壓控震蕩器-模電課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　1方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)思想來(lái)自于教材的遲滯比較器構(gòu)成的方波發(fā)生器和積分器，利用遲滯比較器和積分器可以產(chǎn)生方波并積分出三角波，產(chǎn)生方波與三角波是這次課設(shè)的要求，這樣可以設(shè)計(jì)出一個(gè)無(wú)需電源的簡(jiǎn)單的阻控頻率振蕩器，振蕩頻率與阻容值相關(guān)。但我們的要求是壓控，所以方案需要進(jìn)一步修改。采用直流電壓信號(hào)與積分電路相連，從而改變方波和三角波的頻率，達(dá)到壓控

2、的目的。本次設(shè)計(jì)電源和壓控源均為自制電池盒，最大可提供6.2V直流電壓，調(diào)壓?jiǎn)卧獮榉謮涸O(shè)計(jì)。</p><p>　　1.1壓控震蕩器各電路功能介紹</p><p><b>　　積分電路</b></p><p><b>　　圖1</b></p><p>　　Lm324為運(yùn)算放大器，C1為積分電容，積分器

3、將方波信號(hào)積分為三角波輸出。</p><p><b>　　遲滯電壓比較器電路</b></p><p><b>　　圖2</b></p><p>　　方波的產(chǎn)生可以用電壓比較器電路。 如圖所示，</p><p>　　由于遲滯比較器具有回差特性，它具有較強(qiáng)的輸出電壓抗干擾能力，跳變后，輸出電壓值將穩(wěn)定不

4、變。</p><p><b>　　極性轉(zhuǎn)換電路</b></p><p><b>　　圖3</b></p><p>　　它的輸出相位相反，即有VO4=-VO3=Vi。途中D1狀態(tài)受Uo2輸出控制，當(dāng)Uo2輸出高電位時(shí)， D1截止，積分器A1對(duì)反向電壓積分。反之，當(dāng)Uo2輸出為低電位時(shí)，,則D1導(dǎo)通，三極管短路，積分器正相電壓

5、積分?？勺冎绷麟妷狠敵鲭娐?lt;/p><p><b>　　變壓直流電源電路</b></p><p><b>　　圖4</b></p><p>　　當(dāng)改變控制電壓vi時(shí)，積分常數(shù)改變，三角波將上升、下降的斜率發(fā)生改變，即振蕩頻率改變，從而實(shí)現(xiàn)電壓控制震蕩頻率的目的。</p><p><b>　

6、　1.2整體設(shè)計(jì)原理</b></p><p>　　壓控震蕩器有三角波和方波兩種輸出</p><p>　　首先，積分器將信號(hào)源流入的信號(hào)積分，在Vo1輸出積分結(jié)果，當(dāng)電壓到達(dá)一定值時(shí)通過比較器電壓反向，經(jīng)過極性反相器時(shí)，由于二極管作用會(huì)產(chǎn)生階躍</p><p>　　電容充放電使產(chǎn)生三角波。生成的三角波通過比較器產(chǎn)生方波。</p><p&

7、gt;　　方波的峰值約為三角波峰值的兩倍。用Vo1表示三角波峰值，Vo2表示方波峰值，那么</p><p>　　積分運(yùn)算：三角波由0升至峰值需要，則</p><p>　　2參數(shù)確定與元件選擇 </p><p>　　2.1確定積分時(shí)間常數(shù)R、C </p><p>　　振蕩頻率f與積分電容C、積分電阻R的取值有關(guān)，當(dāng)電容C

8、或電阻R增大時(shí)，震蕩頻率f將隨之減小。在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)，可以先選定一個(gè)C值，然后再選取R。我們?nèi)=0.01uF，考慮到二極管導(dǎo)通壓降，根據(jù)積分公式我們?nèi)?biāo)稱值R=51KΩ</p><p><b>　　2.2確定電阻</b></p><p>　　與輸出三角波的峰值有關(guān)，因此在選取R5、R7的阻值時(shí)，應(yīng)同時(shí)兼顧兩方面得因素。因?yàn)槿遣ǖ姆禐榉讲ǖ囊话耄赃x擇近似相等

9、的值，所以選擇R5=100KΩ,R7=120KΩ</p><p>　　R3和R4的比值會(huì)影響占空比導(dǎo)致失真，這里令R3=R4=51K，同理R1為R2的兩倍</p><p>　　R6的改變對(duì)無(wú)明顯影響，這里取100Ｋ</p><p><b>　　3電路仿真</b></p><p>　　3.1Multisim仿真</p

10、><p><b>　　圖5</b></p><p><b>　　圖6</b></p><p><b>　　圖7</b></p><p>　　3.2仿真結(jié)果分析 </p><p>　　經(jīng)過分析知道,隨著壓控電路中輸入電壓的增大，頻率會(huì)隨之增大。方波的波形開始

11、時(shí)有少量失真,這是比較器響應(yīng)速度較低的原因。觀察波形，測(cè)得方波幅值穩(wěn)定在±6V，三角波的幅值穩(wěn)定在±1.7V，且兩者波形幅值對(duì)稱。 </p><p>　　仿真過程中會(huì)偶爾出現(xiàn)瞬時(shí)幅值過大的現(xiàn)象，另外可調(diào)范圍過小</p><p><b>　　4.安裝和調(diào)試</b></p><p><b>　　4.1PCB </

12、b></p><p><b>　　圖8</b></p><p><b>　　圖9</b></p><p><b>　　4.2安裝與調(diào)試</b></p><p>　?。?）檢查所領(lǐng)取的元器件及材料等，確定無(wú)損壞、型號(hào)及參數(shù)正確。</p><p>　　

13、（2）安裝時(shí)注意電容，二極管的正負(fù)極，芯片和三極管是否接反,焊接點(diǎn)是否牢固。</p><p>　　（3）用兩個(gè)電池盒分別作為VCC和VEE。</p><p>　　（4）檢查三極管工作狀態(tài)，靜態(tài)工作點(diǎn)</p><p>　?。?）如果電路接線正確，則在接通電源后，比較器的輸出為方波，積分器的輸出為三角波，使方波的輸出幅度滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，則輸出頻率可調(diào)。</p&g

14、t;<p><b>　　4.3實(shí)際運(yùn)行</b></p><p><b>　　圖10</b></p><p><b>　　圖11</b></p><p><b>　　圖12</b></p><p>　　利用萬(wàn)用表測(cè)得方波峰值5.6V，三角波有效

15、值1.5V，滿足計(jì)算公式</p><p>　　示波器得出可在一定調(diào)節(jié)頻率的方波和三角波波形，增大輸入電壓，頻率變大</p><p>　　輸入5V是頻率約為240赫茲，輸入0.5V時(shí)約為30赫茲</p><p><b>　　5總結(jié)</b></p><p>　　在此次模電課程設(shè)計(jì)任務(wù)中，方案為共同確定，我主要負(fù)責(zé)multis

16、im仿真,PCB繪制和調(diào)試。這是我的第一次課程設(shè)計(jì)，一周的設(shè)計(jì)讓我學(xué)到很多。本次課程設(shè)計(jì)任務(wù)只要求了壓控，我們還可以利用調(diào)節(jié)電阻設(shè)計(jì)，這樣的設(shè)計(jì)既不用信號(hào)源，也不易有瞬時(shí)失真現(xiàn)象</p><p>　　在課程設(shè)計(jì)中我們也遇到了一些問題，吸取了一些教訓(xùn)。電容值得選擇關(guān)系到設(shè)計(jì)的成功與失敗，不恰當(dāng)?shù)倪x擇在仿真時(shí)無(wú)法輸出波形。在一開始嘗試VCC=6V,VEE=0 但這樣輸出的波形失真較大。應(yīng)為電路板設(shè)計(jì)與示波器相夾的設(shè)置

17、，所以我們用簡(jiǎn)易的電池盒和線制作了電源和可連接示波器夾子的接頭。另外，此次設(shè)計(jì)的頻率因信號(hào)源電壓最大值（電池盒）的限制，無(wú)法達(dá)到很高的頻率。改進(jìn)中改變?nèi)龢O管可能會(huì)減小誤差獲得更大的頻率</p><p>　　通過這次課程設(shè)計(jì)，我們對(duì)運(yùn)算放大器有了更深一步的了解，特別是對(duì)其在實(shí)際應(yīng)用過程中的了解也更進(jìn)一步。在仿真過程中更熟悉了相對(duì)于課堂上所學(xué)的關(guān)于protel9和multism13.0和AD軟件的知識(shí)及其使用。在本次

18、課程設(shè)計(jì)的過程中，認(rèn)識(shí)到自己還要更加努力，提高自己。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1][日]稻葉保. 何希才、尤克譯.振蕩電路的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M]科學(xué)出版社，2004.</p><p>　　[2]吳友宇.模擬電子電路[M].科學(xué)出版社 2014. </p><p>　　[3]劉嵐.電

19、路分析[M].科學(xué)出版社 2012.</p><p>　　[4]鄭賢.蕩器的研究與設(shè)計(jì).西安:西安電子科技大學(xué)出版社 2013.</p><p>　　[5]王申南.壓控振蕩器的頻率計(jì)算[J]中國(guó)大學(xué)教學(xué), 1990(4). </p><p><b>　　附錄A</b></p><p><b>　　元件清單<

20、;/b></p><p>　　運(yùn)放LM324N 1個(gè)</p><p>　　14腳底座 1個(gè)</p><p>　　電位器3296W103 1個(gè)</p><p>　　電阻51K 3個(gè)</p><p>　　電阻100K 3個(gè)</p><

21、;p>　　電阻2K 1個(gè)</p><p>　　電阻120K 1個(gè)</p><p>　　二極管1N4007 1個(gè)</p><p>　　電容0.01uF 1個(gè)</p><p>　　三極管2N2222A 1個(gè)</p><p>　　電池盒

22、 3個(gè)</p><p>　　集成運(yùn)放LM324簡(jiǎn)介</p><p><b>　　圖A1</b></p><p>　　LM324系列器件為四運(yùn)算放大器，與單電源應(yīng)用場(chǎng)合的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器相比，他們有一些顯著優(yōu)點(diǎn)，該四放大器可以工作在低到3V或者高到32V電源下。有如下特點(diǎn)： </p>&