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1、沈阳理工大学装备工程学院课程设计说明书摘 要振荡器是一种在没有外加激励信号，而自动的将直流电源产生的能量转化为具有一定频率、一定幅度和一定波形的交流信号的电路。振荡器一般由晶体管等有源器件和具有选频能力的无源网络所组成。振荡器的种类很多，根据工作原理来分，可分为反馈式振荡器和负阻式振荡器两大类。根据所产生波形的不同，可分为正弦波振荡器和非正弦波振荡器。根据选频网络所采用的器件来分，可分为LC振荡器、晶体振荡器以及RC振荡器等。正弦波振荡器在无线电技术中应用非常广泛。在通信系统中，可用来产生发射极部分的载波信号和接收机中的本地震荡信号。在电子测量仪器中，可用来各种频段的正弦波信号。本课程主要研究
2、RC正弦波振荡器的电路设计与proteus软件仿真。滤波器是对波进行过滤的器件。它的作用实质上是“选频”，即允许某一部分的信号顺利通过。在无线电技术、自动测量和控制系统中，常被用来对模拟信号进行处理，如数据传送、抑制干扰。滤波器根据工作信号的频率范围，可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。本课程主要是对带通滤波器的设计与仿真。关键词：RC正弦波振荡器；滤波器；proteus仿真目 录1 绪 论12 设计任务22.1课程设计的目的22.2课程设计任务与要求22.3课程设计技术指标23 RC正弦波振荡器工作原理33.1 电路原理及元件选择33.2 参数计算34 4阶带通滤波器工作原
3、理54.1 电路原理及元件选择54.2 参数计算55 Proteus软件介绍66电路仿真与结果分析76.1 RC正弦波振荡器仿真与结果分析7 6.2 4阶带通滤波器器仿真与结果分析7致谢10参考文献11II1 绪 论本次课程设计的内容包括RC正弦波振荡器电路和高阶带通滤波器电路的设计与仿真两部分。RC正弦波振荡器电路由四部分组成：放大电路，反馈网络，选频网络，稳幅环节。其中放大电路和反馈网络构成正反馈系统，共同满足AF=1。选频网络由电阻和电容元件组成，作用是实现单一频率的正弦波振荡。稳幅环节的作用是使振荡幅度达到稳定，通常可以利用放大元件的非线性特性来实现。我们知道，负反馈放大电路产生自激振
4、荡的条件是AF=1，那是因为在放大电路中，为了改善性能，引入的是负反馈，而在振荡电路中，我们的目的就是要产生正弦波振荡，因此有意识的将反馈接成正反馈。带通滤波器的作用是实现某一段频率范围内的信号通过，而将此频带以外的信号阻断。带通滤波器经常用于抗干扰设备中，以便接收某一频带范围之内的信号，而消除低频段和高频段的干扰和噪声。从原理上说，将一个通带截止频率为f2的低通滤波器与一个通带截止频率为f1的高通滤波器串联起来，当满足条件f2f1时，即可构成带通滤波器。当输入信号通过电路时，低通滤波器将ff2的高频信号阻断，而高通滤波器将ff1的高频信号阻断，最后，只有频率范围在f1f3 （3.3） 负反馈
5、支路的参数应满足关系 2 （3.4） 4 4阶带通滤波器工作原理4.1 电路原理及元件选择4.1.1 电路原理如图4.1所示，电路以集成运放为中心，输入端的电容C和电阻R组成低通电路，另一个电容C和电阻R2组成高通电路，两者结合起来接在运放的同相输入端，输出端通过一个电阻R3引回一个反馈。图4.1 带通滤波器原理图4.1.2 元件选择 带通滤波器电路元器件选择如表4.1所示。表4.1 4阶带通滤波器元器件选择电阻电容 运算放大器电源10个4个2个4个 4.2 参数计算 我们在这里设定滤波器的中心频率f0=9050HZ，电容C=10nF，根据 （4.1）计算得R=1760。5 Proteus软件
6、介绍Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。 Proteus软件具有其它EDA工具软件（例：multisim）的功能。这些
7、功能是：（1）原理布图（2）PCB自动或人工布线（3）SPICE电路仿真革命性的特点1互动的电路仿真用户甚至可以实时采用诸如RAM，ROM，键盘，马达，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。2仿真处理器及其外围电路可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流单片机。还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，再配合显示及输出，能看到运行后输入输出的效果。配合系统配置的虚拟逻辑分析仪、示波器等，Proteus建立了完备的电子设计开发环境。Proteus可提供的仿真元器件资源：仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件，有30多个元件库，可提供的仿真仪表资源 ：示波器、逻辑
8、分析仪、虚拟终端、SPI调试器、I2C调试器、信号发生器、模式发生器、交直流电压表、交直流电流表。理论上同一种仪器可以在一个电路中随意的调用。除了现实存在的仪器外，Proteus还提供了一个图形显示功能，可以将线路上变化的信号，以图形的方式实时地显示出来，其作用与示波器相似，但功能更多。这些虚拟仪器仪表具有理想的参数指标，例如极高的输入阻抗、极低的输出阻抗。这些都尽可能减少了仪器对测量结果的影响。此外，Proteus可提供的调试手段 Proteus提供了比较丰富的测试信号用于电路的测试。这些测试信号包括模拟信号和数字信号。6 电路仿真与结果分析6.1 RC正弦波振荡器仿真与结果分析6.1.1
9、电路仿真 RC正弦波振荡器电路仿真如图6.1所示。图6.1 RC正弦波振荡器仿真图6.1.2 结果分析 如图6.2所示，仿真结果为一条正弦波。图6.2 RC正弦波振荡器仿真结果6.2 4阶带通滤波器器仿真与结果分析6.2.1 电路仿真4阶带通滤波器电路仿真如图6.3所示。图6.3 4阶带通滤波器仿真图6.2.2 结果分析 如图6.4所示 ，蓝色为输入波形，黄色为输出波形，当输入频率为100HZ时，输出为直线，满足带通的要求。图6.4 4阶带通滤波器结果图 如图6.5所示，当输入频率为10000时，输出为标准正弦波，满足设计要求。图6.5 4阶带通滤波器结果图如图6.6所示，当输入频率为1000
10、00HZ时，输出几乎衰减为一条直线，满足带通设计要求。图6.6 4阶带通滤波器结果图致谢本次课程设计共历时3周，第一周完成了软件（proteus）安装和软件学习,为后两周的学习打下了基础。第二周我们按要求完成了两种电路的设计与调试，虽然在调试过程中遇到了一些问题，但我们通过努力思考，积极寻求老师帮助，让问题得到了及时的解决。第三周是电路仿真与论文撰写，在调试好电路的基础上，电路仿真很顺利的出了结果，接下来是论文的撰写，虽然已不是第一次撰写论文，但很多细节还是容易忽略，我们本着认真严谨的态度，经过反复修改，最终完成了撰写。通过这次课程设计，不仅使以前学过的知识的到了巩固和实际应用，而且在调试电路的过程中，培养了我们耐心认真的品质，在参数计算的过程中，培养了我们求实精确的品格，这些品质对以后的工作都有着不可忽视的影响。最后，我要特别感谢刘淑华老师和韩雅菲老师在这次课设中提供的指导与帮助，如果没有老师的帮助，我可能不会这么顺利的完成这次课设！我还要感谢我的同学在我遇到问题时的积极帮助，感谢你们！参考文献1 杨素行模拟电子技术基础简明教程(第三版)高等教育出版社，2005. 2 邹传云. 高频电子线路.清华大学出版社.20123 谢龙汉 、莫衍. Proteus电子电路设计及仿真.电子工业出版社.201211