EDA专周课程设计报告.docx

课程设计报告书 题目：正弦波振荡发生器设计 院（系） 通信工程学院 专 业 通信工程 学生姓名 王兴春 学生学号 29 指导教师 课程编号 课程学分 起始日期 2016.12.26 教 师 评 语 教师签名： 日期：成 绩 评 定 备 注  EDA专周——正玄波发生器 一、选题背景 RC正弦波振荡器电路设计及仿真 背景：振荡电路是指在没有输入信号的条件下，能够自行产生一定幅度、一定频率输出信号的电路，由放大电路、反馈网络、选频网络、稳幅环节等几大部分构成。 （1）放大电路：保证电路能够从起振到动态平衡的过程，电路获得一定幅值的输出值，实现自由控制。 （2）选频网络：确定电路的振荡频率，是电路产生单一频率的振荡，即保证电路产生正弦波振荡。? 正反馈网络：引入正反馈，使放大电路的输入信号等于其反馈信号。 （4）稳幅环节：也就是非线性环节，作用是输出信号幅值稳定 采用RC选频网络构成的振荡电路称为RC振荡电路，它适用于低频振荡，一般用于产生1Hz~1MHz的低频信号。因为对于RC振荡电路来说，增大电阻R即可降低振荡频率，而增大电阻是无需增加成本的。?? ??常用LC振荡电路产生的正弦波频率较高，若要产生频率较低的正弦振荡，势必要求振荡回路要有较大的电感和电容，这样不但元件体积大、笨重、安装不便，而且制造困难、成本高。因此，200kHz以下的正弦振荡电路，一般采用振荡频率较低的RC振荡电路。 要求：　（1） 设计完成RC正弦波振荡器电路； 　　　　（2） 仿真出波形，并通过理论分析计算得出频率。 方案论证 　　图一：正弦信号发生器Multisim仿真原理图 INCLUDEPICTURE \d C:\\Users\\asus\\AppData\\Roaming\\Tencent\\Users\\752198318\\QQ\\WinTemp\\RichOle\\1EDQ1M[A)6MRY`I%JW7QBG9.png \* MERGEFORMATINET  图：教科书原始ＲＣ振荡电路图 由原理图可知，RC正弦波振荡电路的选频网络是由电阻和电容元件组成。调节电位器Rw，观察电路的输出情况。由虚拟示波器可见，当减小Rw至一定值时，电路将不能振荡。增大Rw至一合适的值时，电路能够振荡，且输出波形较好。若继续增大Rw，当Rw的值太大时候，输出波形将严重失真。 图：Multisim仿真ＲＣ振荡电路严重失真波形图例 电路震荡频率计算： f=1/（2πRC） 仿真原理图中起振的初始条件：Rf/R３=2??其中Rf=Rw+RＦ? 由其电路元件特性?R=３KΩ????C=２５nF? 电路产生自激震荡，微弱的信号1/RC经过放大，通过反馈的选频网络，使输出越来越大，最后经过电路中非线性器件的限制，使震荡幅度稳定了下来。 三、过程论述（电位器63%） 图二：正弦波振荡电路的起振（正弦波的稳定过程１） 图三：正弦波振荡电路的起振（正弦波的稳定过程２） 图四：正弦波振荡电路的起振（正弦波的稳定过程３） 由原理图和图二三四可知，由于运放构成的RC串并联正弦波振荡电路是通过在外部引入负反馈来达到稳幅的目的，所以正弦波的稳定需要一定的时间。 图五：正弦波振荡电路的效果图（未稳定的正弦波） 时间轴由500μs变至200μs 图六：正弦波振荡电路的效果图（稳定的正弦波１） 时间轴由10ms变至200μs 图七：正弦波振荡电路的效果图（稳定的正弦波2） 时间轴由10ms变至200μs 结果分析 RC正弦波振荡电路的选频网络是由电阻和电容元件组成。调节电位器Rw，观察电路的输出情况。由虚拟示波器可见，当减小Rw至一定值时，电路将不能振荡。增大Rw至一合适的值时，电路能够振荡，且输出波形较好。若继续增大Rw，当Rw的值太大时候，输出波形将严重失真。所以，在整个正弦波发生器设计中，正弦波的发生器最主要的就是稳定产生的波形幅度。正弦波的产生电路时基于预防的放大实现的，通过放大电路的自激振荡来完成，由基本放大电路、选频网络、反馈网络构成。设计的电路基本完成了设计的要求，但其中也有缺点和需要完善的地方。正弦波产生缺点主要是波形有些微弱的失真，而且反馈的时间与产生稳定的正玄波的时间略微有些长，波形的上升部分下降部分微弱的不对称，可能是由于选择的元器件精确度不够，导致在