多波信号发生器课程设计报告
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国家电工电子实验教学中心模拟电子技术实验报告实验题目:多种波形发生器学院:电子信息工程学院专业:通信工程学生姓名:学号:任课教师:佟毅2013 年 6 月 1 日目录目录实验题目:多种波形发生器 01 实验题目及要求 (1)2.1任务 (1)2.2要求 (1)2 实验目的 (1)3 实验过程 (2)3.1 仿真实验电路 (2)3.2 仿真结果 (3)3.3 实验电路分析: (5)4 总结与体会 (6)4.1 实验总结: (6)4.2 对本课程的意见与建议 (6)5 参考文献 (6)1 实验题目及要求2.1任务设计并制作能产生方波、三角波及正弦波等多种波形信号输出的波形发生器。
2.2要求2.2.1技术要求1)以集成运放为放大器设计一RC正弦波振荡器,要求:(1)振荡频率在1.5kHz±10%范围内连续可调;(2)振荡幅度峰峰值不小于10V;(3)波形无明显失真。
2)以集成运放为放大器设计一方波、三角波发生器,要求:(1)以正弦波为输入信号。
(2)输出幅度:方波>7V,三角波>2V;(3)输出波形无明显失真。
2.2.2设计要求(1)分析设计要求,明确性能指标。
构思出各种总体方案,绘制结构框图。
(2)确定合理的总体方案。
对各种方案进行比较,以电路的先进性、结构的繁简、并考虑器件的来源,敲定可行方案。
(3)设计各单元电路。
总体方案化整为零,分解成若干子系统或单元电路,逐个设计。
(4)组成系统。
在一定幅面的图纸上合理布局,通常是按信号的流向,采用左进右出的规律摆放各电路,并标出必要的说明。
2 实验目的(1)对波形的产生及与变换电路有关的电子电路知识有大致的理解。
(2)能对多种波形信号输出的波形发生器有一定的认识,知道其功用。
(3)通过平日的学习,找到正弦波等振荡电路的振荡条件。
(4)学会使用EDA软件Multisim对电子电路进行仿真设计,并准确画出框图(5)学习波形产生、变换电路的应用及设计方法以及主要技术指标的测试方法。
湖南文理学院课程设计报告课程名称:电子技术课程设计教学院部:电气与信息工程学院专业班级:通信工程08101班学生姓名:林洪湖(200816020143)指导教师:***完成时间:2010 年6月25日报告成绩:目录1.绪论 (3)信号发生器现状 (3)2.系统设计 (3)控制芯片的选择 (4)3.硬件电路的设计 (4)3.1基本原理: (4)3.2各部分电路原理 (8)4.软件设计 (14)4.1主程序流程图 (14)4.2子程序流程图 (15)5.测试结论 (18)5.1软件仿真结果 (19)5.2硬件测试结果 (21)参考文献...................................... 错误!未定义书签。
多波形信号发生器设计1.绪论1.1信号发生器现状波形发生器亦称函数发生器,作为实验用信号源,是现今各种电子电路实验设计应用中必不可少的仪器设备之一。
目前,市场上常见的波形发生器多为纯硬件的搭接而成,且波形种类有限,多为锯齿、正弦、方波、三角等波形。
信号发生器作为一种常见的应用电子仪器设备,传统的可以完全由硬件电路搭接而成,如采用555振荡电路发生正弦波、三角波和方波的电路便是可取的路径之一,不用依靠单片机。
但是这种电路存在波形质量差,控制难,可调范围小,电路复杂和体积大等缺点。
在科学研究和生产实践中,如工业过程控制,生物医学,地震模拟机械振动等领域常常要用到低频信号源。
而由硬件电路构成的低频信号其性能难以令人满意,而且由于低频信号源所需的RC很大;大电阻,大电容在制作上有困难,参数的精度亦难以保证;体积大,漏电,损耗显著更是其致命的弱点。
一旦工作需求功能有增加,则电路复杂程度会大大增加。
本次用要用到的有函数发生器5G8038、集成振荡器E1648、集成定时器555/556.2.系统设计2.1系统方案方案:采用函数信号发生器5G8038集成模拟芯片,它是一种可以同时产生方波、三角波、正弦波的专用集成电路。
DSP课程设计报告——多波形信号发生器目录一、实验目的 (2)二、实验内容 (2)三、实验原理 (3)1.产生连续的波形的方法 (3)1.1 查表法: (3)1.2计算法: (3)2. TLV320AIC23B的内部结构及工作原理 (3)四、程序设计 (4)五、程序调试 (10)1、编译过程 (10)2、.cmd程序(5502.cmd)全文及其解释: (10)3、程序运行结果(图形和数据显示): (12)六、硬件输出演示: (14)七、实验感想与体会....................................................................................... 错误!未定义书签。
八、参考文献 (16)一、实验目的1.学习并掌握D/A转换器的初始化设置及其应用2.学习并掌握使用DSP产生正弦波的原理和算法,进而掌握任意信号波形(如三角波、锯齿波、矩形波等信号)产生的原理和算法。
3.比较产生信号的两种主要方法(查表法和计算法)的优缺点。
4.熟练使用软件CCS3.3对程序的完整调试过程。
二、实验内容使用DSP产生300~16000Hz的正弦、方波、锯齿波和三角波信号,输出信号的幅度从0~1Vrms(有效值)。
要求使用计算法,并且频率可变、幅度可变。
本实验要求用软件CCS3.3编程实现,并与硬件连接进行功能演示。
三、实验原理1.产生连续的波形的方法1.1 查表法:把事先将需要输出的数据计算好,存储在DSP 中,然后依次输出就可以了。
查表法的优点是速度快,可以产生频率较高的波形,而且不占用DSP 的计算时间;查表法的缺点在于需要占用DSP 的内部的存储空间,尤其对采样频率比较大的输出波形,这样,需要占用的内部的空间将更大,而DSP 内部的存储空间毕竟有所限制。
这使得查表法的应用场合十分有限。
1.2计算法:采用计算的方法依次计算数据而后输出,然后再计算而后输出。
多波形信号发生器实验报告1. 背景多波形信号发生器是一种用于产生不同形状、频率和幅度的信号的设备。
它在各种领域中都有广泛的应用,包括电子工程、通信和音频领域。
在实验室中,多波形信号发生器通常用于测试和验证电路的性能。
本实验旨在设计一个多波形信号发生器,并对其进行性能测试和分析。
通过实际搭建和测试,我们将评估所设计的信号发生器的波形质量、频率稳定性、幅度准确性等关键指标,同时寻找可能的改进方向。
2. 设计与分析2.1 设计思路我们的设计思路是基于数字信号处理技术,使用微处理器控制和生成不同波形的信号。
具体来说,我们采用以下步骤来设计多波形信号发生器:1.选择合适的数字信号处理芯片,并与微处理器进行连接。
2.在微处理器上编程,实现不同波形信号的生成算法,如正弦波、方波、三角波等。
3.通过微处理器控制模拟输出电路,将数字信号转换为模拟信号。
4.设计合适的幅度控制电路,使得可以精确控制信号的幅度。
5.设计合适的频率控制电路,使得可以通过微处理器对信号的频率进行调节。
2.2 组件选择和连接首先,我们选择了一款高性能的数字信号处理芯片,并将其与微处理器进行连接。
通过对芯片的编程,我们可以实现生成不同波形的功能。
然后,我们将芯片的数字输出连接到模拟电路的输入端,通过合适的滤波电路进行信号滤波。
同时,将微处理器的控制端与模拟电路的控制电路相连接,以实现对幅度和频率的控制。
2.3 算法设计在微处理器上编写程序,实现不同波形信号的生成算法。
以正弦波为例,我们可以使用如下的算法:#define PI 3.1415926float sin_wave(float amplitude, float frequency, float time){return amplitude * sin(2 * PI * frequency * time);}对于方波和三角波等其他波形,我们可以采用类似的算法进行设计。
2.4 电路设计由于波形质量是信号发生器的重要性能指标之一,我们需要设计合适的模拟电路来提供稳定的、低噪声的模拟输出信号。
多波信号发生器1.总体设计框图:51单片机波形产生模块放大模块采样模块显示模块键盘模块2.各模块方案选择及论证:1)控制模块:方案一:采用AT89C51单片机作为系统控制器。
本设计中单片机需要对采样信号进行处理,还要控制信号输出以及频率、幅值的显示、51系列单片机可以很容的实现以上功能。
方案二:可编程逻辑器件CPLDCPLD可实现各种复杂的逻辑功能,体积小,性能高,但价格较高,STC89C52体积小,性能高,价格便宜,以扩张,结构简单,最终选择STC89C51。
2)信号发生模块:方案一:采用单片集成芯片MAX038来设计函数信号发生器。
该信号芯片的主要技术指标:频率范围:0.1Hz~20MHz输出信号幅度:2V(p-p)输出波形:正弦波、三角波和矩形波占空比调节范围:方波占空比可在10%~90%范围内调节MAX038精度高且频率调节方便,并且能够产生多种波形,是性价比较高的信号发生芯片。
MAX038芯片具体介绍如下:MAX038的工作频率范围为0.1Hz~20MHz,引脚图如图8所示:图8 MAX038引脚图MAX038使用±5V的电源。
输出幅度为2Vp-p,输出阻抗典型值为0.1Ω,可直接驱动100Ω的负载。
输出的波形由地址A0、A1的输入数据进行选择:A1为1、A0任意,输出波形为正弦波;A0、A1均为0时,输出波形为方波;A1为0、A0为1时,输出波形为三角波。
振荡频率由Cosc引脚的电容量和Iin引脚的电流决定。
在Fadj引脚接地时,Iin引脚的电流变化范围为2.5~750µA;而Fadj 引脚通过一个12kΩ电阻接地时,其电流的变化范围为1.25~400µA。
当Iin引脚的电流在10~400µA范围变化时,电路可以获得最佳的工作性能。
其实当Fadj引脚的电压在±2.4V范围变化时,振荡频率还可以有±70%的变化,据此可以对振荡频率进行精确的调整。
多种波形发生器课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能够理解并掌握多种波形发生器的原理及其功能。
2. 学生能够识别并描述方波、三角波、正弦波等基本波形的特点。
3. 学生能够解释波形发生器在电子技术中的应用。
技能目标:1. 学生能够运用所学知识,设计简单的波形发生器电路图。
2. 学生能够操作示波器等实验设备,观察并分析不同波形的特点。
3. 学生能够通过小组合作,完成波形发生器的搭建和调试。
情感态度价值观目标:1. 学生能够认识到波形发生器在科技发展中的重要性,增强对电子技术的兴趣。
2. 学生在学习过程中,培养合作精神、探究精神和创新意识。
3. 学生能够遵循实验操作规范,树立安全意识,养成严谨的科学态度。
课程性质:本课程为电子技术课程的一部分,旨在帮助学生了解并掌握波形发生器的原理和应用。
学生特点:学生为高中年级,具备一定的电子基础知识和实验操作能力。
教学要求:结合学生特点和课程性质,通过理论讲解、实验演示和小组合作,使学生能够达到上述课程目标。
在教学过程中,注重培养学生的动手能力、思考能力和创新能力,将知识目标、技能目标和情感态度价值观目标分解为具体的学习成果,以便后续的教学设计和评估。
二、教学内容1. 理论知识:- 波形发生器的原理及其分类- 方波、三角波、正弦波等基本波形的数学表达式和特点- 波形发生器在电子电路中的应用实例2. 实践操作:- 示波器的使用方法- 波形发生器电路图设计- 波形发生器电路的搭建与调试3. 教学大纲:- 第一课时:波形发生器原理及分类介绍,示波器使用方法讲解- 第二课时:方波、三角波、正弦波等基本波形特点及数学表达式分析- 第三课时:波形发生器应用实例分析,电路图设计方法讲解- 第四课时:小组合作,进行波形发生器电路搭建与调试4. 教材章节:- 教材第四章:波形发生器- 教材第五章:示波器及其应用教学内容根据课程目标进行选择和组织,确保科学性和系统性。
在教学过程中,教师需按照教学大纲安排教学内容和进度,结合教材章节,使学生在掌握理论知识的同时,能够进行实践操作,提高学生的综合能力。
一.设计目的1、了解并掌握电子电路的一般设计方法,具备初步的独立设计能力。
2、通过查阅手册和文献资料,进一步熟悉常用电子器件的类型和特性,并掌握合理选用的原则;进一步掌握电子仪器的正确使用方法。
3、学会使用EDA软件Multisim对电子电路进行仿真设计。
4、初步掌握普通电子电路的安装、布线、调试等基本技能。
5、提高综合运用所学的理论知识独立分析和解决问题的能力,学会撰写课程设计总结报告;培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。
二.设计内容、要求及设计方案1、任务设计并制作能产生方波、三角波及正弦波等多种波形信号输出的波形发生器。
2、要求1)输出的各种波形工作频率范围0.02 Hz~20 kHz连续可调;2)正弦波幅值±l0V,失真度小于1.5%;3)方波幅值±l0V;4)三角波峰一峰值20V;各种输出波形幅值均连续可调;5)设计电路所需的直流电源。
3、总体方案设计1)设计思路波形产生电路通常可采用多种不同电路形式和元器件获得所要求的波形信号输出。
波形产生电路的关键部分是振荡器,而设计振荡器电路的关键是选择有源器件,确定振荡器电路的形式以及确定元件参数值等。
具体设计可参考以下思路。
①用正弦波振荡器产生正弦波输出,正弦波信号通过变换电路得方波输出(例如用施密特触发器),用积分电路将方波变换成三角波或锯齿波输出;②利用多谐振荡器产生方波信号输出,用积分电路将方波变换成三角波输出,用折线近似法将三角波变换成正弦波输出;③用多谐振荡器产生方波输出,方波经滤波电路可得正弦波输出,方波经积分电路可得三角波输出;④利用单片函数发生器568038,集成振荡器E1648及集成定时器555/556等可灵活地组成各种波形产生电路。
三、设计方案1)设计方案此次,多种波形发生器的实验,从设计思路可以看出,主要用到了正弦波振荡器,施密特触发器,积分电路等。
基于本学期我们已经掌握的模拟电路课程的知识。
经过我们小组讨论,我们觉得我们对于正弦波振荡器,文式电桥结构,施密特触发器的概念以及积分电路都已比较清楚的了解。
目录1题目分析 (2)1.1设计任务 (2)1.2设计目的 (2)1.3课程设计要求 (2)2 方案论证 (3)2.1 整体思路 (3)2.2 方案论述 (3)3 方案选择 (5)4 硬件设计及原理分析 (6)5 性能测试 (15)6小结与体会 (16)7 元件清单 (17)8 参考文献 (18)1题目分析1.1设计任务设计制作一频率可调的多波形信号发生器1.2设计目的1 培养学生正确的设计思想,理论联系实际的工作作风,严肃认真、实事求是的科学态度和勇于探索的创新精神。
2 培养学生综合运用所学知识分析和解决工程实际问题的能力。
3 通过课程设计,使学生在理论计算、结构设计、工程绘图、查阅设计资料、标准与规范的运用和计算机应用方面的能力得到训练和提高。
1.3课程设计要求1 输出电压VO及最大输出电流IOmax(I档:VO=±12V对称输出,IOmax=100mA;II档:VO=(+3~+9)V连续可调,IOmax=200mA);纹波电压VOP-P≤5mV,稳压系数SV≤5×10-3.2 选择电路方案,完成对确定方案电路的设计。
计算电路元件参数与元件选择、并画出总体电路原理图,阐述基本原理。
(选做:用PSPICE或EWB软件完成仿真)3 安装调试并按规定格式写出课程设计报告书。
2 方案论证2.1整体思路为了完成上面所设计的全部指标整机电路分四个部分:电源变压器、整流二极管、滤波电容、集成稳压器220V交流电压变压器整流桥滤波电容集成直流稳压器电源变压器: 将交流电网电压u1变为合适的交流电压u2。
整流电路: 将交流电压u2变为脉动的直流电压u3。
滤波电路: 将脉动直流电压u3转变为平滑的直流电压u4稳压电路: 清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压uo的稳定。
2.2方案论述方案一:整流部分采用一个二极管,利用二极管的单向导电性将交流转化为直流,滤波部分采用电感滤波电路,在整流电路后串入一个电感器,稳压部分,第一档采用由CW7812和CW7912构成的正负12V对称双电源电路,第二档由CW7805组成电路输出正5V直流稳压,第三档由CW7805和电压跟随器组成的输出电压可调稳压电路构成输出3到9伏电压。
多波形信号发生器设计一、简介设计一个能够产生多个信号输出的信号发生器,要求输出波形分别为方波、三角波、正弦波。
特别适合电子爱好者或学生用示波器来做观察信号波形实验。
该信号发生器电路简单、成本低廉、调整方便。
它是基于ne555计时器接成振荡器工作形式和电容积分而产生的波形。
其工作频率为1KHz左右,调节滑动变阻器可改变振荡器的频率。
波形发生器是信号源的一种,主要给被测电路提供所需要的己知信号(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试验测试处理中,它的应用非常广泛。
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。
目前我国己经开始研制波形发生器,并取得了可喜的成果。
但总的来说,我国波形发生器还没有形成真正的产业。
就目前国内的成熟产品来看,多为一些PC仪器插卡,独立的仪器和VXI系统的模块很少,并且我国目前在波形发生器的种类和性能都与国外同类产品存在较大的差距,因此加紧对这类产品的研制显得迫在眉睫。
二、设计目的1、掌握方波—三角波——正弦波函数发生器的原理及设计方法。
2、掌握ne555计时器工作原理和各种电子器件的简单认识。
3、能够独立的进行电路板焊接和电路检查与故障排除。
4、学会用示波器来观察发生器的波形输出并作出判断。
三、硬件介绍及其原理1、元件列表ne555是一种应用特别广泛作用很大的的集成电路,属于小规模集成电路,在很多电子产品中都有应用。
ne555的作用是用内部的定时器来构成时基电路,给其他的电路提供时序脉冲。
ne555时基电路有两种封装形式有,一是dip双列直插8脚封装,另一种是sop-8小型(smd)封装形式。
其他ha17555、lm555、ca555分属不同的公司生产的产品。
内部结构和工作原理都相同。
ne555的内部结构可等效成23个晶体三极管.17个电阻.两个二极管.组成了比较器.RS触发器.等多组单元电路.特别是由三只精度较高5k 电阻构成了一个电阻分压器.为上.下比较器提供基准电压.所以称之为555.ne555属于cmos工艺制造.NE555引脚图介绍如下1地GND2触发3输出4复位5控制电压6门限(阈值)7放电8电源电压Vcc应用十分广泛.下面是一个简单的ne555电路应用内部结构几种工作形式第1种(图1)是人工启动单稳,又因为定时电阻定时电容位置不同而分为2个不同的单元,并分别以1.1.1和1.1.2为代号。
湖南文理学院课程设计报告课程名称:电子技术课程设计教学院部:电气与信息工程学院专业班级:通信工程08101班学生姓名:林洪湖(200816020143)指导教师:***完成时间:2010 年6月25日报告成绩:目录1.绪论 (3)信号发生器现状 (3)2.系统设计 (3)控制芯片的选择 (4)3.硬件电路的设计 (4)3.1基本原理: (4)3.2各部分电路原理 (8)4.软件设计 (14)4.1主程序流程图 (14)4.2子程序流程图 (15)5.测试结论 (18)5.1软件仿真结果 (19)5.2硬件测试结果 (21)参考文献...................................... 错误!未定义书签。
多波形信号发生器设计1.绪论1.1信号发生器现状波形发生器亦称函数发生器,作为实验用信号源,是现今各种电子电路实验设计应用中必不可少的仪器设备之一。
目前,市场上常见的波形发生器多为纯硬件的搭接而成,且波形种类有限,多为锯齿、正弦、方波、三角等波形。
信号发生器作为一种常见的应用电子仪器设备,传统的可以完全由硬件电路搭接而成,如采用555振荡电路发生正弦波、三角波和方波的电路便是可取的路径之一,不用依靠单片机。
但是这种电路存在波形质量差,控制难,可调范围小,电路复杂和体积大等缺点。
在科学研究和生产实践中,如工业过程控制,生物医学,地震模拟机械振动等领域常常要用到低频信号源。
而由硬件电路构成的低频信号其性能难以令人满意,而且由于低频信号源所需的RC很大;大电阻,大电容在制作上有困难,参数的精度亦难以保证;体积大,漏电,损耗显著更是其致命的弱点。
一旦工作需求功能有增加,则电路复杂程度会大大增加。
本次用要用到的有函数发生器5G8038、集成振荡器E1648、集成定时器555/556.2.系统设计2.1系统方案方案:采用函数信号发生器5G8038集成模拟芯片,它是一种可以同时产生方波、三角波、正弦波的专用集成电路。
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。
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,作为各种激励源,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。
多波信号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。
多波信号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,产生正弦波、方波、三角波、矩形波等幅值可调的信号。
任务要求
1、能产生矩形波、方波、三角波、正弦波等波形;
2、产生的矩形波的占空比可调;
3、产生的方波、三角波、正弦波的频率和幅度在一定范围内可调;
4、产生的波形在一定程度上不失真。
设计方案
方案一
设计原理方框图:
原理方框图(方案一)
设计电路原理图:
方案原理:555定时器接成多谐振荡器工作形式,C2为定时电容,C2的充电回路是RV1→R2→RV2→C2;C2的放电回路是C2→RV1→R2→IC的7脚(放电管)。
由于RV1、RV2为可调电阻,因此充放电时间常数可调,同时频率在一定的范围内可调,当充电时间常数与放电时间常数近似相等,由IC的3脚输出的是近似对称方波;当充电时间常数与放电时间常数不相等时,由IC的3脚输出的是矩形波。
IC的3
脚输出的方波经过R5与C5组成的积分电路时,此时会对C5进行充放电,输出三角波。
三角波经过二级低通滤波器,滤除高次谐波,产生正弦波。
发光二极管VD用作电源指示灯。
方案二:
方案原理方框图:
原理方框图(方案二)
设计电路原理图:
方案原理:上图为RC 桥式正弦波振荡器。
其中RC 串、并联电路构成正反馈支路,同时兼作选频网络,R1、R2、RV1及二极管等元件构成负反馈和稳幅环节。
调节电位器RV1,可以改变负反馈深度,以满足振荡的振幅条件和改善波形。
利用两个反向并联二极管D1、D2正向电阻的非线性特性来实现稳幅,D1、D2采用硅管(温度稳定性好),且要求特性匹配,才能保证输出波形正、负半周对称。
R3的接入是为了削弱二极管非线性的影响,以改善波形失真。
电路的振荡频率 2πRC 1f O
起振的幅值条件 1
f R R ≥2 式中R f =RV1+R2+(R3 // RD ),RD----二极管正向导通电阻。
调整反馈电阻R f (调RV1),使电路起振,且波形失真最小。
如不能
起振,则说明负反馈太强,应适当加大R f 。
如波形失真严重,则应
适当减小R f 。
改变选频网络的参数C 或 R ,即可调节振荡频率。
一般
采用改变电容C 作频率量程切换,而调节R 作量程内的频率细调。
方案三:
方案原理方框图:
原理方框图(方案三)
方案电路图:
方案原理:电路由反相输入的滞回比较器和RC电路组成,RC回路既作为延迟环节,又作为反馈网络,通过RC充、放电实现输出状态的自动转换,电路产生了自激振荡,方波的输出幅度应等于电源电压+Vcc。
然后通过积分电路,生成三角波,三角波的输出幅度应不超过电源电压+Vcc。
电位器RV2在调整方波-三角波的输出频率时,不
会影响输出波形的幅度。
若要求输出频率的范围较宽,可用C1改变频率的范围,RV2实现频率微调,电位器RV1可实现幅度微调,但会影响方波-三角波的频率。
三角波通过差分放大器时,,能生成正弦波。
差分放大器具有工作点稳定,输入阻抗高,抗干扰能力较强等优点。
特别是作为直流放大器,可以有效的抑制零点漂移,因此可将三角波变换成正弦波,
方案四:
新一代函数信号发生器ICMAX038,它克服精度不高、幅度和频率受限制、调节方式不够灵活的缺点,可以达到更高的技术指标,MAX038频率高、精度好,因此它被称为高频精密函数信号发生器IC。
在锁相环、压控振荡器、频率合成器、脉宽调制器等电路的设计上,MAX038都是优选的器件。
方案分析
方案二的正弦波振荡器要满足起振条件,因此各个器件的参数很难以确定,即使满足了起振条件,产生的波形严重失真,在仿真的时候要通过不断改变参数来确定实际电路图。
方案三中的差分放大器,利用差分放大器传输特性曲线的非线性将三角波转换成正弦波,此转换过程中,使用了4个三极管和大量的电阻,因此在仿真的时候很难确定其参数。
方案四采用了集成芯片,电路过于简单,不能更好地锻炼动手能力。
因此采用方案一,NE555振荡器工作稳定,其内部采用查分电路方式,灵敏度较高,振荡器输出的频率受电压变化和温度变化的影响很小。
理论分析
NE555定时器是一种集模拟、数字于一体的中规模集成电路,其应用极为广泛,它不仅用于信号的产生和变换,还常用于控制和检测系统。
定时器有双极型和CMOS两种类型的产品,它们的结构与工作原理基本相同,没有本质的区别。
一般来说,双极型定时器的驱动能力较强,电源电压范围为5~~16V,最大负载电流可达200mA;而CMOS 定时器的电源电压范围为3~~18V,最大负载电流在4mA一下,它具有功耗低、输入阻抗高等优点。
接通电源后,电容C2被充电,当Vc上升到2/3Vcc时,使V o为低电平,同时NE555内部的放点三极管导通,此时电容通过电阻和三极管放电,Vc电压下降,当Vc下降到1/3Vcc时,使V o翻转为高电平,此后一直反复循环,即生成方波或矩形波。
电容器充电所需时间:
T1=(RV1+RV2+R2)*C2*Ln2=0.7(RV1+RV2+R2)*C
电容器放电所需时间:
T2=(RV1+RV2)*C*Ln2=0.7(RV1+RV2+Rx)*C
Rx为NE555第7脚的内部电阻。
积分电路中的电容充放电时间常数是由R5、C5决定的,不同的电容和电阻组合,充放电常数不同,因此在仿真的时候,要计算好C5的充放电时间和方波的高低电平匹配,否则将造成三角波波形的失真。
该电路中选择R5=1K,C5=10uF。
低通滤波电路参数要选择适当,能够滤除高次谐波,电路中选择了
R6=R7=510Ω,C6=C7=100nF。
选择参数不同,滤波效果不同。
仿真情况
矩形波、方波模块
矩形波波形:
方波波形:
三角波、正弦波模块三角波波形:
正弦波波形:
实物调试结果
做好的实物接通电源,用示波器在输出端测试输出波形,在整个的系统中,矩形波、方波输出波形有一定的失真,原因是后面的积分电路和低通滤波电路对前面有一定的影响,因此在输入方波的同时,加上一个单刀开关,当要输出三角波或正弦波的时候闭合开关,当只输出矩形波、方波的时候打开开关,去掉积分电路和低通滤波电路对前面
电路的影响。
为了使输出的幅值在一定范围内可调,因此输出的各种波形,可以经过一个同相比例放大器进行放大,放大后可以调节放大倍数,使波形的幅值在一定范围内可调。
幅值可调电路
放大倍数K=1+RV3/R3
心得体会
课程设计已经结束,在这段时间里的学习、设计、焊接过程中我感触颇深,使我对抽象的理论有了具体的认识。
通过这次课程设计,我掌握了常用元件的识别和测试,熟悉了常用的仪器仪表,了解了电路的连接、焊接方法,以及如何提高电路的性能等等。
通过对多波信号发生器的设计与制作,使我深刻认识到了“理论联系实际”的这句话的重要性与真实性,而且通过对此课程的设计,我不但理解了以前不懂的理论知识,而且也学到了新的知识,最重要的是
在实践中理解了书本上的知识,明白了学以致用的真谛。
在设计制作中,我们也学会了运用所学的知识去解决遇到的问题,提高我们的动手能力和分析问题的能力。
在实验过程中,我们遇到了一些的问题。
比如:波形失真,甚至不出波形这样的问题。
在张晓东老师的指导下,把问题一一解决,实验中暴露出我们在理论学习中所存在的不足,有些理论知识还处于懵懂状态,有待我们进一步的去思考。
参考文献
康华光*电子技术基础(数字部分)*****第五版***高等教育出版社谢嘉奎*电子线路(非线性部分)******第四版****高等教育出版社胡翔骏*电路分析*********************第二版***高等教育出版社电子制作合订版*******************************电子制作出版社
致谢
再次感谢张晓东老师给予的热心指导,谢谢。
元件清单。