模拟电子电路课程设计波形发生器的设计.doc

模拟电子电路课程设计任务书 适用专业：测控专业 设计周期：一周 一、设计题目：波形发生器的设计 产生正弦波－方波－三角波函数转换器 二、设计目的 1、 研究正弦波等振荡电路的振荡条件。 2、 学习波形产生、变换电路的应用及设计方法以及主要电路指标的测试方法。 设计要求及主要电路指标 设计要求：设计并仿真能产生方波、三角波及正弦波等多种波形信号输出的波形发生器。 1、方案论证，确定总体电路原理方框图。 2、单元电路设计，元器件选择。 3、仿真调试及测量结果。 主要电路指标 正弦波信号源信号频率20Hz～20kHz 信号 1、运算放大电路 2、滑线变阻器 3、电阻器、电容器等 设计报告总结 对所测结果（如：输出频率的上限和下限，输出电压的范围等）进行全面分析，总结振 荡电路的振荡条件、波形稳定等的条件。 2、 分析讨论仿真测试中出现的故障及其排除方法。 3、 给出完整的电路仿真图 。 4、 体会与收获。 六、参考文献 2、陈大钦主编．电子电路基础实验—电子电路实验·设计·仿真．北京：高等教育出版社，2000 3、高吉祥主编．电子电路基础实验与课程设计．北京：电子工业出版社，2002 4、郑步生. Multisim2001电路设计及仿真入门与应用.电子工业出版社.2002 5、康华光主编.电子技术基础模拟部分（第五版）.北京：高等教育出版社，2010 6、/ 一、方案论证与比较 1.1方案的提出 方案一： 1、先由RC桥式振荡产生一个正弦波信号 2、把产生的正弦波通过一个电压比较器从而把正弦波转换成方波。 3、把方波信号通过一个积分器。转换成三角波。 方案二： 1、由比较器和积分器构成方波三角波产生电路。 2、然后通过低通滤波把三角波转换成正弦波信号。 方案三： 先通过比较器产生方波 再通过积分器产生三角波 最后通过差分放大器形成正弦波。 1.2设计方案的论证和选择 方案一： 选用RC桥式振荡电路，由放大电路和选频网络组成，电路设计简单，成本较低。 方案二： 通过低通滤波把三角波转换成正弦波是在三角波电压为固定频率或频 率变化范围很小的情况下使用。然而，指标要求输出频率分别为102HZ、103HZ和104Hz 。因此不满足使用低通滤波的条件。 方案三： 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时，可以有效地抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。但是电路分析麻烦，电路相对方案一也复杂一点。 综上所述，我选择第一种方案。 二、系统的功能及设计框图 2.1 系统的全部功能、要求及技术指标 全部功能：实现不同波形的输出，正弦波、方波、三角波。 设计要求：设计并仿真能产生方波、三角波及正弦波等多种波形信号输出的波形发生器。 1、方案论证，确定总体电路原理方框图。 2、单元电路设计，元器件选择。 3、仿真调试及测量结果。 主要电路指标 : 1、正弦波信号源信号频率20Hz～20kHz 信号 图一 多种波形发生器框图 2.3单元电路的分析与设计： 第一部分：RC桥式振荡电路产生正弦波 图二振荡电路的原理图如上图所示。其中集成运放A作为放大电路，它的选频网络是一个由R、C元件组成的串并联网络，RF和R’支路引入一个负反馈。由图可见，串并联网络中的R1、C1和R2、C2以及负反馈支路中的RF和R’正好组成一个电桥的四个臂，因此这种电路又称为文氏电桥振荡电路。 一、RC串并联网络的选频特性 当f=fo=1/2 RC时，Uf的幅值达到最大，等于U幅值的1/3，同时Uf与U同相。 振荡频率与起振条件 振荡频率 为了满足振荡的相位平衡条件，要求 ΨA+ΨF=±2nπ。以上分析说明当f=fo时，串并联网络的ΨF=0，如果在此频率下能使放大电路的ΨA=±2nπ，即放大电路的输出电压与输入电压同相，即可达到相位平衡条件。在图的RC串并联网络振荡电路原理图中，放大部分是集成运放，采用同相输入方式，则在中频范围内 ΨA近似等于零。因此，电路在fo时ΨA+ΨF=0，而对于其他任何频率，则不满足振荡的相位平衡条件，所以电路的振荡频率为 　　　　　 2、起振条件 已经知道当f=fo时，|F|=1/3。为了满足振荡的幅度平衡条件，必须使|AF|1，由此可以求得振荡电路的起振条件为 |A| 3 因同相比例运算电路的电压放大倍数为 为了使|A|=Auf3，图所示振荡电路中负反馈支路的参数应满足以下关系: RF 2R’ 图三 通过迟滞比较器电路的学习，我们已经知道，当比较器的输入信