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信号源
题目名称:
波形发生器
姓名:
姚鑫霞
班级:
测控081
学号:
200833595107
日期:
2010年7月8日
模拟电子技术课程设计任务书
适用专业:
电子信息工程专业
设计周期:
一周
一、设计题目:
信号发生器
(一)
二、设计目的
1、研究正弦波等振荡电路的振荡条件。
2、学习波形产生、变换电路的应用及设计方法以及主要技术指标的测试方法。
三、设计要求及主要技术指标
设计要求:
设计并仿真能产生方波、三角波及正弦波等多种波形信号输出的波形发生器。
1、方案论证,确定总体电路原理方框图。
2、单元电路设计,元器件选择。
3、仿真调试及测量结果。
主要技术指标
1、正弦波信号源:
信号频率范围20Hz~20kHz连续可调;频率稳定度较高。
信号幅度可以在一定范围内连续可调;
2、各种输出波形幅值均连续可调,方波占空比可调;
3、设计完成后可以利用示波器测量出其输出频率的上限和下限,还可以进一步测出其输出电压的范围。
四、仿真需要的主要电子元器件
1、运算放大电路2、滑线变阻器3、电阻器、电容器等
五、设计报告总结(要求自己独立完成,不允许抄袭)。
1、对所测结果(如:
输出频率的上限和下限,输出电压的范围等)进行全面分析,总结振荡电路的振荡条件、波形稳定等的条件。
2、分析讨论仿真测试中出现的故障及其排除方法。
3、给出完整的电路仿真图。
4、体会与收获。
一、方案论证与比较
1.1方案提出
方案一:
利用RC正弦波振荡电路产生正弦波,然后利用迟滞比较器产生方波,再接积分电路产生三角波。
用运算放大电路,电阻,电容几二极管等元件构成,正弦波——方波——三角波函数发生器电路组成如图
(1)
图
(1)
方案二:
利用迟滞比较器和积分电路产生方波和三角波,再接差分式放大电路把三角波转化为正弦波。
用运算放大电路,电阻,电容几二极管等元件构成,方波——三角波——正弦波函数发生器电路组成如图
(2)
图
(2)
1.2设计方案的论证和选择
方案一结构简单,产生的正弦波和方波失真很小,频率可调范围比较大。
方案二线性良好,稳定性好,接通电源后能立即产生稳定的波形,但是频率可调性不大,只能在一定的范围内做微小的调整,而且差分放大器的性价比不高。
综上所述,选择方案一。
二、系统的功能及设计框图
2.1系统的全部功能、要求及技术指标。
1、正弦波信号源:
信号频率范围20Hz~20kHz连续可调;频率稳定度较高。
信号幅度可以在一定范围内连续可调;
2、各种输出波形幅值均连续可调,方波占空比可调;
3、设计完成后可以利用示波器测量出其输出频率的上限和下限,还可以进一步测出其输出电压的范围。
2.2确定设计框图(系统包含的单元电路及结构)和总体设计方案
函数信号发生电路
2.3单元电路的分析与设计:
2.3.1正弦波发生电路的设计:
本电路中采用RC桥式正弦波振荡电路产生正弦波,其电路图如下所示
该电路
回路串联了一个电阻与两个二极管的并联,如上图所示,这样利用输出电压小时
工作,得到比较大的A,当电压变大时,二极管工作,得到A=3,同时利用电流增大时二极管动态电阻减小、电流减小时动态电阻增大的特点,加入非线性环节,从而使输出电压稳定。
用Multisim10.0对电路进行仿真得到下图
2.3.2正弦波转换方波电路的设计
本电路中采用滞回电压比较器将正弦波转成方波
电路中阈值电压为:
=
-
=
+
用Multisim10.0对其进行仿真得到如下波形图:
2.3.3方波转换成三角波电路的设计
本电路中方波转成三角波采用积分电路,其电路原理如下图所示
积分电路分工为:
=-
+
(t1)
电路仿真如下图所示
三、系统仿真调试分析(三号宋体加粗)
3.1软件仿真原理图
3.2模拟仿真过程
3.3各项指标测试
3.3.1正弦波各项指标
最高
最低
幅度
5.7V
350nV
频率
19.5KHz
19.7Hz
3.3.2方波各项指标
最高
最低
幅度
5.7V
560nV
频率
800Hz
100Hz
占空比
64%
37%
3.3.3三角波各项指标
最高
最低
幅度
1.8KV
1V
四、结语
在仿真过程中遇到最严峻的问题是参数确定的问题,往往理论值计算已有所得,但在仿真过程中还会出现失真,于是得出结论,理论计算的值在实际当中并不一定是最佳参数,必须通过观察效果来改变参数的数值以期达到最好。
而参数的调试是一个经验的积累过程,没有经验是不可能在短时间内将其完成的。
第二个问题是器件选择问题,往往不同型号的同类型器件对仿真结果影响也很大,同一个电路图换一个运算放大器,波形有可能就出不来,所以熟悉器件选择合适的器件也是相当重要的。
总之,通过这次的设计仿真,不仅帮助了我对课本知识的了解,更提高了我的动手能力和解决问题的能力。
五、参考文献
1.彭介华.电子技术课程设计指导.北京:
高等教育出版社,2005
2.陈大钦主编.电子技术基础实验—电子电路实验·设计·仿真.北京:
高等教育出版社,2000
3.童诗白主编.模拟电子技术基础(第三版).北京:
高教出版社,2001
4.李万臣主编.模拟电子技术基础与课程设计.哈尔滨工程大学出版社,2001.3
5.胡宴如主编.模拟电子技术.北京.高等教育出版社,2000
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