《正弦波方波三角波发生器设计_课程设计》_精品.doc

一 设计的目的及任务 1.1 设计目的 1 掌握电子系统设计的一般方法。 2 培养综合应用理论知识指导实践的能力。 3 掌握电子元件的识别和测试。 4 了解电路调试的基本方法。 1.2 设计任务和要求 1 设计一个能产生正弦波方波三角波的函数转换器。 2 能同时输出一定频率一定幅度的3种波形：正弦波、方波和三角波。3 可以用±12V或±15V直流稳压电源供电。 1.3 课程设计的技术指标 1输出波形频率范围0.02hz～20khz且能连续可调。 2 正弦波幅值为±2V。 3方波幅值为2V。 4三角波峰峰值为2V且占空比可调。 二 方案比较与论证 2.1方案一 方案一采用LC正弦波振荡电路、电压比较器、积分电路，构成正弦波-方波-三角波函数转换器。LC正弦波振荡电路具有容易起振、振幅大、频率调节范围宽等特点，但是输出波形较差。 LC正弦波振荡电路 电压比较器 积分电路 图2.1.1 方案一 原理框图 2.2方案二 方案二采用石英晶体正弦波振荡电路产生正弦波，石英晶体正弦波振荡电路具有振荡频率稳定度高 RC正弦波振荡电路 电压比较器 积分电路 图2.3.1 方案三 原理框图 综上三种方案，方案一虽然对频率的调节性能好，但输出波形较差；方案二振荡频率稳定性好，但频率不易调节，且受环境影响大，对电子元件要求也较高；方案三能实现频率的连续可调，具有简单容易操作等优点，而且对电子元件的要求也不高，都为常用元件。综上所述，方案三为最佳方案。 三 系统组成及工作原理 3.1正弦波发生电路的工作原理 3.1.1 产生正弦波的振荡条件 所谓正弦振荡，是指在不加任何输入信号的情况下，由电路自身产生一定频率、一定幅值的正弦波电压输出。 (a) (b) 图3.1.1 正弦波振荡电路的方框图 正弦波振荡电路的方框图如图3.1.1示，上一方框为放大电路，下一方框为反馈网络。 图（b）中，电路和闸通电后，在电扰动下，对于某一特定频率f0的信号形成正反馈。 由于半导体器件的非线性特性及供电电源的限制，最终达到动态平衡，稳定在一定的幅值。即 表明正弦波振荡电路的平衡条件为： 而平衡条件又分为幅值平衡条件和相位平衡条件，即： 幅值平衡条件 相位平衡条件 所以电路的起振条件为： 3.1.2 正弦波发生电路的组成及各部分的作用 引入正反馈的反馈网络和放大电路，其中接入正反馈是产生振荡的首要条件；要产生按振荡还必需要满足幅值条件；要保证输出频率单一且实现频率的可控，必需要有选频网络；同时还应具备稳幅特性。因此，正弦波产生电路主要有放大电路、反馈网络、选频网络、稳幅环节四部分组成。 （1) 放大电路：保证电路能够有从起振到动态平衡的过程，电路获得一定幅值的输出值。 （2) 正反馈网络：满足相位条件，放大电路的输入信号等于其反馈信号。 （3) 选频网络：确定电路的振荡频率，使电路产生单一频率的信号，保证电路产生正弦波振荡。 （4) 稳幅环节：即非线性环节，稳定输出信号的幅值。 3.1.3 判断电路是否振荡。 判断电路能否产生正弦波振荡的方法： （1）观察电路是否存在放大电路、反馈网络、选频网络、稳幅环节等四个重要组成部分。 （2）放大电路的结构是否合理，能否正常放大，静态工作是否合适。 （3） 电路是否满足起振的幅度条件。若能满足相位平衡条件，又能满足起振条件，则说明该电路一定会产生正弦波振荡。 正弦波振荡电路检验，若： (1) 则不可能振荡； (2) 产生振荡，但输出波形明显失真； (3) 产生振荡。振荡稳定后。此种情况起振容易，振荡稳定，输出波形的失真小 3.1.4 RC桥式正弦波振荡电路 RC桥式正弦波振荡电路的特征是以集成运放为中心，以RC串并联网络为选频网络和正反馈网络，其电路如图3.1.2所示