波形发生器2
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电子设计自动化题目Multisim分析波形发生器仿真学生姓名陈冰雪学号 20091305020 院系电子与信息工程学院专业电子信息工程任课教师周欣二0一一年十一月二十三基于Multisim的波形发生器仿真陈冰雪(南京信息工程大学电子信息工程系,南京210044)摘要:在Multisim环境下,以波形器为例,本文阐述了该软件在系统仿真分析中的具体应用。
Multisim软件可以把原理图绘制,程序编制,实验仿真和印刷电路板图的生成集成在一个设计环境中,不但可以做到边设计边实验,修改调试方便,而且实验采用的是虚拟元软件和测量仪器,实验成本低,实验速度快。
仿真结果与理论分析结果一致,说明了基于multisim软件仿真在电路设计和基础实验教学中具有非常重要的应用价值。
关键词:Multisim,波形发生器,555定时器0 引言传统的电子技术理论教学中,一般多采用工程近似的方法对电路进行分析、计算,特别是对于较复杂的电路设计时,往往需要改变各种元器件的参数,进行设计与匹配,如果元件参数发生变化,学生在短时间内很难把握电路的输出及各种性能指标。
Muhisim是一种全功能电子电路仿真软件,该软件为用户提供了一个集成化的虚拟设计实验环境,建立电路、仿真分析和结果输出在集成界面中可以全部完成.电路元器件,测量仪器,和仿真结果与实际情况非常接近,满足使用者从参数到产品的设计要求。
采用具有较强的电路仿真与分析功能的Multisim软件,在计算机上“做”实验,具有直观、方便、高效的优点。
并且可通过实际的电路,对最后的设计结果进行验证。
在电子技术教学中引入电路设计仿真软件设计电路,是提高学生电子电路设计水平和设计能力的有效方法,对于培养创新和实用人才、改革传统的实验教学模式,提高实验教学质量有着重要的意义。
¨本文基于Multisim软件平台,结合波形发生器中的波形产生电路进行具体的分析与仿真研究。
1.系统方案及思路需求分析:以Multisim为基础设计仿真能输出波形的振荡器Multisim简介:Multisim是美国国家仪器(NI)有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具,适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。
三角波方波发生器实验报告1. 引言实验名称:三角波方波发生器实验报告实验目的:通过搭建三角波和方波发生器,探究波形发生电路的原理和工作特性。
2. 实验器材•电压源•电阻•电容•运算放大器•开关•示波器•手持数字万用表3. 实验原理三角波发生器和方波发生器都是常用的波形发生器。
三角波发生器产生的波形呈现由连续直线组成的三角形状,而方波发生器产生的波形则是由高电平和低电平交替组成的矩形波形。
3.1 三角波发生器三角波发生器的主要电路原理是利用集成运算放大器的反馈和积分功能。
具体原理如下: 1. 利用负反馈原理,在运算放大器的非反向输入端接地。
2. 在运算放大器的反馈回路中,串联一个电阻和一个电容,构成积分电路。
3. 初始时,运算放大器的输出为0V。
4. 开关接通后,电压源开始充放电,经过一段时间,电压上升到一定值。
5. 当电压上升到达运算放大器非反向输入端电压的阈值时,运算放大器开始反馈,输出电压反向。
6. 反馈使得电容开始放电,电压下降。
7. 当电压下降到达运算放大器非反向输入端电压的阈值时,运算放大器再次反馈,输出电压再次反向。
8. 通过不断的反馈和放电过程,输出电压呈现连续的三角波形。
3.2 方波发生器方波发生器的主要电路原理是利用反相比较器的输出。
具体原理如下: 1. 利用负反馈原理,在运算放大器的非反向输入端接地。
2. 在运算放大器的反馈回路中,串联一个电阻和一个开关,构成反相比较器。
3. 初始时,运算放大器的输出为低电平。
4. 开关接通后,电压源开始充电,并被反相比较器放大。
5. 当电压上升到达反相比较器的阈值时,输出电压由低变高。
6. 当输出电压达到高电平后,反弹回低电平。
7. 反弹后,输出电压由高变低。
8. 通过不断的反弹和下降过程,输出电压呈现连续的方波形。
4. 实验步骤4.1 三角波发生器1.根据电路图连接线路,确保电路连接正确。
2.打开电压源,并设置合适的输出电压和频率。
多种波形发生器实验分析报告目录一、实验概述 (2)1. 实验目的 (2)2. 实验设备与材料 (3)3. 实验原理 (4)二、实验内容与步骤 (5)1. 波形发生器设计与搭建 (6)1.1 设计要求与方案选择 (7)1.2 波形发生器硬件搭建 (9)1.3 波形发生器软件编程 (10)2. 多种波形合成与输出 (12)2.1 合成波形的设计与实现 (12)2.2 波形输出设置与调整 (13)2.3 实时监控与数据分析 (15)3. 实验测试与结果分析 (16)3.1 测试环境搭建与准备 (17)3.2 实验数据采集与处理 (18)3.3 结果分析与讨论 (19)三、实验结果与讨论 (20)1. 实验结果展示 (21)2. 结果分析 (22)2.1 各波形参数对比分析 (23)2.2 性能评估与优化建议 (24)3. 问题与改进措施 (25)四、实验总结与展望 (26)1. 实验成果总结 (27)2. 存在问题与不足 (28)3. 后续研究方向与展望 (29)一、实验概述本次实验旨在研究和分析多种波形发生器的性能特点,包括产生信号的频率、幅度、波形稳定性等方面。
实验中采用了多种类型的波形发生器,如正弦波、方波、三角波、梯形波等,并对其输出波形进行了详细的测量和分析。
实验过程中,我们首先对各种波形发生器的基本功能进行了测试,确保其能够正常工作。
我们对不同波形发生器产生的波形进行了对比分析,重点关注了波形的频率、幅度和波形稳定性等关键指标。
我们还对波形发生器的输出信号进行了频谱分析和噪声测试,以评估其性能表现。
通过本次实验,我们获得了丰富的实验数据和经验,为进一步优化波形发生器的设计提供了有力支持。
实验结果也为我们了解各种波形发生器在实际应用中的性能表现提供了重要参考。
1. 实验目的本次实验的主要目的是深入研究和理解多种波形发生器的原理及其在实际应用中的表现。
通过搭建实验平台,我们能够模拟和观察不同波形(如正弦波、方波、三角波等)的产生与特性,进而探究其各自的优缺点以及在不同场景下的适用性。
Agilent 33210A 10MHz函数/任意波形发生器技术资料10MHz正弦波和方波脉冲,斜波,三角波,噪声和直流波形可选14-bit,50MSa/s,8K点任意波形AM,FM,PWM调制类型线性和对数扫描及突波工作模式幅度范围为10mVpp至10Vpp图形化显示界面易于信号设置和验证USB、GPIB和LAN接口完全符合LXI C类规范任意波形产生(选件002)您能用33210A的可选8K点任意波形发生器(选件002)产生复杂的定制波形。
它有14bit的分辨率和50MSa/s的采样率,为您提供建立所需波形的灵活性。
您也可在非易失存储器中保存4个波形。
Agilent Intuilink任意波形软件能使您容易地用波形编辑器建立、编辑和下载复杂波形。
您也可使用用于示波器的IntuiLink捕获波形,并把它发送到33210A或输出。
要了解有关Intuilink的详细情况,请访问:/find/intuilink。
价格合理, 性能优异Agilent 33210A函数/任意波形发生器是332xx产品家族的最新成员。
它用直接数字合成(DDS)技术建立稳定、精确和低失真正弦波信号,以及具有快上升和下降时间的10MHz方波和达100kHz的线性斜波。
对于用户定义波形,选件002提供14bit,50MSa/s,8K点的任意波形产生。
脉冲产生33210A能产生达5MHz的可变沿时间脉冲。
由于有可变周期、脉冲宽度和幅度,因此33210A是适用于需要灵活脉冲信号各种应用的理想设备。
易于使用的众多功能33210A具有直接和友好的前面板操作功能。
可以通过一、两个按键访问所有主要功能,并通过旋钮或数字键区调整频率、幅度、偏置和其它参数。
甚至能以Vpp、Vrms、dBm或高低电平设置电压值,并能以赫兹(Hz)或秒设置定时参数。
内部AM, FM和PWM调制功能可以容易地调制波形,而不需要单独的调制源。
线性和对数扫描也是内置的,可选择1ms至500s的扫描速率。
湖南工业大学波形信号发生器姓名唐小军赵俊达许涛2011年3月25日波形信号发生器设计报告摘要:本设计采用ICL8038为波形信号的发生器,用STC89C52单片机为控制芯片,通过AD8032来控制频率和幅度,并且利用模拟开关CD4051来切换方波,正弦波和三角波。
关键词:ICL8038 52单片机 DAC0832 模拟开关CD4051方案比较:经过我们认真搜索资料,发现我们对波形发生器最为熟悉,这个可以联系到我们学过的模电、数电、单片机、等重要知识,做起来比较得心应手,我们决定做波形发生器。
流程图波形信号发生部分采用ICL8038信号发生器来产生方波,正弦波和三角波。
当调节外部电路参数时,还可以获得占空比可调的矩形波和锯齿波,其频率范围从 1Hz 到几百 kHz,频率的大小与外接相应电阻和电容有关,目前广泛应用于仪器仪表之中。
单片集成函数发生器ICL8038函数发生器的原理框图及管脚排列图分别见图 1和图2.ICL8038 是一款性能优良的集成函数发生器,即可用单电源供电,也可双电源供电。
单电源供电时,将引脚 11 接地,6 脚接+VCC,其值为 10~30V:可双电源供电时,引脚 11接-V EE,引脚 6 接+VCC,它们的值为±5~±15V。
频率的可调范围为 0.001Hz~300 kHz。
输出矩形波的占空比可调范围为 2%~98%,上升时间为 180ns,下降时间为 40 ns,输出三角波的非线性小于 0.05%,输出正弦波的失真小于 1%。
在图1中,缓冲电路Ⅰ是电压跟随器,缓冲电路Ⅱ是反相器,用于隔离波形发生电路和负载,以提高负载能力;电压比较器Ⅰ和电压比较器Ⅱ的阀值电压分别为 2/3 V CC 和 1/3VCC,它们的输入电压为电容 C 两端的电压 uc,它们的输出电压分别控制 RS 触发器的置位端和复位端;为得到在比较宽的频率范围内由三角波到正弦波的转换,内设一个由电阻与晶体管组成的折线近似转换网络(正弦波变换器)以得到低失真的正弦信号输出;RS 触发器状态输出端用来控制电子模拟开关 S,以实现对电容的充放电功能;电流源电流 IS1与IS2的1. ILC8038 图1.ICL8038函数发生器原理框图大小可通过外接电阻调节,但 IS2 必须大于等于 IS1,若 IS2= IS1,则触发器的输出为方波,经缓冲电路 2 输出到管脚 9;在IS2= 2IS1 的条件下, Uc 上升与下降的时间相等,其电压输出为三角波,经缓冲电路Ⅰ输出到管脚 2,并通过三角波变正弦波的变换电路从管脚 3 输出正弦波,当 IS1﹤IS2﹤2IS1 时,UC 上升与下降的时间不相等,管脚 2 输出锯齿波,管脚 9 输出矩形波。
1图形模式键8波形选择键2打开/关闭开关9手动触发键(仅限于扫描和猝发)3调制/扫描/猝发键10输出启用/禁用键4状态存储菜单键11旋钮5实用程序菜单键12光标键6帮助菜单键13同步连接器7菜单操作软键14输出连接器发亮键 表示活动的键和功能(例如上面的 )。
例如,按住 前面板的主要功能:调整把手。
然后将把手调整到所需位置:Keysight 33210A10 MHz 函数/任意波形发生器只需要八个简单步骤即可掌握基本操作!发亮键表示活动的键和功能,如当前活动的波形(例如,)。
大部分键都可打开(发亮)或关闭。
除非键发亮, 否则没有任何信号输出。
要从前面板选择直流电压,请按 ,然后选择使用 键可在“图形模式”(发亮)和“菜单模式”之间切换。
可显示扫描的方波。
这两个键都发亮,同时,最后按的那个键可确定显示哪个菜单。
马来西亚印刷 2014 年 10 月 E0814*33210-90428*33210-90428快速入门教程© Keysight Technologies 2008, 2014Keysight 33210A关闭开关:自检需要几秒钟时间,自检完成后,仪器的菜(发亮),否则,不会输出任何信号。
要选择波形,请按对应的键。
例如,按( )如果连接了示波器,您可以在任何时间在此示波器上查看波形。
按(前面板左侧)以选择图形模该模式将显示波形:单模式”之间切换。
在“图形模式”中,此键““相关帮助。
可显示帮助菜单。
可激活输出连接器。
函数/任意波形发生器系列DG2000 独创的SiFi II(Signal Fidelity II)技术:逐点生成任意波形,不失真还原信号,采样率 精确可调,所有输出波形(包括:方波、脉冲等)抖动低至200ps 每通道任意波存储深度16Mpts标配等性能双通道,相当于两个独立信号源 ±1ppm高频率稳定度,相噪低至-105dBc/Hz 内置最高8次谐波发生器内置7 digits/s,240MHz带宽的全功能频率计多达160种内建任意波形,囊括了工程应用、医疗电子、汽车电子、数学处理等各 个领域的常用信号采样率高达250MSa/s,垂直分辨率16bits主机具有任意波形序列编辑功能,也可通过上位机软件生成任意波形 多种模拟和数字调制功能:AM、FM、PM、ASK、FSK、PSK和PWM 标配波形叠加功能,可以在基本波形的基础上叠加指定波形后输出标配通道跟踪功能,跟踪打开时,双通道所有参数均可同时根据用户的配置更新 标配接口:USB Host & Device、LAN(LXI Core 2011 Device);支持USB-GPIB功能 4.3英寸TFT彩色触摸显示屏 支持RS232、PRBS和DualTone输出2 设计特色独创的SiFi II技术符合触摸操作的UI设计Advanced功能输出逐点生成任意波,不失真还原信号,较上一代SiFi技术相比,增加了多种滤波模式,同时支持边沿时间动态调整。
全新的UI和操作体验,触摸屏支持拖动以及点击操作。
同时键盘能够脱离触摸屏完成所有参数设置。
支持PRBS以及RS232码型输出,支持本地序列编辑。
100MHz带宽高斯白噪声3DG2000系列函数/任意波形发生器设备尺寸:宽×高×深=261.5mm×112mm×318.4mm 重量:3.2kg(不含包装)4 功能界面等性能双通道功能内置160 种任意波具有独创的SiFi II技术的任意波功能ⅡBurst 功能多种模拟和数字调制功能扫频功能标配谐波发生器功能双音功能PRBS功能RS232功能序列功能5波形叠加功能标配7 digits/s,240MHz带宽的频率计通道及系统设置文件管理功能67DG2000系列技术指标上升/下降时间典型(1Vpp,1kHz)≤9ns过冲典型(100kHz,1Vpp)≤5%占空比0.01%至99.99%(受当前频率设置限制)不对称性周期的1%+4ns 抖动(rms)典型(1Vpp)≤5MHz:周期的2ppm+200ps >5MHz:200ps锯齿波线性度≤峰值输出的1%(典型值,1kHz,1VPP,对称性100%)对称性0%至100% 技术指标除非另有说明,所有技术规格在以下两个条件成立时均能得到保证。
pwm波形的生成方法
PWM波形的生成方法主要有以下几种:
1. 波形发生器产生PWM:最简单的方式是使用波形发生器,只需要在发生器上设置一下,就能轻易获取想要的PWM。
2. 单片机产生PWM:现在很多单片机都配置了能产生PWM的端口,或者通过单片机的端口进行模拟产生PWM,只需要通过编写一些程序,就能产生出想要的PWM。
3. 可编程逻辑器件产生PWM:以可编程的逻辑器件,如CPLD或FPGA为硬件基础,编写专用程序来产生PWM,这种方式产生的PWM频率、占空比比较准确。
4. 专用PWM芯片产生PWM信号:很多厂家都设计、生产了一些能产生PWM的芯片,使用这些芯片就能很方便产生PWM,也方便应用到产品设计中。
5. 比较式PWM:比较式PWM是最常见的PWM产生方法,它通过比较一个变量信号与一个固定的参考电平来生成PWM信号。
主要包括两个阶段:比较器输出与集成器输出。
比较器是比较式PWM的核心组成部分,由比较器和参考电压组成。
可以将模拟控制信号与一个固定的电压(参考电压)进行比较,从而生成PWM信号。
集成器是比较式PWM的后级,它将比较器输出的脉冲信号进行整形,生成PWM波形。
如果将比较式PWM与单片机
相结合,可以使用定时器/计数器来生成PWM波形。
通过定时器/计数器的控制,可以改变PWM的频率和占空比。
以上内容仅供参考,如需更多信息,建议查阅相关文献或咨询专业人士。
函数信号发生器和任意波形发生器对比1、函数信号发生器函数发生器是使用最广的通用信号源信号发生器,提供正弦波、锯齿波、方波、脉冲波等波形,有的还同时具有调制和扫描功能。
函数波形发生器在设计上分为模拟式和数字合成式。
众所周知,数字合成式函数信号源(DDS)无论就频率、幅度乃至信号的信噪比(S/N)均优于模拟式,其锁相环(PLL)的设计让输出信号不仅是频率精准,而且相位抖动(phaseJitter)及频率漂移均能达到相当稳定的状态,但数字式信号源中,数字电路与模拟电路之间的干扰始终难以有效克服,也造成在小信号的输出上不如模拟式的函数信号发生器,如今市场上的大部分函数信号发生器均为DDS信号源。
2、任意波形发生器任意波形发生器,是一种特殊的信号源,不仅具有一般信号源波形生成能力,而且可以仿真实际电路测试中需要的任意波形。
在我们实际的电路的运行中,由于各种干扰和响应的存在,实际电路往往存在各种缺陷信号和瞬变信号,如果在设计之初没有考虑这些情况,有的将会产生灾难性后果。
任意波发生器可以帮您完成实验,仿真实际电路,对您的设计进行全面的测试。
由于任意波形发生往往依赖计算机通讯输出波形数据。
在计算机传输中,通过专用的波形编辑软件生成波形,有利于扩充仪器的能力,更进一步仿真实验。
另外,内置一定数量的非易失性存储器,随机存取编辑波形,有利于参考对比,或通过随机接口通讯传输到计算机作更进一步分析与处理。
有些任意波形发生器有波形下载功能,在作一些麻烦费用高或风险性大的实验时,通过数字示波器等仪器把波形实时记录下来,然后通过计算机接口传输到信号源,直接下载到设计电路,更进一步实验验证。
泰克推出的AFG3000系列三合一信号源,可以完成以上提到的功能,并且在波形输出的精度、稳定性等方面都有较大提高,是走在行业前列的新一代任意波发生器。
信号源的主要技术指标传统函数发生器的主要指标和新近研发的任意波形发生器的主要指标有一些不同,我们这里分开介绍。
“TI”杯四川省电子设计竞赛一等奖作品题目:波形发生器指导教师:邹林唐续队员及年级:徐昺(三年级)、郑建(三年级)、敬人可(三年级)学校及院系:电子科技大学自动化工程学院摘要摘要::以模拟电路为核心,以MSP430为控制系统,设计了一个波形发生器。
该波形发生器采集其输出信号的频率、幅度信息并进行反馈,实现了对输出信号的精准控制。
另外,本波形发生器还实现了FM 、AM 功能,人机界面由液晶屏和键盘构成,使用方便。
本系统有效地使用了MSP430的片内资源,将数字电路与模拟电路高效地融合到一起,配合自动控制算法,实现了题目所有要求。
关键词关键词::波形发生器、闭环控制、AM 、FMWaveform generator Waveform generatorAbstract: This waveform generator combines an analog core circuit and a digital control system based on MSP430. It forms a closed loop feedback system which can track and capture both the frequency and the voltage of its output. In addition, the waveform generator also has FM, AM function and a man-machine interface composed of LCD and keyboard.This system uses the resource in MSP430 effectively. It combines analog circuit and digital circuit to satisfy all the requirement of the subject.Key words: waveform generator, closed-loop control, AM, FM硬件部分论论论较方案比系统总体框架本系统的基本工作原理是这样的:系统上电后,MSP430自动选通一路继电器,将电容组中的一个电容接到电路中,并通过2路DA 输出2个默认电压值,使恒流源开始工作(对电容进行充放电)。
此时电路开始自激,产生出频率相同的方波、三角波、正弦波以及TTL 信号。
真有效值测量电路检测三角波的有效值,并将该电压值送至MSP430的ADC 接口,MSP430通过调节其输出的一个PWM 信号的占空比来控制一个直流电压信号,该信号输入到乘法器,对输出信号的幅度进行调整,直至ADC 检测到的电压值与缺省值相等为止。
同时,MSP430对输出的TTL 信号的频率进行采样,若采样结果与预期值不同,则MSP430对两路DA 的输出进行调整,进而调整输出频率,使其趋向于预期值。
用户可以通过键盘输入所需的波形,并设置其频率、幅度。
系统将根据用户输入的信息自动调整输出的波形,使其各项参数稳定在用户设置的值上。
下面,我们对本系统几个关键功能模块的方案进行论证。
一、三角波变正弦波电路1、 使用低通滤波器将三角波变为正弦波将三角波按傅立叶级数展开:其中Um 是三角波的幅值,由该公式知,只要设计一个低通滤波器,使其截止频率大于三角波的基波频率且小于三角波的三次谐波频率。
即可将三角波变为正弦波 2、 使用折线法用折线法((逐次逼近法逐次逼近法))将三角波变为正弦波折线法的原理如图1所示,即对三角波的边进行分段,改变各个段的斜率,即可将三角波近似地“折”成正弦波。
方案选用方案选用::方案1的优点是输出波形较为标准,缺点是三角波的频率只能在小范围内变化,否则很难对其进行正确的滤波。
方案2输出波形的频谱不纯净,波形质量不如方案1,但其输出波形的质量与输入波形的频率无关,波形无明显失真。
考虑到本次比赛要求输出波形的频率能在10 Hz 至100 kHz 间连续可调,故采用方案2。
二、三角波信号幅度测量三角波信号幅度测量、、反馈电反馈电路路1、 测量输出信号的峰值量输出信号的峰值,,并用其作为反馈信号可以采用峰值检波电路实现对峰值的测量。
电路图如图2 所示。
图中的器件需满足以下不等式:(1)Rd+rd<T m in,(2)R L *C >T m ax ,其中C 为充电电容,R L为等效负载电阻,T m in 和T m ax 为u(t)的最小和最大周期。
用峰值检波测出的峰值存在波动,其平均值略小于实际峰值,其差量(负差值)取决与满足上述两个不等式的程度。
2、 测量输出信号的有效值量输出信号的有效值,,并用其作为反馈信号可以采用AD I 公司的专用集成芯片AD 736来测量输出信号的真有效值,并通过示波器测量出峰值。
计算出输出波形的波峰因数,并将它们存储在控制系统中。
这样便可以通过测量真有效值的方法,求得峰峰值。
方案选用方案选用::此峰值检测电路应用于频率变化的波形发生器中,如采用方案1,要达到好的效果,必须时刻满足两个不等式,需要调节电路中电阻值或电容值,不易实现且误差较大。
而方案2采用集成芯片简单可行,检测效果好,故本项目中采用了此方案。
三、输出波形幅度调节电路1、 基于运放的运放的放大电路放大电路用运放搭建反相放大器,通过调节相应电阻值,即可调节放大倍数,实现输出波形的幅度调节。
2、 使用模拟乘法器作为幅度调整电路乘法器可以实现W=XY+Z 的功能,函数发生器核心电路的原始输出信号作为图 1 逐次逼近法原理图 图 1 图 2 峰值检波电路原理图X ,用控制系统输出一个直流信号作为Y ,用Z 作为调零输入,即可实现输出信号的幅度调整。
方案选用方案选用::方案1成本低,可以方便的用模拟的方式调节输出波形幅度,方案2则通过调节直流信号,通过乘法调幅,只要系统有可以程控的直流信号便可以实现调幅。
考虑到系统的闭环反馈,从程控的实现难度上讲,方案2更优,且使用乘法器还可以实现AM 功能(只需将被调信号输入到Y 即可)。
故选择方案2。
四、直流电压信号产生电路电压信号产生电路((用于乘法器输入端用于乘法器输入端,,调节幅度调节幅度))1、用集成DAC 芯片如DAC0832,实现程控电压信号,用于幅度调节。
2、PWM 转DA 电路利用MSP430片内的PWM 输出功能,通过调节PWM (设定为100kHz )信号占空比实现输出电压调节,调节幅度为0~3.3v 。
电路如图3。
方案选用方案选用::采用PWM 转DA 电路,充分利用了现有系统资源,节约了成本,在调节幅度这种精度要求不高的场合尤为合适,故选择方案2。
电设设路一、恒流源电路恒流源可分为流出型(Current Source)和流入型(Current Sink)两种,为了可以对电容充放电,我们设计了这两种电路,分别为电流输出(图4左)型和电流输入(图4右)型。
电压信号Vin1为2.5V~5V ,在左上图中,运放2脚电压等于3脚电压,故电阻R6两端电压差=5v-Vin1。
发射极电流Ie=(5-Vin1)/R6。
因为集电极电流Ic约等于Ie ,故Iout=Ic=Ie=(5-Vin1)/R6。
当取R6=200欧姆时,Vin 输入2.5v~5v 即可以产生0~25mA 的电流。
同理,对于电流输入行恒流源,当R17=100欧姆时,输入-2.5v~-5v 电压,即可以产生0~50mA 的电流。
二、真有效值检测电路该电路使用了AD 736芯片,AD 736是经过激光修正的单片精密真有效值AC /DC 图4 恒流源实现电路 图 3 直流电压产生原理转换器。
其主要特点是准确度高、灵敏性好(满量程为200m VR MS)、测量速率快、频率特性好(工作频率范围可达0~460kHz)、输入阻抗高、输出阻抗低。
由于AD736的量程为200m V,所以我们又设计了分压电路,将量程扩大25倍。
AD736的输出电压范围为0~200m v,为了精确测量,我们将该信号放大了10倍,采用仪用放大器AD620构成放大电路。
三、比较器电路与触发器电路比较器采用T I公司的TLC372,R-S触发器采用CD4011与非门搭建。
电路如图5所示。
两路比较器的输入电压与对应R-S触发器的输入电平的关系如表格1所示:比较器输入电压(V) R端输入(0=0v,1=5v)S端输入(0=0v,1=5v)-5<Vin<-2.50 1-2.5<Vin<2.5112.5<Vin<510表1 比较器输入输出关系表图 5 比较器实现电路R P2和R P3分别用于-2.5v和+2.5v这两个比较点的设置。
TLC372为开漏输出,R10,R13为上拉电阻,R11,R14用于限流,二极管D7,D8将负电压滤除。
通过比较器和与非门间的信号调理电路,交流信号转变为直流信号,使CD4011正常工作。
四、恒流源充放电切换电路恒流源切换电路设计的优劣会直接影响到输出波形的质量。
当恒流源切换到放电回路时,若S1上的压降太大,会导致电容不能充分放电,为了解决这一问题,我们选用了MAX393作为模拟开关。
MAX393是精密四路单刀单掷模拟开关,4路开关中,有2路为常开型,另2路为常闭型,实测数据显示,其导通电阻为17欧姆,当放电电流在10mA时,该电阻上的压降可忽略不计。
图6中,S1选用常开型模拟开关,S2选用常闭型模拟开关。
在测试过程中,我们发现,如果电路中只有S1,没有S2,在频率较高时,三角波失真严重(具体波形参见系统调试测试结果)。
这是因为在开关闭合前,恒流源2上端(即图6中的A 点)电压大约为-4v ,电容上端电压(即图6中的B 点)为+1v ,突然将两个点连到一起,会使电容在切换回路的瞬间,电压值迅速下降,然后再上升,最后才再正常放电。
添加了S2和电位器后,可以解决这一问题。
电路如右图所示,S1,S2由同一信号控制,控制信号为高电平时,S1断开,S2闭合,调节电位器电阻到360欧姆左右使得10ma*360=3.6v,这时S2右端电压为1.5v 左右,较为合适(因高频时B 点在开关导通前为1.5V 左右),这样在开关闭合瞬间,不会有瞬间电压骤降,三角波失真度很小。
五、三角波变正弦电路该电路采用折线法。
折线法的基本原理是利用二极管的单向导通性,使反相放大器对不同的输入电压产生不同的增益倍数。
其电路图如图7所示。
在反馈回路上,我们设计了10条支路以使转换结果尽可能的接近正弦波。
对该电路,我们进行了软件仿真,得到的结果如图8所示。
六、FM 相关电路 由于该波形发生器的输出频率由输入电压决定,所以我们只需要将调制信号和DAC 的输出电压按一定比例相加就可以实现调频。