課程設計---波形產生電路的設計

1、<p><b>　　《模擬電子技術》</b></p><p><b>　　課 程 設 計</b></p><p>　　課程名稱 模擬電子技術基礎課程設計</p><p>　　題目名稱 波形產生電路的設計 </p><p>　　學生學院 信息與機電工程學院 </p&

2、gt;<p>　　專業(yè)班級 08電子國內 </p><p>　　學 號 </p><p>　　學生姓名 </p><p>　　指導教師 </p><p><b>　　2

3、010-12</b></p><p><b>　　摘要和關鍵詞</b></p><p><b>　　【摘要】：</b></p><p>　　用RC橋式正弦波振蕩電路產生正弦波，正弦波頻率可通過調節(jié)電阻R及電容C實現(xiàn)100HZ—20KHZ的變換，再通過電壓跟隨器輸出正弦波，電壓跟隨器起到保護前級不受后級影響。正弦

4、波通過過零比較器，整形為方波，同樣經過電壓跟隨器輸出方波。方波通過積分運算電路，整形為三角波，同樣經過電壓跟隨器輸出三角波，方波、三角波的頻率與正弦波頻率相同。</p><p>　　【關鍵詞】：RC橋式振蕩 電壓跟隨器 過零比較器 積分運算電路</p><p><b>　　電路設計及其原理</b></p><p><b>　　方案比較

5、</b></p><p>　　方案一 先通過壓控方波振蕩電路產生方波信號，方波信號經過積分運算電路整形為三角波，三角波通過低通濾波器整形為正弦波。</p><p>　　方案二 用RC橋式正弦波振蕩電路產生正弦波，正弦波頻率可通過調節(jié)電阻R及電容C實現(xiàn)100HZ—20KHZ的變換，再通過電壓跟隨器輸出正弦波。正弦波通過過零比較器，整形為方波，同樣經過電壓跟隨器輸出方波。方波

6、通過積分運算電路，整形為三角波。</p><p>　　方案二同方案一比較，有較為明顯的優(yōu)勢，首先，由于是采用濾波方式產生正弦波，高低頻特性較差，可實現(xiàn)的波形頻率范圍較窄。方案二采用RC橋式正弦振蕩電路產生正弦波，頻率范圍較寬，用過零比較器整形為方波，更容易實現(xiàn)幅度的調節(jié)。由于方案二的優(yōu)勢，本設計采用方案二。</p><p><b>　　單元電路設計</b></p

7、><p>　　RC橋式正弦振蕩電路</p><p>　　RC橋式正弦波振蕩電路，也稱文氏橋振蕩電路。它可由以下四個部分組成：</p><p>　　放大電路：保證電路能夠有從起振到動態(tài)平衡的過程，使電路獲得一定幅值的輸出量，實現(xiàn)能量的控制。</p><p>　　選頻網絡：確定電路的振蕩頻率，使電路產生單一頻率的振蕩，即保證電路產生正弦波振蕩。<

8、;/p><p>　　正反饋網絡：引入正反饋，使放大電路的輸入信號等于反饋信號。</p><p>　　穩(wěn)幅環(huán)節(jié)：也就是非線性環(huán)節(jié)，作用是使輸出信號幅值穩(wěn)定。</p><p>　　說明： 本設計中選頻網絡與正反饋網絡“合二為一”。</p><p><b>　　反饋電路</b></p><p>　　RC橋式

9、正弦波振蕩電路</p><p>　　通過以下計算，可以求出RC串并聯(lián)選頻網絡的頻率特性和</p><p><b>　　(1)</b></p><p><b>　　整理可得</b></p><p><b>　　(2)</b></p><p><b&g

10、t;　　令 =1/RC,則</b></p><p><b>　　(3)</b></p><p>　?。?）代入（2）,得出</p><p><b>　　(4)</b></p><p><b>　　幅頻特性為</b></p><p><b

11、>　　(5)</b></p><p><b>　　相頻特性為</b></p><p><b>　　(6) </b></p><p>　　當f= 時， ＝ ，即 , </p><p><b>　　又由 可知</b></p><p>　　當

12、f= 時， ＝ ，所以 (7)</p><p>　　（7）式表明，只要RC串并聯(lián)選頻網絡匹配一個電壓放大倍數(shù)等于3（即輸出電壓與輸入電壓同相，且放大倍數(shù)的數(shù)值為3）的放大電路就可以構成正弦波振蕩電路。</p><p>　　電路中的二極管起穩(wěn)幅作用，即非線性環(huán)節(jié)。</p><p><b>　　射極跟隨器電路</b>&

13、lt;/p><p>　　用運放接成的電壓跟隨器電路，主要起保護上一級不受下一級電路影響的作用。理想運放的開環(huán)差模增益為無窮大，因而電壓跟隨器具有比射極輸出器好得多的跟隨特性。其電路圖如下：</p><p>　　電壓跟隨器電路 RC橋產振蕩產生波形</p><p><b>　　方波產生電路</b></p&

14、gt;<p>　　方波的產生電路主要由一個過零比較器組成，前級產生的正弦波輸入過零比較器，整形為相同頻率的方波。</p><p>　　過零比較器 輸出方波波形</p><p><b>　　三角波產生電路</b></p><p>　　將前級產生的方波進行積分運算，即可得到相等頻率的

15、三角波。</p><p>　　積分運算電路 輸出波形</p><p><b>　　元件選擇</b></p><p>　　說明：運算放大器選用uA741,74LS具有四個運算放大器，除了一個做RC橋式振蕩電路在的運算放大器，其它三個可以接成三個電壓跟隨器，做為三個波形輸出的后級保護電路，

16、同軸雙層電位器要求精確，即兩個電位器阻值盡可能相等，這樣輸出波形才不會失真。</p><p><b>　　電路工作原理總結</b></p><p>　　用RC橋式正弦波振蕩電路產生正弦波，RC橋式正弦振蕩電路由放大電路、選頻網絡及正反饋網絡、穩(wěn)幅環(huán)節(jié)組成，正弦波頻率可通過調節(jié)選頻網絡的電阻R及電容C實現(xiàn)100HZ—20KHZ的變換，產生的正弦波再通過電壓跟隨器輸出正弦

17、波，電壓跟隨器起到保護前級不受后級影響。正弦波通過過零比較器，整形為方波，同樣經過電壓跟隨器輸出方波。方波通過積分運算電路，整形為三角波，同樣經過電壓跟隨器輸出三角波，方波、三角波的頻率與正弦波頻率相同。</p><p><b>　　電路調試與結果</b></p><p><b>　　1．正弦波仿真</b></p><p>

18、;　　2．方波及三角波仿真</p><p><b>　　結論：</b></p><p>　　總結：經過此次課程設計，我真切的明白了信號產生的原理和實現(xiàn)方法，也學會了一些軟件的應用，但是在應用的過程中，出現(xiàn)了很多的問題，雖然解決了某些問題，可是仍然還有很多的問題沒有辦法解決，由于時間關系，沒有去求教于老師，感到很可惜。</p><p>　　在做仿

19、真的時候，正弦波產生電路能夠很好的與理論值相吻合，但是方波三角波產生電路的仿真值和理論值就相差較大，比如說幅值和周期都不相符合，雖然想了很多，但是還是沒有辦法解決這個問題。個人認為軟件的仿真是沒有問題的，有可能是理論上的周期幅值計算方法上有問題。還要經過慢慢的研究才能得到更好的答案。</p><p><b>　　致謝：</b></p><p>　　在這里，我要鄭重感謝

20、那些曾在課程設計中幫助過我的同學及指導老師，特別是專業(yè)課老師和實驗老師，在設計中他們給了我很多建議，以及解答了很多在設計中我遇到的問題。謝謝！</p><p><b>　　參考文獻：</b></p><p>　　（1）米 永日 主編，《Protel2004電路設計與仿真》，機械工業(yè)出版社，2006.1 ISBN 7-111-18223-5</p><

21、;p>　　（2）上海師范大學機電學院編，《電子實驗手冊》，2008年2月。</p><p>　　(3) 陳大欽主編，《電子技術基礎實驗：電子電路實驗、設計、仿真》——2版，P87-91，北京：高等教育出版社，2000 ISBN 7-04-007985-2</p><p>　　(4) 康華光主編,《電子技術基礎 模擬部分（第四版）》,P394-424,高等教育出版社1998年2月