设计制作一个方波-三角波-正弦波函数信号发生器.docx

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1、设计制作一个方波-三角波-正弦波函数信号发生器当前位置:文档视界设计制作一个方波-三角波-正弦波函数信号发生器设计制作一个方波-三角波-正弦波函数信号发生器(模拟电路)课程设计任务书20112012学年第2学期第1周1.5周题目设计制作一个产生方波-三角波-正弦波函数转换器内容及要求1输出波形频率范围为0.2KHz20kHz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设计电路所需的直流电源可用实验室电源。进度安排1.布置任务、查阅资料、选择方案,领仪器设备:2天;2.领元器件、制作、焊接:3天3调试+验收:2.5天4.提交报告:2020-2021学年

2、第二学期37周学生姓名:指导时间:第11.5周指导地点:E楼508室任务下达2012年2月12日任务完成2012年2月22日考核方式1.评阅2.答辩3.实际操作4.其它指导老师彭嵩系部主任陈琼摘要在电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域,经常需要用到各种各样的信号波形发生器。用三角波,方波发生电路实现的信号波形发生器与其它信号波形发生器相比,其波形质量、幅度和频率稳定性等性能指标,都有了很大的提高。因而,本设计意在用LM324放大器设计一个产生方波-三角波-正弦波的函数转换器。为了使这三种波形实现转换,需要设计一个电路将直流电转换成方波和三角波,继而将三角波转

3、换成正弦波。首先直流电源通过一个同相滞回比拟电路转换为方波,方波通过一个积分电路转换为三角波,最后经滤波电路RC振荡电路产生转换为正弦波。进而实现转换器的设计。关键字:放大、波形转换、积分前言(5)第一章设计任务及要求(5)第二章系统组成及原理(6)2.1系统组成(6)2.2工作原理(6)第三章电路方案设计(7)方案一(7)3.1方波三角波转换电路(7)3.2三角波正弦波转换电路(7)方案二(9)方案论证(9)第四章单元电路设计与计算(10)4.1方波三角波转换电路的设计与计算(10)4.2三角波正弦波转换电路的设计与计算(11)第五章实验、调试及测试结果与分析(12)5.1实验仪器(12)5

4、.2调试方法(12)5.3性能测试及分析(12)5.4实验经过中的故障、原因及排除方法(14)第六章结论与心得(15)第七章参考文献(16)附录1元件清单(17)附录2电路图(17)附录3芯片管脚图(18)现今世界中电子技术与电子产品的应用越加广泛,人们对电子技术的要求也越来越高。因而怎样根据实际要求设计出简便实用的电子技术物品便显得尤为重要。灵敏、快速的选用不同特征的信号源成了当代测量技术值得深化研究的课题。能将简单的易获取的信号转换为本人所需的复杂信号是一项必不可少的技术。我们有必要做好这相关方面的研究,为被测电路提供所需要的信号及各种波形,以便完成各种相关试验。信号源在各种试验应用和实验

5、测试处理中,仿真各种测试信号,提供应被测电路,用来知足实验的各种要求。本文所设计的波形发生器就是信号源的一种,采用集成运算放大器、电阻和电容组成简单的电路,实现波形的产生和转换。第一章设计任务及要求一、设计任务及要求输出波形频率范围为0.2kHz20kHz且连续可调;正弦波幅值为2V,;方波幅值为2V;三角波峰-峰值为2V,占空比可调;设计电路所需的直流电源可用实验室电源。第二章系统组成及原理2.1系统组成1.第一部分:将直流电通过同相滞回比拟电路和积分电路分别转换为方波和三角波2.第二部分:三角波经滤波电路转换为正弦波2.2工作原理1.方波三角波发生电路:通过R1、R2调节方波的幅值,R2、

6、R3调节方波的频率,R4和稳压管的稳压值调节三角波的峰峰值,利用二极管的单向导电性可使积分电路两个方向的积分通路不同,进而使得调节R5时可调节三角波的占空比。2.三角波输入滤波电路:通过滤波作用将三角波转换成正弦波,输出正弦波的幅值由R6、R7、R8调节.直流电源同相滞回比较电路方波三角波积分电路三角波滤波电路正弦波第三章电路方案设计方案(一):设计一个产生方波三角波正弦波函数转换器包括同相滞回比拟器和积分电路组成与滤电路3.1方波三角波转换电路如图3.1所示此部分由同相滞回比拟电路和积分电路组成。同相滞回比拟器的输出高、低电平分别为Uoh=+Uz,Uol=-Uz,也即为方波的幅值。滞回比拟器

7、的阈值电压Ut为三角波的峰峰值。图3.13.2三角波正弦波转换电路如图3.2滤波法实现三角波与正弦波的转换。要求输入三角波电压U1的最低频率为fmin,则其最高频率fmax小于3fmin,就能够利用低通滤波器或带通滤波器将三角波变换为正弦波.将三角波按傅里叶级数展开其中Um是三角波的幅值当前位置:文档视界设计制作一个方波-三角波-正弦波函数信号发生器设计制作一个方波-三角波-正弦波函数信号发生器当前位置:文档视界设计制作一个方波-三角波-正弦波函数信号发生器设计制作一个方波-三角波-正弦波函数信号发生器第四章单元电路设计与计算4.1方波三角波转换电路的设计与计算1.方波三角波产生电路.方波或矩

8、形波包含极丰富的谐波,因而这种电路又称为多谐振荡电路.它是在迟滞比拟器的基础上,增加了一个由RC组成的积分电路,把输出电压经过RC反应到比拟器的反相端.在比拟器的输出端引入限流电阻R和两个背靠背的双向稳压管就组成了双向限幅房波发生电路.由于比拟器中的运放处于正反应状态,因而一般情况下,输出电压V0与输入电压V1不成线性关系,只要在输出电压V0发生跳变霎时,集成运放两个输入电压才可近似等于零,即Vid=0或Vp=Vn=V1是输出电压V0转换的临界条件。在接通电源的霎时,输出电压究竟偏于正向饱和还是负向饱和,那纯属偶尔。设输出电压偏于正饱和值,即V0=Vz,时,加到电压比拟器同相端的电压为+FVz

9、,而加于反向端的电压,由于电容器C上的电压Vc不能突变,只能由输出电压V0通过电阻R按指数规律向C充电来建立,充电电流为i+.显然,党加到反向端的电压VC略正于+FVz时,输出电压便立即从正饱和值(+Vz)迅速翻转到负饱和值(-Vz),-Vz又通过R对C进行反向充电.通常将矩形波为高电平的持续时间与振荡周期的比称为占空比,对称方波的占空比为50%.如需产生占空比小于或大于50%的矩形波,只需适当改变电容C的正反向充电时间常数即可.三角波发生电路2.参数计算方波周期、频率计算:T=2RCln1+2R1/R2f=1/T幅值:()ZURRRU?+=21/1设计要求方波的幅值为2V,则可令稳压管的稳压

10、值为2V且R1为100K的电位器。三角波三角波的占空比要求可调,可在反向输入端和输出端接上二极管和一个电位器100K,二极管选用1N4007.。幅值:2/1RRUUZt?=周期、频率:2/414RCRRT?=()CRRRf?=414/2三角波的幅值为1V,其中R6=0.5R5,可令电容C=1uf,根据所求结果可令R4、R5均为1K的电位器,由于要求三角波的占空比可调,所以R4和R5之间用两个二极管以相反的方向连接。设计要求最终输出的信号为0.2KHz20KHz。可求得R2=50K,R3=1K。4.2三角波正弦波转换电路的设计与计算滤波法将三角波转换为正弦波通过仿真为使正弦波的幅值可大范围调节可令R6为100K的电位器,而R7=R8=1K,电容C的大小为1uf。

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