简易函数信号发生器的设计报告
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漳州师范学院《模拟电子技术》课程设计设计题目:简易函数型号发生器的设计姓名:学号系别:物理与电子信息工程系专业:电气工程及其自动化年级:指导教师:2012年5月9日目录摘要一系统设计┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 41.设计任务┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 42.设计要求┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 4二方案选择与比较┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 5三电路设计原理┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 7 1.系统原理┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄72.方波--三角波发生电路┄┄┄┄┄┄┄83.正弦波发生电路┄┄┄┄┄┄┄┄┄94.M ultisim软件仿真┄┄┄┄┄┄┄┄┄11四 PCB布板┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄14五实物安装与调试┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄15 1.实物图┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄15 2.测试的波形┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄163.实验结果分析及与仿真对比┄┄┄┄┄┄19六设计总结┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄20七原件清单┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄21摘要本方案采用LM324集成运放芯片,外加电阻、电容等元器件调整、滤波,构成简易函数信号发生器。
LM324集成运放放大器芯片中四个独立的运算放大器可分别构成滞回比较器、积分器和二阶有源低通滤波器电路。
通过滞回比较器产生方波,再由积分器将方波变换为三角波然后通过二阶有源低通滤波器电路将三角波转换为正弦波。
这样就可以构成一个简易的函数信号发生器。
关键词:LM324;滞回比较器;积分运算器;二阶有源低通滤波电路一系统设计1 设计任务利用集成运算放大器LM324设计一个简易函数信号发生器,要求能产生正弦波、方波和三角波三种波形。
2 设计要求采用双电源供电形式:电源Vcc=+12V、VEE=-12V;要求在2KW 输出信号满足:(1)正弦波:Vpp≥10V;方波:Vpp≤14V;三角波:Vpp≤8V ;(2)频率范围:200Hz~3KHz范围内连续可调;(3)波形无明显失真。
电子电路综合设计实验实验一函数信号发生器的设计与调测班级: 2009211108**: ***学号: ********小班序号: 26课题名称函数信号发生器的设计与实现一、摘要函数信号发生器是一种为电子测量提供符合一定要求的电信号的仪器, 可产生不同波形、频率和幅度的信号。
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,用信号发生器来模拟在实际工作中使用的待测设备的激励信号。
信号发生器可按照产生信号产生的波形特征来划分:音频信号源、函数信号源、功率函数发生器、脉冲信号源、任意函数发生器、任意波形发生器。
信号发生器用途广泛, 有多种测试和校准功能。
本实验设计的函数信号发生器可产生方波、三角波和正弦波这三种波形, 其输出频率可在1KHz至10KHz范围内连续可调。
三种波形的幅值及方波的占空比均在一定范围内可调。
报告将详细介绍设计思路和与所选用元件的参数的设计依据和方法。
二、关键词函数信号发生器迟滞电压比较器积分器差分放大电路波形变换三、设计任务要求:1、(1)基本要求:2、设计一个可输出正弦波、三角波和方波信号的函数信号发生器。
3、输出频率能在1-10KHZ范围内连续可调, 无明显是真;4、方波输出电压Uopp≥12V, 上升, 下降沿小于10us, 占空比可调范围30%-70%;5、三角波输出电压Uopp≥8V;6、正弦波输出电压Uopp≥1V;设计该电源的电源电路(不要求实际搭建), 用PROTEL软件绘制完整的电路原理图(SCH)。
(2)提高要求:1.三种输出波形的峰峰值Uopp均在1V-10V范围内连续可调。
2.三种输出波形的输出阻抗小于100Ω。
3.用PROTEL软件绘制完整的印制电路板图(PCB)。
(3)探究环节:1.显示出当前输入信号的种类、大小和频率(实验演示或详细设计方案)。
2.提供其他函数信号发生器的设计方案(通过仿真或实验结果加以证明)。
四、设计思路和总体结构框图(1)原理电路的选择及总体思路:根据本实验的要求, 用两大模块实现发生器的设计。
简易函数信号发生器设计报告一、引言信号发生器作为一种测试设备,在工程领域具有重要的应用价值。
它可以产生不同的信号波形,用于测试和调试电子设备。
本设计报告将介绍一个简易的函数信号发生器的设计方案。
二、设计目标本次设计的目标是:设计一个能够产生正弦波、方波和三角波的函数信号发生器,且具有可调节频率和幅度的功能。
同时,为了简化设计和降低成本,我们选择使用数字模拟转换(DAC)芯片来实现信号的输出。
三、设计原理1.信号产生原理正弦波、方波和三角波是常见的函数波形,它们可以通过一系列周期性的振荡信号来产生。
在本设计中,我们选择使用集成电路芯片NE555来产生可调节的方波和三角波,并通过滤波电路将其转换为正弦波。
2.幅度调节原理为了实现信号的幅度调节功能,我们需要使用一个可变电阻,将其与输出信号的放大电路相连。
通过调节可变电阻的阻值,可以改变放大电路的放大倍数,从而改变信号的幅度。
3.频率调节原理为了实现信号的频率调节功能,我们选择使用一个可变电容和一个可变电阻,将其与NE555芯片的外部电路相连。
通过调节可变电容和可变电阻的阻值,可以改变NE555芯片的工作频率,从而改变信号的频率。
四、设计方案1.正弦波产生方案通过NE555芯片产生可调节的方波信号,并通过一个电容和一个电阻的RC滤波电路,将方波转换为正弦波信号。
2.方波产生方案直接使用NE555芯片产生可调节的方波信号即可。
3.三角波产生方案通过两个NE555芯片,一个产生可调节的方波信号,另一个使用一个电容和一个电阻的RC滤波电路,将方波转换为三角波信号。
五、电路图设计设计的电路图如下所示:[在此插入电路图]六、实现效果与测试通过实际搭建电路,并连接相应的调节电位器,我们成功地实现了信号的幅度和频率调节功能。
在不同的调节范围内,我们可以得到稳定、满足要求的正弦波、方波和三角波信号。
七、总结通过本次设计,我们成功地实现了一个简易的函数信号发生器,具有可调节频率和幅度的功能。
函数信号发生器设计报告目录一、设计要求 .......................................................................................... - 2 -二、设计的作用、目的 .......................................................................... - 2 -三、性能指标 .......................................................................................... - 2 -四、设计方案的选择及论证 .................................................................. - 3 -五、函数发生器的具体方案 .................................................................. - 4 -1. 总的原理框图及总方案 ................................................................. - 4 -2.各组成部分的工作原理 ................................................................... - 5 -2.1 方波发生电路 .......................................................................... - 5 -2.2三角波发生电路 .................................................................... - 6 -2.3正弦波发生电路 .................................................................. - 7 -2.4方波---三角波转换电路的工作原理 ................................ - 10 -2.5三角波—正弦波转换电路工作原理 .................................. - 13 -3. 总电路图 ....................................................................................... - 15 -六、实验结果分析 ................................................................................ - 16 -七、实验总结 ........................................................................................ - 17 -八、参考资料 ........................................................................................ - 18 -九、附录:元器件列表 ........................................................................ - 19 -函数信号发生器设计报告一、设计要求1. 用集成运放组成正弦波、方波和三角波发生器。
简易函数信号发生器设计摘要: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。
这次的设计分为五个模块:单片机控制及显示模块、数模转换模块、波形产生模块、输出显示模块、电源模块。
使用AT89C52作为主控台结合芯片DAC0832产生1HZ-300HZ频率可调的五种信号波(正弦波、三角波和方波)。
这几种波形有几个开关控制,可以随意进行切换,十分方便。
另外,波形的频率和振幅也可以通过开关进行更改。
可以说这次的设计操作简单,内容丰富,而且电路快捷明了。
在编程语言上,我们选择自身比较熟悉的C语言,这样在后期波形的调试及与硬件衔接方面更容易发挥出自身优势。
经过设计及后期长时间的调试,设计的所有功能均已实现。
关键字:信号发生器、频率、幅度、AT98C52、DAC08321、设计要求1)以单片机为核心,经过D/A转换和放大电路的处理,最后输出信号;2)要求能输出正弦波、三角波和方波四种信号;3)输出信号可以通过按键来改变;4)频率可变,范围在1---300hz;5)幅度可调0---10v;6)可实现四路A/D电压采样;2、总体设计2.1 系统组成及工作原理该函数信号发生器可以输出四种波形,有正弦波、三角波和方波。
在此基础上进一步实现对波形频率和占空比的调节,并用液晶屏分两行显示波形名称和波形频率。
函数信号发生器的设计总体框图如图1所示,主要有单片机AT89C52,电源,键盘模块,LCD1602显示模块构成。
按案件模块:由5个复位开关与74LS21组成的系统通过对单片机传输中断信号来实现波形切换及频率和占空比的调节。
显示模块:用LCD1602,分行显示波形类型和波形频率的显示。
图1 系统总体框图2.2测量原理我们这个系统可实现四路A/D电压采样,使用的算法是:V=5*N/256,取五个点电压进行测量,并将测量完的十进制数据转化为二进制数据。
AD采样数据电压源输入0.100.200.300.400.451.012.003.024.01 4.51电压表测得(放大后)采集系统测得 1.01 2.00 3.02 4.02 4.52 3、硬件设计3.1硬件组成3.1.1 资源分配晶振采用12MHZ。
函数信号发生器实验报告函数信号发生器实验报告引言函数信号发生器是一种广泛应用于电子实验室中的仪器设备,用于产生各种形式的电信号。
本实验旨在通过对函数信号发生器的使用和实验验证,进一步了解信号发生器的原理和应用。
一、实验目的本实验的主要目的是:1. 熟悉函数信号发生器的基本操作;2. 掌握函数信号发生器产生不同形式信号的方法;3. 通过实验验证信号发生器的输出特性。
二、实验原理函数信号发生器是一种能够产生各种形式信号的仪器,其基本原理是通过内部电路将直流电压转换为不同形式的交流信号。
常见的信号形式包括正弦波、方波、三角波等。
三、实验步骤1. 打开函数信号发生器的电源,并将输出连接到示波器的输入端。
2. 调节函数信号发生器的频率、幅度和偏置等参数,观察示波器上的波形变化。
3. 逐步调节函数信号发生器的参数,产生不同形式的信号,并记录下相应的参数设置和观察结果。
4. 将函数信号发生器的输出连接到其他电路中,观察信号在不同电路中的响应情况。
四、实验结果与分析在实验过程中,我们通过调节函数信号发生器的频率、幅度和偏置等参数,成功产生了正弦波、方波和三角波等不同形式的信号。
通过示波器观察到的波形,我们可以看出不同形式的信号在频率和振幅上的差异。
在进一步的实验中,我们将函数信号发生器的输出连接到其他电路中,例如放大电路和滤波电路。
观察到信号在不同电路中的响应情况,我们可以了解到信号发生器在实际应用中的作用和效果。
五、实验总结通过本次实验,我们对函数信号发生器的基本操作和原理有了更深入的了解。
我们学会了如何通过调节函数信号发生器的参数来产生不同形式的信号,并通过连接到其他电路中观察信号的响应情况。
在实验过程中,我们也遇到了一些问题和困难,例如在调节参数时需要注意避免过大的幅度和频率,以免对电路和仪器造成损坏。
此外,我们还需要注意信号发生器的精度和稳定性,以保证实验结果的准确性。
通过本次实验,我们进一步认识到函数信号发生器在电子实验中的重要性和广泛应用。
简易函数信号发生器的设计报告设计报告:简易函数信号发生器一、引言函数信号发生器是一种可以产生各种类型函数信号的设备。
在实际的电子实验中,函数信号发生器广泛应用于工程实践和科研领域,可以用于信号测试、测量、调试以及模拟等方面。
本文将着重介绍一种设计简易函数信号发生器的原理和方法。
二、设计目标本设计的目标是实现一个简易的函数信号发生器,能够产生包括正弦波、方波和三角波在内的基本函数信号,并能够调节频率和幅度。
同时,为了提高使用方便性,我们还计划增加一个显示屏,实时显示当前产生的信号波形。
三、设计原理1.信号源函数信号发生器的核心是信号发生电路,由振荡器和输出放大器组成。
振荡器产生所需的函数信号波形,输出放大器负责放大振荡器产生的信号。
2.振荡器为了实现多种函数波形的产生,可以采用集成电路作为振荡器。
例如,使用集成运算放大器构成的和差振荡器可以产生正弦波,使用施密特触发器可以产生方波,使用三角波发生器可以产生三角波。
根据实际需要,设计采用一种或多种振荡器来实现不同类型的函数信号。
3.输出放大器输出放大器负责将振荡器产生的信号放大到适当的电平以输出。
放大器的设计需要考虑到信号的频率范围和幅度调节的灵活性。
4.频率控制为了能够调节信号的频率,可以采用可变电容二极管或可变电阻等元件来实现。
通过调节这些元件的参数,可以改变振荡器中的RC时间常数或LC谐振电路的频率,从而实现频率的调节。
5.幅度控制为了能够调节信号的幅度,可以采用可变电阻作为放大电路的输入阻抗,通过调节电阻阻值来改变信号的幅度。
同时,也可以通过增加放大倍数或使用可变增益放大器来实现幅度的控制。
四、设计步骤1.确定电路结构和信号发生器的类型。
根据功能和性能需求,选择合适的振荡器和放大器电路,并将其组合在一起。
2.根据所选振荡器电路进行参数计算和元件的选择。
例如,根据需要的频率范围选择适合的振荡器电路和元件,并计算所需元件的数值。
3.设计输出放大器电路。
模拟电子技术课程设计报告简易函数信号发生器姓名:李**,马**班级:**********学号:********************日期:2016.12.28简易信号发生器设计摘要:函数信号发生器是一种能能够产生多种波形,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。
按照设计的方案选择具体的原件,焊接出具体的实物图,并在实验室对焊接好的实物图进行调试,观察效果并与课题要求的性能指标作对比。
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、调试、误差分析。
一.设计目的:设计构成正弦波、三角波、方波函数信号发生器二.函数发生器总方案:函数发生器的总方案函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。
根据用途不同,有产生三种或多种波形的函数发生器,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)。
为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术,本课题采用由集成运算放大器与RC振荡电路的方式形成正弦波—方波—三角波函数发生器的设计方法。
产生正弦波、方波、三角波的方案有多种,如首先产生正弦波,然后通过比较器,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。
本课题采用先产生正弦波—方波—三角波,再调整方波的占空比进而实现产生锯齿波的电路设计方法,本课题中函数发生器电路组成框图如下所示:由比较器和积分器组成方波—三角波产转换电路,比较器输出的方波经积分器得到三角波,三角波到锯齿波的变换电路主要由调节占空比来完成。
单片机课程设计报告书课题名称 简易函数信号发生器的设计姓 名 ** 学 号 ** 院、系、部 **专 业 电子信息科学与技术指导教师 **2011年12月12日※※※※※※※※※ ※※ ※※ ※※※※※※※※※※※**级学生单片机课程设计目录一、绪言 (1)二、系统方案论证 (1)2.1设计要求 (1)2.2 简易函数信号发生器方案论证 (1)2.3 单片机的控制方案论证 (1)2.4 键盘选择方案论证 (2)三、系统设计 (2)3.1 硬件电路设计 (2)3.2 程序流程图 (4)3.3 C语言程序设计 (5)四、简易函数信号发生器的仿真 (8)4.1 系统仿真 (8)4.2工作原理分析 (10)结束语 (11)参考文献 (11)修改通篇页面设置里面的左右边距一绪言函数发生器是一种多波形的信号源。
它可以产生正弦波、方波、三角波、锯齿波,甚至任意波形。
函数发生器有很宽的频率范围,使用范围很广,它是一种不可缺少的通用信号源。
因此设计使用的AT89S52单片机构成的发生器,可以产生正弦波和方波。
二系统方案论证2.1设计要求1、设计一个基于AT89S52单片机的信号发生器;2、能够输出方波和正弦波(正弦波是双极性的),要求可用按键选择;3、可选电压值为1V、2V、3V、4V、5V五个档位;4、可选频率值为:10Hz、20Hz、50Hz、100Hz、200Hz、500Hz、1KHz七个档位;5、能够通过显示模块显示输出波形的主要参数。
2.2 简易函数信号发生器方案论证方案一:用分立元件组成函数发生器,通常是单函数发生器且频率不高,其工作不很稳定,不易调试。
方案二:可以由晶体管,运放 IC等通用器件制作,更多的则是用专用的函数信号发生器IC产生。
早期的函数信号发生器IC,如L8083、BA205等,他们的功能少,精度不高,频率上限只有300KHz,频率和占空比不能独立调节,二者相互影响。
方案三:利用专用直接数字合成DDS芯片的函数发生器:能产生任意波形并且达到很高的频率。
目录摘要 (1)一、方案设计与论证 (2)1、信号发生电路方案论证 (2)2、电压连续可调电路方案论证 (2)3、单片机的选择论证 (2)4、显示方案论证 (2)5、键盘方案论证 (2)二、总体系统设计及模块实现 (3)1、总体系统设计 (3)2、系统各模块的理论分析和实际设计 (3)2.1波形产生模块设计 (3)2.1.1波形选择 (3)2.1.2频率调整 (3)2.2电压调整模块设计 (4)2.3电压放大模块 (4)2.4电源电路模块设计 (4)三、软件设计 (5)1、软件功能 (5)2、频率步进流程图 (5)四、频率稳定性测试分析 (5)1、主要测量仪器:稳压电源,示波器,计数器,数字万用表 (5)2、测试方法: (5)3、测试结果: (5)五、结论 (6)参考文献 (6)附录 (7)摘要本设计采用C8051单片机为核心,设计制作了可以步进调节频率的多波形信号发生器。
芯片MAX038产生信号的频率可以通过调整电流、电压、电阻分别控制。
该信号发生器能在100Hz~100kHz范围能输出可调的正弦波、方波、三角波。
输出稳定性良好。
电压可在0~5V连续调节。
信号输出部分采用低损耗电流反馈型宽带运放作电压放大,很好地解决了带宽和带负载能力的要求。
通过芯片C8051F005控制数据采集和硬件电路的电压及频率显示,通过键盘控制完成频率调节,操作简便,实现效果良好。
关键词:C8051芯片,MAX038芯片,LED数码显示管,741运放一、方案设计与论证1、信号发生电路方案论证方案一:通过单片机控制D/A,输出三种波形。
此方案输出的波形不够稳定,抗干扰能力弱,不易调节。
方案二:使用传统的锁相频率合成方法。
通过芯片IC145152,压控振荡器搭接的锁相环电路输出稳定性极好的正弦波,再利用过零比较器转换成方波,积分电路转换成三角波。
此方案,电路复杂,干扰因素多,不易实现。
方案三:利用MAX038芯片组成的电路输出波形。
漳州师范学院《模拟电子技术》课程设计设计题目:简易函数型号发生器的设计姓名:学号系别:物理与电子信息工程系专业:电气工程及其自动化年级:指导教师:2012年5月9日目录摘要一系统设计┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 41.设计任务┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 42.设计要求┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 4二方案选择与比较┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 5 三电路设计原理┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 7 1.系统原理┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄72.方波--三角波发生电路┄┄┄┄┄┄┄83.正弦波发生电路┄┄┄┄┄┄┄┄┄94.M ultisim软件仿真┄┄┄┄┄┄┄┄┄11四PCB布板┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄14五实物安装与调试┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄15 1.实物图┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄152.测试的波形┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄163.实验结果分析及与仿真对比┄┄┄┄┄┄19六设计总结┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄20七原件清单┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄21摘要本方案采用LM324集成运放芯片,外加电阻、电容等元器件调整、滤波,构成简易函数信号发生器。
LM324集成运放放大器芯片中四个独立的运算放大器可分别构成滞回比较器、积分器和二阶有源低通滤波器电路。
通过滞回比较器产生方波,再由积分器将方波变换为三角波然后通过二阶有源低通滤波器电路将三角波转换为正弦波。
这样就可以构成一个简易的函数信号发生器。
关键词:LM324;滞回比较器;积分运算器;二阶有源低通滤波电路一系统设计1 设计任务利用集成运算放大器LM324设计一个简易函数信号发生器,要求能产生正弦波、方波和三角波三种波形。
2 设计要求采用双电源供电形式:电源Vcc=+12V、V EE=-12V;要求在2KW 输出信号满足:(1)正弦波:V pp≥10V;方波:V pp≤14V;三角波:V pp≤8V;(2)频率范围:200Hz~3KHz范围内连续可调;(3)波形无明显失真。
二方案选择与比较1方案1:采用LM324集成运放芯片,外加电阻、电容等元器件调整、滤波,构成简易波形发生器。
LM324是一种集成运算放大器芯片,它的内部有四个独立的运算放大器。
根据所学的知识,运算放大器可以构成滞回比较器、积分器和二阶有源低通滤波器电路,可以分别产生方波、三角波和正弦波。
依靠这些电路的组合,就可以制作成简易波形发生器电路。
该电路具有效率高、体积小、重量轻,输出稳定等特点。
而且LM324集成运放芯片价格低廉,又很容易买到,可以降低电路的制作成本。
系统框图2方案2主要是应用集成运放LM324,其芯片的内部结构是由4个集成运放所组成的,通过RC文氏电桥可产生正弦波,其特点是振幅和频率稳定且方便调节能够产生频率很低的正弦信号;然后通过过零比较器能调出方波,并再次通过RC积分电路就可以产生三角波,三种信号频率相同。
此电路具有良好的正弦波和方波信号,但经过积分器电路产生的同步三角波信号,存在难度。
原因是积分器电路的积分时间常数是不变的,而随着方波信号频率的改变,积分电路输出的三角波幅度同时改变。
系统框图3方案3也是利用LM324集成运放芯片,外加电阻、电容等元器件调整、滤波,构成简易波形发生器。
产生方波和三角波的过程与方案2相同而正弦波则是通过折现法实现三角波到正弦波的转换。
此方案优点是不受输入电压频率范围的限制,便于集成化,但是反馈网络中电阻的匹配比较困难。
而且器件多、电路结构复杂从而造成PCB排版难度加大。
由于方案2经过积分器电路产生的同步三角波信号,存在难度,方案3的器件多、电路结构复杂从而造成PCB排版难度加大。
而方案1的电路具有效率高、体积小、重量轻,输出稳定等特点。
所以最终我选择方案1。
三电路设计原理1系统原理系统采用±12V双电源供电,主体部分由LM324集成运放芯片构成的滞回比较器、积分器和二阶有源低通滤波器电路组成。
它由滞回比较器产生方波信号,方波信号经过积分器后产生三角波信号。
三角波信号一路反馈回滞回比较器,作为滞回比较器的V REF ;另一路经二阶有源低通滤波器滤波以后产生正弦波信号。
使用时可以在电路系统的不同输出点得到不同的波形信号。
系统电路原理图2方波——三角波发生电路2.1原理图2.2参数选择及计算方波三角波发生电路由同向输入的滞回比较器和积分运算电路组成。
积分运算电路既作为延迟环节又作为方波变三角波电路,滞回比较器和积分运算电路的输出互为另一个电路的输入。
方波的输出电压幅度由稳压管D1、D2共同决定。
在设计中,D1、D2均选用5.1V的稳压二极管,则他们的稳压幅度Uz为+Uz=5.1+0.7=5.8(V)其中,0.7V为二极管D1正向导通的管压降。
-Uz=-(5.1+0.7)=-5.8(V)其中,0.7V为二极管D2正向导通管压降。
所以U o1=±U Z=±5.8(V)电路的第二级是一个积分器,用于输出三角波。
当电路的第一级输出的方波信号U01送入该级电路后,由该级电路对信号进行积分变换以后,产生三角波信号U02。
U02分成两路,一路输入第三级电路,另一路反馈回滞回比较器,作为滞回比较器的V REF。
根据设计要求方波:Vpp≤14V;三角波:Vpp≤8V可设R1为12(kΩ),R5为22 (kΩ)。
第二级电路的输出电压幅度为:+U02=R1/R5 U Z =6/11+ U Z=3.16(V)-U02=R1/R5 U Z =6/11- U Z=-3.16(V)第一级电路和第二级电路的振荡周期相同,可以由以下的公式求得:T=4R1(R 10+RW1)C1/ R5T min=4×12×103×1000×0.1×10-6/(22×103)T min=0.218(ms)T max=4×12×103×(1000+20000)×0.1×10-6/(22×103)T max=4.58(ms)则振荡频率为:f max=1/ T min=1/0.218×10-3=4.5(KHz)f min=1/ T max=1/4.58×10-3=218(Hz)调节RW1可使电路的频率在200Hz~3KHz范围内连续可调,电路参数按此设定后其频率范围理论上近似满足设计要求。
3正弦波发生电路3.1参数选择及计算第三级电路是二阶有源低通滤波器,用于对第二级电路送来的信号U02进行滤波。
U02经过第三级电路的滤波之后,变换成正弦波信号后由U03输出。
U03输出信号的周期与U02输出信号的周期相同。
因为R8=I.5kΩ,R9=5.1kΩ,RW2=20 kΩ所以U03=RW2/( R8+ R9 )U02=20/6.6 U02=9.5(V)而第三级电路的上限截止频率为:f H=1/(2πRC)上述公式中,R=6.6kΩC=0.01μFf H=1/(2×3.14×6.6×103×0.01×10-6)=2411(H Z)这说明,第三级电路将阻止频率高于2411H Z的信号通过。
3.2原理图4 Multisim软件仿真4.1仿真电路图4.2仿真频率范围4.3仿真波形方波——三角波波形正弦波波形4.4 LM324芯片简介LM324带有真差动输入的四运算放大器。
与单电源应用场合的标准运算放大器相比,它们有一些显著的优点。
该四放大器可以工作在低到3.0V或者高到32V的电源下,静态电流较小。
共模输入范围包括负电源,因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。
LM324芯片的引脚排列如下图所示:相关参数及描述运放类型:低功率;放大器数目:4;针脚数:14;工作温度范围:0°C to +70°C;增益带宽:1.2MHz;工作温度最低:0°C;工作温度最高:70°C;额定电源电压:+15V;低偏置电流:最大100nA;短路保护输出;真差动输入级;具有内部补偿的功能;输入端具有静电保护功能;电源范围:单电源3V至32V电源或双电源±1.5V至±16V;四 PCB布板五实物安装与调试1实物图2测试的波形2.1测试的方波波形波形测试值频率(Hz)峰-峰值(V)方波fmin=223.5 12.2fmax=3.848K 12.2波形测试值频率(Hz)峰-峰值(V)三角波fmin=219.9 7.04fmax=3.838k 10.7波形测试值频率(Hz)峰-峰值(V)正弦波fmin=189.916.6 fmax=3.546k10.6f=1k 4.28~21.03实验结果分析及与仿真对比由测试结果可知实际值与理论值、仿真结果近似相等,而实际值相对于仿真情况更加符合设计要求。
仿真频率范围为209Hz~2.9KHz而实际频率在189HZ~3.4KHz内更符合要求的频率范围(200Hz~3KHz范围内连续可调);实际方波峰-峰值为12.2V,实际三角波峰-峰值为6.8V~10.8V,实际正弦波峰-峰值为10.6V~16.6V满足设计要求的正弦波:Vpp≥10V;方波:Vpp≤14V;三角波:Vpp≤8V。
六设计总结在这次课程设计中,经过反反复复的设计电路图,在课本上找原理,运用仿真软件画图,仿真,验证电路是否正确,焊接实物电路,拆了重做,再验证再调试。
我学会了怎样去根据课题的要求去设计电路和调试电路。
动手能力得到很大的提高。
在制作电路的过程中更是学到了许多实践经验,如电路板的布线、元器件的识别和整机的调试等各方面的经验。
从中我发现自己并不能很好的熟练去使用我所学到的模电知识。
在以后学习中我要加强对使用电路的设计和选用能力。
通过这种综合训练,我可以掌握电路设计的基本方法,提高动手组织实验的基本技能,培养分析解决电路问题的实际本领,为以后毕业设计和从事电子实验实际工作打下基础。
七原件清单。