logo资料库

模电课程设计 函数信号发生器.doc

发布时间：2022-06-09 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.30M 资料格式：doc 举报 版权申诉
第1页 / 共11页
第2页 / 共11页
第3页 / 共11页
第4页 / 共11页
第5页 / 共11页
第6页 / 共11页
第7页 / 共11页
第8页 / 共11页
资料共11页，剩余部分请下载后查看
    电路与模拟电子技术 课程设计 课题名称 函数信号发生器 班 姓 级 名 指导教师 邱彦章 日 期 2008-1-17
    函数发生器的设计 摘要 函数信号发生器是一种能够产生多种波形,如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦 波的电路被称为函数信号发生器。函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的 用途。现在我们通过对函数信号发生器的原理以及构成设计一个能变换出三角波、正弦波、 方波的简易发生器。我们通过对电路的分析，参数的确定选择出一种最适合本课题的方案。 在达到课题要求的前提下保证最经济、最方便、最优化的设计策略。最后分析出现误差的原 因以及影响因素。 关键字：方案确定、参数计算、误差分析。 引言 在电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域， 经常需要用到各种各样的信号波形发生器。随着集成电路的迅速发展，用集成电路可很方便 地构成各种信号波形发生器。用集成电路实现的信号波形发生器与其它信号波形发生器相 比，其波形质量、幅度和频率稳定性等性能指标，都有了很大的提高。 方案论证与比较 1、三角波变换成正弦波 （1）由运算放大器单路及分立元件构成，方波——三角波——正弦波函数发生器电路组成 如图 1 所示，由于技术难点在三角波到正弦波的变换，故以下将详细介绍三角波到正弦波的 变换。 图（1） 利用差分放大电路实现三角波——正弦波的变换 波形变换的原理是利用差分放大器的传输特性曲线的非线性，波形变换过程如图 2 所示。由 图可以看出，传输特性曲线越对称，线性区域越窄越好;三角波的幅度 Uim 应正好使晶体接 近饱和区域或者截至区域。
    图（2） （2）用二极管折线近似电路实现三角波——正弦波的变换 ㎝ 根据二极管折线近似电路实现三角波——正弦波的变换的原理图，可得其输入、输出特 性曲线如上图所示。 频率调节部分设计时，可先按三个频率段给定三个电容值：1000pF、0.01Μf、0.1μF 然后再计算 R 的大小。手控与压控部分线路要求更换方便。为满足对方波前后沿时间的要 求，以及正弦波最高工作频率（10kHz）的要求，在积分器、比较器、正弦波转换器和输出 级中应选用 Sr 值较大的运放（如 LF353）。为保证正弦波有较小的失真度，应正确计算二极 管网络的电阻参数，并注意调节输出三角波的幅度和对称度。输入波形中不能含有直流成分。 2、方案论证 方案一：用差分放大电路实现三角波到正弦波以及集成运放组成的电路实现函数发生器
    方 案 二 ： 用 二 极 管 折 线 近 似 电 路 以 及 集 成 运 放 组 成 的 电 路 实 现 函 数 发 生 器 方案三：用单片集成函数发生器 5G8038
    可行性分析： 上面三种方案中，方案一与方案二中三角波——正弦波部分原理虽然不一样，但是他们 有共通的地方就是都要认为地搭建波形变换的电路图。而方案三采用集成芯片使得电路大大 简化，但是由于实验室条件和成本的限制，我首先抛弃的是第三种方案，因为它是牺牲了成 本来换取的方便。其次是对方案一与方案二的比较，方案一中用的是电容和电阻运放和三极 管等电器原件，方案二是用的二极管、电阻、三极管、运放等电器原件，所以从简单而且便 于购买的前提出发我们选择方案一为我最终的设计方案。 3、参数的确定 从电路的设计过程来看电路分为三部分：①正弦波部分②方波部分③三角波部分 （1）、正弦波部分 由于我选取差分放大电路对三角波——正弦波 进行变换，首先要完成的工作是选定三极管，我 现在选择 KSP2222A 型的三极管，其静态曲线图 像如右图所示。 根据 KSP2222A 的静态特性曲线，选取静态 工作区的中心 5 , I mA I   c  0.12 , V V   ce mA 0.25 20  由直流通路有： 12  R 1 c  I C V R   1 c CE R c 2  20 k  V B2  R B 2    R I B B 2 6.8 k 
    4 R p 2 p 4   I E R  0.7 100    V 2 o 2 因为静态工作点已经确定，所以静态电流变成已知。根据 KVL 方程可计算出镜像电流 源中各个电阻值的大小： 可得 R E 4  R E 3   2 k , R   8 k （2）、方波部分与三角波部分 根据性能指标可知 4 R 4  由 T  )  C P 2  ( R R  4 R R  3 1 P 1 f ,可见 f 与 c 成正比，若要得到 1Hz~10Hz，C 为 10 F 。 10Hz~100Hz,C 为 1 F 。 R 则 4 R 2p =7.5k  ~75k  ，则 4R =5.1k  则 2pR =2.4k  或者 2pR =69.8k  ∴ 2pR 取 100 k  ∵ V 三角  R 2 R  1p R 3 V 方波 由输出的三角形幅值与输出方波的幅值分别为 5v 和 14v，有 5  R 2 R  1 p R 3 14  R 2 R 1p = 5 14 R 3 ∴ 2R =10k  则 1pR ≈48 k  ， 3R =20 k  根据方波的上升时间为两毫秒，查询运算放大器的速度，可以选择 74141 型号的运放。 由此可得调整电阻： R 1  R 2 || ( R 3  R 1 p ) 10 k   R 5  ( R 4  R p 2 ) 10  k  原理方框图
    工作原理以及论述： 如图所示，为反相输入滞回比较器，用来产生方波，另一部分为积分运算电路用来产生 三角波，由于多个集成运放组成的应用电路，一般应首先分析没个集成运放所组成电路输出 和输入的函数关系，然后分析个电路间的互相联系，在此基础上得出电路的功能。 1．滞回比较器： 输 入 电 压 +UT=+R2/(R2+R1)*Uz,-UT=-R2/(R2+R1)*Uz, 由 于 震 荡 周 期 为 T=2*R3CLn(1+2R1/R2),考虑到若改变 R2 或者 R1 的值 Ln 函数的“波形”远远不如通过改 变 R3 变的明显。所以把 R3 变为可变电阻（这样回损失精度），又因为要使个种波形幅值连 续可调，所以把 R1 也变为可变电阻，这样前者与后者并不矛盾，因为我们可以让 R3 动 R2 不动，或者 R3 不动 R2 动。以达到最佳的效果。 2．积分运算电路 输出电压的表达式为
    Uo= t )0  uo 1(1 t  5 CR +uo(t0) 其中 uo(t0)为初态输入电压，设初态是 uo1 正好从-Uz 跃变为+Uz，则可改写为 Uo= t )0  1( tUz  5 CR  tuo )0( 同样积分电路反向也是这样分析。 由上面分析得，uo 为三角波，幅值为  UT，uo1 为方波，幅值为  Uz 结果分析 1、输出电压： 方波： 电路板上方波信号接入示波器，调节 RP1,测得方波峰峰 Vpp=9V，可见所得值 达到课题的要求。 三角波： 撤除方波信号并接入三角波信号，调节 RP1, 测得三角波峰峰值 Upp=5V 也能达到 课题的要求。 正弦波： 将正弦波信号接入示波器，调节 RP3 和 RP4,测得正弦波峰峰值 Upp=3.6V.也基本上 能到达课题要求。 2、基本波形的频率测量结果 ： 频率/KHz 正弦波 预置 0.01 0.02 2 20 50 100 实测 0.0095 0.0196 2.0003 20.0038 50.00096 100.193 方波 预置 0.01 0.02 2 20 50 实测 0.095 0.0197 1.0002 2.0004 20.0038 三角波 预置 0.01 0.02 1 2 20 100 实测 0.0095 0.0196 1.0002 2.0004 20.0038 100.0191 心得体会及存在问题 本次实习是在老师的悉心指导下完成的。在此表示衷心的感谢！通过本次课程设计， 熟悉了 PROTEL 软件进行小型电子电路系统的设计，以及电子电路的安装设计，在设计过 程中碰到许多不同的问题，与理论有所差距，明白理论和实践还是有差距的，我们不能只学 理论而不实践，要多结合理论进行实践，这样才更加理解掌握知识，把理论应用于实践，从 实践中得出结论。 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。 参考文献
    分享到：
    赞 收藏

    相关推荐

    资料库

    课程资源

    共收录17145份资料，累计13个分类，关注成员有19位，主要包括：PHP,网络管理,网页制作,Java,.Net,数据库,3G/移动开发,C/C++,游戏开发,嵌入式,讲义,软件测试,专业指导

    热门标签

    PHP 网络管理 网页制作 Java .Net 数据库 3G/移动开发 C/C++ 游戏开发 嵌入式 讲义 软件测试 专业指导

    最新资料