波形發(fā)生器-產(chǎn)生正弦波-方波-三角波函數(shù)轉(zhuǎn)換器

模擬電子技術課程設計任務書適用專業(yè)：測控專業(yè)設計周期：一周一、設計題目：波形發(fā)生器的設計產(chǎn)生正弦波－方波－三角波函數(shù)轉(zhuǎn)換器二、設計目的1、研究正弦波等振蕩電路的振蕩條件。2、學習波形產(chǎn)生、變換電路的應用及設計方法以及主要電路指標的測試方法。三、設計要求及主要電路指標設計要求：設計并仿真能產(chǎn)生方波、三角涉及正弦波等多種波形信號輸出的波形發(fā)生器。1、方案論證，確定總體電路原理方框圖。2、單元電路設計，元器件選擇。3、仿真調(diào)試及測量結(jié)果。主要電路指標正弦波信號源：信號頻率范圍20Hz～20kHz連續(xù)可調(diào)；頻率穩(wěn)定度較高。信號幅度可以在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)；各種輸出波形幅值均連續(xù)可調(diào)，方波占空比可調(diào)；設計完成后可以利用示波器測量出其輸出頻率的上限和下限，還可以進一步測出其輸出電壓的范圍。四、仿真需要的主要電子元器件1、運算放大電路2、滑線變阻器3、電阻器、電容器等五、設計報告總結(jié)1、對所測結(jié)果〔如：輸出頻率的上限和下限，輸出電壓的范圍等〕進行全面分析，總結(jié)振蕩電路的振蕩條件、波形穩(wěn)定等的條件。2、分析討論仿真測試中出現(xiàn)的故障及其排除方法。3、給出完整的電路仿真圖。4、體會與收獲。正文一、方案論證與比擬1.1方案提出方案一：由2M晶振產(chǎn)生的信號，經(jīng)8253分頻后，產(chǎn)生100Hz的方波信號。由鎖相環(huán)CD4046和8253進

行N分頻，輸出信號送入正弦波產(chǎn)生電路和三角波產(chǎn)生電路，其中正弦波采用查表方式產(chǎn)

生。計數(shù)器的輸出作為地址信號，并將存儲器2817的波形數(shù)據(jù)讀出，送DAC0832進行D/A

轉(zhuǎn)換，輸出各種電壓波形，并經(jīng)過組合，可以得到各種波形。輸出信號的幅度由0852進

行調(diào)節(jié)。系統(tǒng)顯示界面采用16字x1行液晶，信號參數(shù)由4x4位鍵盤輸入，用戶設置信息的

存儲由24C01完成。

方案二：采用我們所熟悉的RC橋式正弦波振蕩電路，輸出一個正弦波。由集成運放構(gòu)成的方波發(fā)生器和三角波發(fā)生器，包括滯回比擬器和RC積分電路二局部，正弦波作為滯回比擬器的輸入，通過滯回比擬器，輸出方波，再經(jīng)RC積分電路輸出三角波。方案三：等1.2設計方案的論證和選擇方案一由于ICL8038自身的限制，采用了RC振蕩器，故輸出頻率穩(wěn)定度只能到達10-3數(shù)量級。由于壓控振蕩器F/V的線性范圍有限，頻率步進的步長控制比擬困難，難以保

證1000倍的頻率覆蓋系數(shù)。方案一的控制顯示系統(tǒng)比擬簡單，六位LED的顯示系統(tǒng)制作比擬簡單，但難以顯示系

統(tǒng)輸出信號的詳細信息，使用時操作難度比擬大，人機界面比擬難懂。方案二線路比擬簡單，RC橋式正弦波振蕩電路中兩個反向并聯(lián)二極管用于穩(wěn)幅，實現(xiàn)簡單。采用運放組成的積分電路，可實現(xiàn)恒流充電，使三角波線性大大改善。使用時控制簡單，操作方便。因此選擇方案二。二、系統(tǒng)的功能及設計框圖2.1系統(tǒng)的全部功能、要求及技術指標。要求系統(tǒng)能穩(wěn)定輸出正弦波，方波，三角波這三種波形。正弦波信號源：信號頻率范圍20Hz～20kHz連續(xù)可調(diào)；頻率穩(wěn)定度較高。信號幅度可以在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)；各種輸出波形幅值均連續(xù)可調(diào)，方波占空比可調(diào)；設計完成后可以利用示波器測量出其輸出頻率的上限和下限，還可以進一步測出其輸出電壓的范圍。2.2確定設計框圖〔系統(tǒng)包含的單元電路及結(jié)構(gòu)〕和總體設計方案圖1總體設計方案框圖2.3單元電路的分析與設計：一、RC文氏電橋振蕩器產(chǎn)生正弦波，方波-三角波產(chǎn)生電路可由正弦波振蕩器采用波形變換電路,通過遲滯比擬器變換為方波,經(jīng)積分器獲得三角波輸出。此電路的輸出頻率就是就是RC文氏電橋振蕩器的振蕩頻率.RC文氏電橋振蕩器實驗要點:①.振蕩頻率fｏ=1/(2πRC);②.起振幅值條件:Avf1=(R1+Rf)/R1≧3.即Rf/R1≧2.Rf=RW+(R3∥Rd)Rd:二極管正向電阻.電路調(diào)整的關鍵是：負反應電路中的電位器RW的細心調(diào)節(jié)，RW過大：輸出方波！RW過?。弘娐凡黄鹫瘢D2RC橋式正弦波振蕩電路圖二、用遲滯比擬器與反相積分器首尾相串聯(lián)構(gòu)成方波-三角波產(chǎn)生電路，然后，采用差分放大器，作為三角波—正弦波變換電路利用差分對管的飽和與截止特性進行變換，此電路的輸出頻率就是就是方波-三角波產(chǎn)生電路的頻率.圖3滯回比擬器和RC積分電路圖系統(tǒng)仿真調(diào)試分析3.1軟件仿真原理圖3.2模擬仿真過程第一步：圖4正弦波第二步：圖5方波第三步：圖6三角波3.3各項指標測試正弦波：頻率333Hz幅值4電壓2.83方波：頻率333Hz幅值6電壓4.24三角波：頻率333Hz幅值2電壓1.41四、結(jié)語我認為本次課程設計時間過于緊湊，只有一周的時間，我們沒有更好的設計出更理想的結(jié)果。我建議以后盡量讓設計的時間充分一些，從而我們可以有更多的時間學習參考資料與處理討論設計的每一個環(huán)節(jié)，。覺得自己對有些知識還是存在一知半解的現(xiàn)象，可以加強同學間的討論。仿真軟件過于繁瑣，只要器件選擇錯誤，連線不好就不能出來想要的仿真結(jié)果，希望老師選擇一些能提示錯誤的仿真軟件。還有就是需要耐心根據(jù)仿真結(jié)果，設置適宜的參數(shù)，絕對不能怕麻煩。有一個問題就是明明已經(jīng)仿真出來了，可是為什么保存了之后就仿真不出來了呢？希望老師總結(jié)出錯的原因，可以讓下屆的學生參考。五、參考文獻1.陳大欽主編．電子技