模拟电子技术基础第7章 信号的产生和波形变换
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第1章绪论1.1简介在人们认识自然、改造自然的过程中,经常需要对各种各样的电子信号进行测量,因而如何根据被测量电子信号的不同特征和测量要求,灵活、快速的选用不同特征的信号源成了现代测量技术值得深入研究的课题。
信号源主要给被测电路提供所需要的已知信号(各种波形),然后用其它仪表测量感兴趣的参数。
可见信号源在各种实验应用和实验测试处理中,它不是测量仪器,而是根据使用者的要求,作为激励源,仿真各种测试信号,提供给被测电路,以满足测量或各种实际需要。
波形发生器就是信号源的一种,能够给被测电路提供所需要的波形。
传统的波形发生器多采用模拟电子技术,由分立元件或模拟集成电路构成,其电路结构复杂,不能根据实际需要灵活扩展。
随着微电子技术的发展,运用单片机技术,通过巧妙的软件设计和简易的硬件电路,产生数字式的正弦波、方波、三角波、锯齿等幅值可调的信号。
与现有各类型波形发生器比较而言,产生的数字信号干扰小,输出稳定,可靠性高,特别是操作简单方便。
根据用途不同,有产生三种或多种波形的波形发生器,使用的器件可以是分立器件 (如低频信号函数发生器S101全部采用晶体管),也可以采用集成电路(如单片函数发生器模块8038)。
信号发生器又称信号源或振荡器,在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。
各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。
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。
它用于产生被测电路所需特定参数的电测试信号。
在测试、研究或调整电子电路及设备时,为测定电路的一些电参量,如测量频率响应、噪声系数,为电压表定度等,都要求提供符合所定技术条件的电信号,以模拟在实际工作中使用的待测设备的激励信号。
当要求进行系统的稳态特性测量时,需使用振幅、频率已知的正弦信号源。
当测试系统的瞬态特性时,又需使用前沿时间、脉冲宽度和重复周期已知的矩形脉冲源。
并且要求信号源输出信号的参数,如频率、波形、输出电压或功率等,能在一定范围内进行精确调整,有很好的稳定性,有输出指示。
摘要信号发生器又称信号源或振荡器,在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。
在电子技术应用领域,函数信号发生器的主要用途是在电子电路测量或调试时做信号源,本课题要求设计输出标准方波波形的函数信号发生器,要完成此方案的方法有许多,可通过迟滞比较器和RC积分电路或集成运算放大器来实现方波信号的产生,其中由集成运算放大器构成的方波信号发生器具有结构简单、调试方便的优点,本文主要对标准方波波形信号发生器电路作深入分析。
设计中多用到模拟电子基础技术中的知识,以充分复习和应用自己已经学过的知识。
第一章绪论在现在社会里,人们的生活通过科技的创新而改变。
而其中,电子产品的更新换代的速度也愈来愈快。
可以说,电子产品改变人类的生活。
虽然,绝大部分电子类产品的原理是复杂的,但是,其基本的原理都是一样的,他们都是对信号进行采集、分析和处理,从而做出相应的处理。
可见,信号质量的好坏,很大程度上可以决定一个电子产品是否符合人的需求。
就目前来说,在信号波形的产生与分解这一部分,国内外的技术已日趋成熟,而我通过本文,一方面来浅析一下该部分的工作原理,另一方面也通过课程设计来巩固自己所学知识,为以后的工作和学习做好铺垫。
本文主要深入讨论标准信号发生器电路及其工作所需直流稳压电源。
进一步复习模拟电子技术基础的知识,为实践工作做准备。
第二章标准信号发生器电路设计方案论证2.1 标准信号发生器电路的应用意义电源和信号发生器是电子电路和电子系统中不可缺少的重要组成部分。
通过本次设计,可了解直流稳压电源的工作原理,学习用集成运算放大器构成方波发生器的设计方法和调试方法,并观测方波发生器的波形、幅度和频率,进一步熟悉波形变换电路的工作原理及参数计算和调试方法。
学习基本理论在实践中综合运用的初步经验,掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤,培养综合设计与调试能力。
信号发生器也称信号源,是用来产生振荡信号的一种仪器,为使用者提供需要的稳定、可信的参考信号,并且信号的特征参数完全可控。
第8章 波形的发生器和信号的转换8.1 复习笔记一、正弦波振荡电路1.产生正弦波振荡的条件(1)振幅平衡条件:(2)相位平衡条件:(3)起振条件:2.正弦波振荡电路的组成(1)放大电路:保证电路有从起振到动态平衡的过程,使电路获得一定幅值的输出量,实现能量的控制。
(2)选频网络:确定电路的振荡频率,使电路产生单一频率的振荡,即保证电路产生正弦波振荡。
(3)正反馈网络:引入正反馈,使放大电路的输入信号等于反馈信号。
(4)稳幅环节:也是非线性环节,使输出信号幅值稳定。
在不少实用电路中,常将选频网络和正反馈网络“合二而一”,且对于分立元件放大电路,也不再另加稳幅环节,而依靠晶体管特性的非线性来起到稳幅作用。
3.判断电路能否震荡的方法(1)观察电路是否包含了放大电路、选频网络、正反馈网络和稳幅环节四个组成部分。
(2)判断电路是否有合适的静态工作点且动态信号是否能够输入、输出和放大。
(3)判断电路是否满足振荡的相位条件、幅值条件。
3.RC 正弦波振荡电路(1)振荡条件:反馈系数,电压放大倍数。
(2)起振条件:,即。
12f R R (3)振荡频率:。
(4)典型的RC 正弦波振荡电路:文氏电桥正弦波振荡电路,如图8.1所示。
图8.1 RC 文氏电桥正弦波振荡电路4.LC正弦波振荡电路(1)谐振时,回路等效阻抗为纯阻性,阻值最大,值为:其中,为品质因数;为谐振频率。
(2)如图8.2所示,LC并联谐振回路等效阻抗为:图8.2 LC 并联网络(3)变压器反馈式振荡电路的振荡频率为:(4)三点式LC 正弦波振荡器(1MHz 以上频率),典型电路如图8.3所示。
(a)电感三点式振荡器(b)电容三点式振荡器图8.3 典型三点式LC正弦波振荡器①组成原则:与晶体管发射极相联的电抗是相反性质的,不与发射极相联的另一电抗是相同性质的。
②振荡频率:计算振荡频率时,只需分离出LC总回路求谐振频率即可。
电容式:电感式:5.石英晶体振荡器(1)石英晶体等效电路:R、C、L串联后与Co并联,如图8.4所示。