设计制作一个产生正弦波-方波-三角波函数转换器.docVIP

设计制作一个产生正弦波-方波-三角波函数转换器.doc

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模拟电路课程设计报告

设计课题:设计制作一个产生正弦波\方波\三角波函数转换器

专业班级:10电信本

学生姓名:

学号:100802047

指导教师:

设计时间:2012

设计制作一个产生正弦波-方波-三角波函数转换器

一、设计任务与要求

1.输出波形频率范围为0.2KHz~20kHz且连续可调;

2.正弦波幅值为±2V,;

3.方波幅值为2V;

4.三角波峰-峰值为2V,占空比可调;

5.分别用三个发光二极管显示三种波形输出;??

6.用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源〔±12V〕。

二、方案设计与论证

设计要求为实现正弦波-方波-锯齿波之间的转换。正弦波可以通过RC振荡电路产生。正弦波通过滞回比拟器可以转换成方波,方波通过一个积分电路可以转换成三角波,三角波的占空比只要求可调即可。各个芯片的电源可用±12V直流电源提供,并备用了两套方案设计。

方案一:

方案一电路方框图如图1所示。

积分电路滞回比拟器LC正弦波振荡电路

积分电路

滞回比拟器

LC正弦波振荡电路

图1方案一方框图

LC正弦波振荡电路与RC桥式正弦波振荡电路的组成原那么在本质上是相似的,只是选频网络采用LC电路。在LC振荡电路中,当f=f0时,放大电路的放大倍数数值最大,而其余频率的信号均被衰减到零;引入正反应后,使反应电压作为放大电路的输入电压,以维持输出电压,从而形成正弦波振荡。

方案二:

方案二电路方框图如图2所示。

滞回比拟器积分电路RC正弦波振荡电路

滞回比拟器

积分电路

RC正弦波振荡电路

图2方案二方框图

方案二仿真电路如图3所示。

图3方案二仿真电路图

方案论证:LC正弦波振荡电路特别是方案一所采取的电感反应式振荡电路中N1与N2之间耦合紧密,振幅大;当C采用可变电容时,可以获得调节范围较宽的振荡频率,最高频率可达几十兆赫兹。由于反应电压取自电感,对高频信号具有较大的电抗,输出电压波形中常含有高次谐波。因此,电感反应式振荡电路常用在对波形要求不高的设备之中,如高频加热器、接受机的本机振荡电路等。另外由于LC正弦波振荡电路的振荡频率较高,所以放大电路多采用分立元件电路,必要时还应采用共基电路。因此对于器材的选择及焊接的要求提高,并且器材总价格也增加了。

相反,RC正弦波振荡电路的振荡频率较低,一般在1MHz以下,它是以RC串并联网络为选频网络和正反应网络,以电压串联负反应放大电路为放大环节,具有振荡频率稳定,带负载能力强,输出电压失真小等优点,因此获得相当广泛的应用。另外对于器材的要求也不高,只需集成块、电容、电位器等组成即可。在焊接方面,直接、美观、大方!在器材总价格方面,相比第一种方案更为实惠。

综合比照两种方案,我选择第二种方案。

三、单元电路设计与参数计算

〔一〕单元电路设计

1.正弦波发生器实验原理

〔1〕RC串并联选频网络。

取R1=R2=R,C1=C2=C,令那么:

得RC串并联电路的幅频特性为:

相频特性为:

最大,?F=0。

〔2〕振荡频率与起振条件

1〕振荡频率

2〕起振条件

当f=f0时,由振荡条件知:

所以起振条件为:

同相比例运放的电压放大倍数为:

即要求:

3〕稳幅环节:反应电阻的热敏RF采用负温度系数电阻,R1采用正温系数的热敏电阻,均可实现自动稳幅。或者在RF回路中串联二个并联的二极管也可以自动稳幅。

正弦波发生器仿真电路图4所示。

图4正弦波发生器仿真电路图

2.正弦波—方波转换器实验原理

正弦波—方波转换器方框图如图5所示。

方波正弦波发生电路滞回比拟器

方波

正弦波发生电路

滞回比拟器

图5正弦波—方波转换器方框图

〔1〕电路组成:

1〕滞回比拟器:集成运方、R11、R8.

图6为一种电压比拟器电路,双稳压管用于输出电压限幅,R3起限流作用,R2和R1构成正反应,运算放大器当upun时工作在正饱和区,而当unup时工作在负饱和区。从电路结构可知,当输入电压ui小于某一负值电压时,输出电压uo=-UZ;当输入电压ui大于某一电压时,uo=+UZ。又由于“虚断”、“虚短”up=un=0,由此可确定出翻转时的输入电压。up用ui和uo表示,有

=un=0

得此时的输入电压

Uth称为阈值电压。滞回电压比拟器的直流传递特性如图7所示。设输入电压初始值小于-Uth,此时uo=-UZ;

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