简单信号发生器毕业设计.doc

西北大学职业技术学院 毕业设计（论文） 题 目： 方波-三角波-正弦波信号发生器目录 2 【摘要】 3 【简介】 3 【关键词】 3 【正文】 4 1设计原理框图 4 2设计方案 4 1起振电路（正弦波发生电路）的设计 4 2方波产生电路的设计 7 3三角波发生电路设计 8 4幅度调电路 9 5总电路图 10 3仿真电路及仿真过程 10 4安装及调试 14 5实验数据 19 6误差及改进方法 19 7总结 19 参考资料： 20 附录1：电路元器件 21 附录2：电路仿真原理图 22 【摘要】 信号发生器又称信号源或，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。例如在通信、广播、电视系统中，都需要射频（高频）发射，这里的射频波就是载波，把音频（低频）、视频信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频的振荡器。在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器。输出信号频率、输出波形的电压可调 2设计方案 1起振电路（正弦波发生电路）的设计 利用文氏桥电路作为起振电路，不仅振荡较稳定，波形良好，而且振荡频率在较宽的范围内能方便地连续调节RC移相振荡器的缺点 图1 频率较高的情况下，（1/ωC）R，前者等效于一节超前型移相电路，后者等效于一节滞后型移相电路。显然频率从低到高连续变化，相移从+90°到-90°连续变化，其中必存在一个中间频率f0，使RC串并联网络的相移为零。于是满足相位平衡条件。对此，可进一步作定量分析，由图得：??????为调节频率方便，通常取R1 = R2 = R，C1 = C2 = C，如果令ω0＝1/ RC，则上式简化为：Rc串并联网络的等效电路 图3：Rc串并联网络的频率特性???? 可见，RC串并联反馈网络的反馈系数是频率的函数。由式可画出的幅频和相频特性，如图所示。由图可以看出：???? 当时，的模最大，且|| = 1/3 ，φF＝0；当f大于f0时，||都减小，且φF≠0 。这就表明RC串并联网络具有选频特性。因此图Z0820电路满足振荡的相位平衡条件。如果同时满足振荡的幅度平衡条件，就可产生自激振荡。振荡频率为： ???????????????? 一般两级阻容耦合放大器的电压增益Au远大于3，如果利用晶体管的非线性兼作稳幅环节，放大器件的工作范围将超出线性区，使振荡波形产生严重失真。为了改善振荡波形，实用电路中常引进负反馈作稳幅环节。图中电阻Rf 和Re引入电压串联深度负反馈。这不仅使波形改善、稳定性提高，还使电路的输入电阻增加和输出电阻减小，同时减小了放大电路对选频网络的影响，增强了振荡电路的负载能力。通常Rf 用负温度系数的热敏电阻（Rt）代替，能自动稳定增益。假如某原因使振荡输出Uo增大，Rf上的电流增大而温度升高，阻值Rf 减小，使负反馈增强，放大器的增益下降，从而起到稳幅的作用。???? 从图可以看出，RC串并联网络和R、R，正好组成四臂电桥，放大电路输入端和输出端分别接到电桥的两对角线上，因此称为文氏电桥振荡器。???? 目前广泛采用集成运算放大器放大电路来构成RC桥式振荡器。?文氏电桥振荡器的优点是：不仅振荡较稳定，波形良好，而且振荡频率在较宽的范围内能方便地连续调节。电压比较器是一种常用的模拟信号处理电路。它将一个模拟量输入电压与一个参考电压进行比较，并将比较的结果输出。比较器的输出只有两种可能的状态：高电平或低电平。在自动控制及自动测量系统中，常常将比较器应用于越限报警、模／数转换以及各种非正弦波的产生和变换等等。比较器的输入信号是连续变化的模拟量，而输出信号是数字量1或0，因此，可以认为比较器是模拟电路和数字电路的“接口”。由于比较器的输出只有高电平或低电平两种状态，所以其中的集成运放常常工作在非线性区。从电路结构来看，运放经常处于开环状态，使用时为了使输入、输出特性在状态转换时更加快速，以提高比较精度，也在电路中引入正反馈。常用的电压比较器有：单限比较器、滞回比较器以及窗口比较器等。单限比较器是指只有一个门限电平的电压比较器，当输入电压等于此门限电平时，输出端的状态立即发生跳变。单限比较器可用于检测输入的模拟信号是否达到某一给定的电平。单限电压比较器的作用是用来比较输入电压和参考电压，图3-35(a)是其中一种。UR是参考电压，加在同相输入端，输入电压ui加在反相输入端。运算放大器工作于开环状态，由于开环电压放大倍数很高，即使输入端只有一个非常微小的差值信号，也会使输出电压饱和。因比，用作比较器