函数发生器课程设计.docx

《电工与电子技术基础》课程设计报告题目函数信号发生器学院(部)汽车学院专业物流工程班级物流一班学生姓名学号6月5日至6月26日共3周指导教师(签字)(我在小组中主要负责的部分),为进一步掌握模电的基本理论及实验调试技术,本小组进行了这次课程设计,主要说明采用运算放大器与独立的模拟器件共同组成的正弦波—方波—三角波函数发生器的设计方法与调试。在研制、生产、测试和维修各种电子元件、部件以及整机设备时,都需要有信号源,由它产生不同频率不同波形的电压、电流信号并加到被测器件或设备上,用其他仪器观察、测量被测仪器的输出响应,以分析确定它们的性能参数。信号发生器是电子测量领域中最基本、应用最广泛的一类电子仪器。产生正弦波、方波、三角波的方案有多种,如首先产生正弦波,然后通过整形电路将正弦波变换成方波,再由积分电路将方波变成三角波;也可以首先产生三角波—方波,再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波等等。本课设采用先产生正弦波,再将正弦波变换成方波,然后由积分电路把方波变成三角波。;能同时输出一定频率一定幅度的3种波形:正弦波、和三角波;输出正弦波时,输出电压峰峰值为3V,输出波形频率为10Hz~10KHz可调;输出方波时,输出波形峰峰值14V,输出波形频率为10Hz~10KHz可调;输出三角波时,输出波形峰峰值5V,输出波形频率为10Hz~10KHz可调。对电路进行仿真和调试;,依靠自激振荡产生正弦波输出信号的电路,它由一个基本放大器和一个带有选频功能的正反馈网络组成。电路接通电源的一瞬间,由于电路中电流从零突变到某一值,它包含着很多的交流谐波,经选频网络选出频率为fo的信号,一方面由输出端输出,另一方面经正反馈网络传送回到输入端,经放大和选频,这样周而复始,不断地反复,只要反馈信号大于初始信号,振荡逐渐变强起来。(1)振荡平衡条件要使振荡器输出信号维持稳定的输出,必须使再次反馈回输入端信号和原来输入端的信号相等,即:又有得由于所以振荡平衡条件为:设,则即:……………………………………………………幅度平衡条件…)…………………………………………相位平衡条件一个振荡器只有同时满足这两个条件,才能振荡。(2)振荡起振条件振荡器满足平衡条件时,输出信号幅度保持不变。但在振荡器刚开始振荡时,信号非常微弱,如仅是振荡器将不能起振。必须使每次反馈回来的信号大于原来的输入信号,即。振荡才能由弱到强建立起来。所以振荡起振条件应为>1。。、易起振、频率可调等特点被大量应用与低频振荡电路,所以我们采用RC正弦波振荡电路产生正弦波。电子电路图如图2-1所示:图2-1RC正弦波振荡电路(Page146)如图所示,根据设计要求可选择电阻R1,R2均为15k,R4为100k的可调电位器。,D1,D2为1N4001,采用的集成运放为MC4558。R1、C1、R2、C2组成RC串并联网络形成正反馈,运放、R4、R5、D1、D2组成同相比例放大器,D1,D2具有稳幅作用。在此电路中,由RC串、并联网络组成正反馈支路和选频网络,这部分电路决定了电路的振荡频率;由R4、D1、D2和R5组成负反馈支路和稳幅环节。负反馈电路控制运算放大器的增益。反馈过深,不易起振,反馈过小,容易造成波形失真。调节R4为适当值,电路即能起振,输出正弦波,并利用D1、D2的非线性实现稳幅。并联电阻R5有改善二极管非线形引起波形失真的作用。在实际应用中,常选取RC串并联网络两个支路中的R、C相同,当R选用同轴双连电位器,即可以实现振荡频率的连续可调,输出正弦波的频率为:,仿真步骤如下:1)调节电位器R4,用示波器观察输出波形UO直到出现正弦波,记录波形,并测量输出电压UO的最大不失真电压幅度,波形的周期T。2)调节电位器RP,观察其对输出波形的影响。3)测量频率。将输出UO接示波器Y轴输入端,标准信号源(正弦波)输出端接示波器X轴输入端,将示波器改为“X-Y”显示方式,这时读出标准信号源的频率即是振荡器的输出频率f。-2仿真波形图2-