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lm324波形发生器.doc

发布时间：2022-06-08 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.08M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    湖 南 科 技 大 学 课题报告（ 报告 ） 题 作 学 专 学 目 基于 LM324 的信号发生器 者 李铁 院 潇湘学院 业 电子信息工程 号 1054030111 指导教师 韦文祥 二〇一一年十一月
    目录 第一章 前言……………………………………………………………1 第二章 方案的选定及原理……………………………………………1 第三章 波形的产生及简单计算 3.1 实现电路………………………………………………………1 3.2 正弦波产生电路………………………………………………1 3.3 方波产生电路…………………………………………………1 3.4 三角波产生电路………………………………………………1 第四章 实际波形………………………………………………………1 第五章 总结……………………………………………………………1 1
    第一章 前言 信号发生器是指能提供各种频率、波形的电平信号，常用作测试 的信号源或激励源的设备。按信号波形可分为正弦信号、函数信号、 脉冲信号和随机信号发生器等四大类。在其中，能够产生多种波形， 如三角波、矩形波、正弦波的电路被称为函数信号发生器。在这里， 是采用带有差动输入的四运算放大器 LM324N 为核心器件，通过 RC 桥式振荡电路产生正弦波，然后用过零比较器产生方波，再经过 RC 积分电路产生三角波，其中信号频率和幅度都可以调节。 第二章 方案的选定及原理 在网上查了许多的原理图，都是基于带有差动输入的四运算放 大器 LM324N 做的信号发生器，其许多是先由滞回比较器产生方 波，再把方波由积分器进行积分，产生三角波，再由二阶有源低通 滤波器，产生正弦波，其原理图如图 2.1 图 2.1 这个原理在实现上有些许的复杂，且频率也不高，并且振幅难于调 节，不方便调试和测试。所以，没有采用这个原理图。 以下，就是本实验所设计的灵活且方便测试与组装的原理。先 2
    在这做个简单的介绍：在这个原理图中，是采用正弦波 方波 三角波的方案，其中正弦波采用 RC 桥式振荡电路产生，其特点是 振幅和频率稳定且调节方便，能够产生频率可调范围很宽的正弦波 信号;再通过过零比较器产生主啵 ，再经过 RC 积分电路产生三角 波。 同时，该电路结构非常简单，并能产生良好的正弦波和方波信 号，但经过 RC 积分电路产生同步的三角波信号存在一定的难度。 原因是若积分电路的时间常数不变，随着方波的频率的改变，输出 的三角波的幅度同时改变。若要保持三角波的输出幅度不变且线性 良好，必须同时改变积分常数的大小。 以下就是此设设计的原理图： 图 2.2 第三章 波形产生的原理及简单计算 3.1 实现电路 3
    图 3.1.1 函数波形发生原理图 3.2 正弦波产生电路 正弦波产生电路，不仅要产生所输出的信号，还要作为产 生方波的输入信号，这一部分是采用改动的 RC 桥式振荡 电路，可以调节频率和放大器的增益。如图 1 所示，就为 改动后的 RC 桥式振荡电路：它由放大环节和选频网络两 部分组成。以运算放大器构成放大环节，由电阻 R3、R4、 R11 和 C2 串联，电阻 R1、R2、R10 和 C1 并联所组成的网络 为 RC 串并联选频网络。选频网络同时为正反馈电路，提 供零相移并构成同相放大器，R6、R7、R8 和 R9 为深度负反 馈，以获得良好的波形。在图 1 中，满足和。所以 正弦波的频率为 f0。 R 1  R R 2 * 10 2 10  R R  R 3  R R 4 * 11 4 11  R R  R C1=C2=33nf   4
    f0= 1 2 R C  因为由 R4、R11 和 R7、R9 并联，所以值都只能在 0~3K 中变化。所以根据有正弦波的频率范围为 f0=1.608khz。 当电路工作于该频率时，要求满足④,此电路才能起振。 R5+R6+ 7 * 7 R R R R >2R8 ④ 9 9 3.3 方波产生电路 方波产生电路就相对简单，将运算放大器的反相输入端接 地，同相接正弦波的产生端构成过零比较器，如图 2 所示。 放大器形成开环形式，正弦波信号 Ui 从反向端输入， 同相端接地。当输入信号 Ui<0 时，输出电压（即方波的产 生点的电压）U0 为正极限值 UOM;.因为理想放大器的电压 增益 Au  ,所以当信号由小到大，达到 Ui 时，即 U-=U+ 的时刻，输出电压 U0 由正极限值 UOM 翻转到负极限值 -UOM。当 Ui>0 时，输出为负极限值-UOM。因为 Ui 为 RC 桥式振荡电路产生的连续变化的正弦波信号，且输出信号 在  15V 之间变化，所以通过过零比较器就产生了连续变 化的矩形波。 3.4 三角波产生电路 由矩形波的图形可知，其电压为突变型。在 RC 积分 电路中，电容的充电是缓慢的，因此电容的两端电压缓慢 增长，达到一定值时，矩形波的电压翻转，电容就缓慢放 5
    电，如此往复，就构成了连续变化的三角波。 第四章 实际波形 图 4.1 示波器中的图形 第五章 总结 在这次电路设计中，查过许多的电路图，也组装过许 多的电路图。从知识获取这一方面，增进了不少。同时在 组装与调试和焊接中，让我学会了耐心、细心。焊过的洞 洞板不下埂块，调试的次数更是数不胜数，特别是在测试 这一方面，让我积累了丰富的经验。 6
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