(chǎn)生RC振蕩電路 方波-三角波發(fā)生電路組成框方案二8051集成塊，其內(nèi)部框圖如圖1所示。它由恒流源I1、I2，電壓比較器A和B,觸發(fā)器，緩沖器和三角波變正弦波電路等組成UCCUEE圖1外接電容C由兩個恒流源充電放電，電壓比較器A、B的閥值分別為電源電壓（UCC+UEE）的2/3和1/3.恒流源Ι1、Ι2的大小可通過外接電阻調(diào)節(jié)，但必須Ι2>Ι1。當(dāng)觸發(fā)器的輸出為低電平時，恒流源Ι2斷開，恒流源Ι1給C充電，它的兩端電壓UC隨時間線性上升，當(dāng)UC達(dá)到電源電壓的2/3時，電壓比較器A的輸出電壓發(fā)生跳變，使觸發(fā)器輸出由低電平變?yōu)楦唠娖健：懔髟处?接通，由于Ι2>Ι1（Ι2=2Ι1），恒流源Ι2將電流2Ι1加到C上反充電，相當(dāng)于C由一個凈電流Ι放電，C兩端的電壓UC又轉(zhuǎn)為直線下降。當(dāng)它下降到電源電壓的1/3時，電壓比較器B的輸出電壓發(fā)生跳變，使觸發(fā)器的輸出由高電平跳變?yōu)樵瓉淼牡碗娖?，恒流源?斷開，Ι1再給C充電，……如此周而復(fù)始，產(chǎn)生振蕩。若調(diào)整電路，使Ι2=2Ι1，則觸發(fā)器輸出為方波，經(jīng)反向緩沖器由管腳⑨輸出方波信號。C上的電壓UC，上升與下降時間相等，為三角波，經(jīng)電壓跟隨器從管腳③輸出三角波信號。將三角波變成正弦波是經(jīng)過一個非線性的變換網(wǎng)絡(luò)（正弦波變換器）而得以實現(xiàn)，在這個非線性網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)三角波電位向兩端頂點擺動時，網(wǎng)絡(luò)提供的交流通路阻抗會減小，這樣就使三角波的兩端變?yōu)槠交恼也?，從管腳②輸出。方案論證：8051集成塊，電源電壓范圍寬、穩(wěn)定度高、精度高、易于用等優(yōu)點，外埠只需接入很少的原件即可工作，可同時產(chǎn)生方波、三角波和正弦波，其函數(shù)波形的頻率受內(nèi)部或外電壓控制，當(dāng)調(diào)節(jié)外部電路參數(shù)時，還可以獲得占空比可調(diào)的矩形波和鋸齒波。所以我選擇方案二。三、單元電路設(shè)計與參數(shù)計算函數(shù)發(fā)生器原理框圖根據(jù)內(nèi)部電路和外接電阻可以推導(dǎo)出占空比的表達(dá)式為故RB<2RA② 電路振蕩頻率為f=1/T=Ι1（1-Ι1/Ι2）/VHC，其中VH是窗口比較器上下線電壓的差值，2/3VCC-1/3VCC=1/3VCC，電路設(shè)計時通常采取Ι2=2Ι1。因此電路振蕩頻率可轉(zhuǎn)換為f=1/T=Ι1（1-Ι1/Ι2）/（1/3）VCCC=3Ι1/2VCCC,恒流源I的大小通?？捎赏獠靠刂?，從腳外加電位器調(diào)節(jié)電流大小，以改變電路振蕩頻率。總原理圖及元器件清單1、總原理圖函數(shù)信號發(fā)生器元器件清單名稱型號主要參數(shù)數(shù)量集成塊80511電阻RARB4.7K2RLR1R210K3R320K1電位器RW11K1RW210K1RW3RW4100K2電容C1C0.1u2仿真過程與仿真結(jié)果仿真過程電路如下仿真結(jié)果如下性能測試與分析此函數(shù)信號發(fā)生器能產(chǎn)生穩(wěn)定的正弦波、三角波和方波，波形的頻率和幅度都可以調(diào)節(jié)，且頻率和幅度可調(diào)節(jié)范圍大，頻率可調(diào)節(jié)范圍為100-1KHz。正弦波的失真度小，三角波的非線性很小，方波的占空比可以自己調(diào)節(jié)。此外，函數(shù)信號發(fā)生器的輸出波形受到的干擾很小，波形非常穩(wěn)定。以上設(shè)計的函數(shù)信號發(fā)生器需要進(jìn)一步完善，在做仿真實驗的時候，很多元器件都找不到，這也是缺少經(jīng)驗的問題吧，在以后的學(xué)習(xí)中，會有更多的機(jī)會接觸到這一類的設(shè)計，隨著學(xué)到知識的積累程度，我想會越做越好的。結(jié)論與心得通過這次對波形發(fā)生器的設(shè)計，讓我更加了解了一些設(shè)計電路的程序，也讓我了解了關(guān)于波形發(fā)生器的原理與設(shè)計理念，并且對電子制作有了一定的認(rèn)識，讓我