波形产生器及谐波滤波器设计与制作-通信工程课程设计.docVIP

西安外事学院 课程设计报告 （2012--2013学年第1学期） 题 目： 波形产生器及谐波滤波器 学 院： 专 业： 电子信息工程 班 级： 电子1001班 学生姓名： 日期：20 12 年 01 月 04 日 波形产生器及谐波滤波器设计与制作 一.设计要求： 1. 设计一方波——三角波产生器（模拟方法），频率为自己学号的后两位数（以KHZ为单位）。 2. 设计滤波器（低通、带通）电路，将方波的基波分量及三次谐波分量滤出。 3. 设计—频率计，分别测量方波、三角波、基波分量、三次谐波分量的频率，并用数码管或液晶屏显示频率值。（选作） 附图 图1 波形产生器及谐波滤波器（参考） 二.方案论证及选择： 方案一．用555定时器产生电路 首先由555定时器组成的多谐振荡器产生方波，然后由积分电路将方波转化为三角波，最后用低通滤波器将方波转化为正弦波，但这样的输出将造成负载的输出正弦波波形变形，因为负载的变动将拉动波形的崎变 总电路图的原理：555定时器接成多谐振荡器工作形式，C2为定时电容，C2的充电回路是R2→R3→RP→C2；C2的放电回路是C2→RP→R3→IC的7脚(放电管)。由于R3+RP》R2，所以充电时间常数与放电时间常数近似相等，由IC的3脚输出的是近似对称方波。按图所示元件参数，其频率为1kHz左右，调节电位器RP可改变振荡器的频率。方波信号经R4、C5积分网络后，输出三角波。三角波再经R5、C6积分网络，输出近似的正弦波。C1是电源滤波电容。发光二极管VD用作电源指示灯。 方案二．用压控振荡器： 如图所示为具有三角波和方波输出的压控振荡电路。该电路是一个受控制电压控制的振荡器。它具有很好的稳定性和极好的线性，并且有较宽的频率范围。电路有两个输出端，一个是方波输出端，另一个为三角波输出端。图中，A1为倒相器，A2为积分器，A3为比较器。场效应管Q1用来变换积分方向。比较器的基准电压是由稳压二极管D1、D2提供，积分器的输出和基准电压进行比较产生方波输出。电阻R5、R6用来降低Q1的漏极电压，以保证大输入信号时Q1能完全截止。电阻R7、R8和二极管D3、D4是为了防止A3发生阻塞。按图中所标元件数值，电源电压用 15V，则变换系数为1kHz／V。电路在100：1频率范围内具有低于±0.5％的线性误差。 方案三．用集成电路实现 采用集成电路实现，主要部件有高速运算放大器LM318、选择开关、电位器和一些电容、电阻组成。该方案通过调节不同电位器可调节函数发生器输出振荡频率大小、占空比、正弦波信号的失真，可产生精度较高的方波、三角波，且具有较高的温度稳定性和频率稳定性。其输出频率能在 20Hz-5kHz 范围内连续调整，达到调试简单、性能稳定、使用方便等优点，使信号发生器电路大大简化。 +15V C R1 2 7 uo1 +15V A1 6 Ro R4 2 7 3 4 A2 6 uo2 ?15V 3 4 R3 D1 R5 ?15V R2 D2 a 分析以上三种方案，比较他们的利弊，方案三集成电路要简单很多，精度也较高，温度稳定性和频率稳定性比较好，所以选择方案三 三.波形产生器电路原理图及原理讲解 3.1.波形产生器电路组成框图如下所示： 由比较器和积分器组成方波—三角波产生电路，比较器输出的方波经积分器得到三角波。 3.2．各组成部分的工作原理 （1） 方波发生电路的工作原理 此电路由反相输入的滞回比较器和RC电路组成。RC