正弦波函数发生器Word格式文档下载.docx
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学
号:
指导教师:
2013年7月5日
绪论…………………………………………………………………………………
关键字…………………………………………………………………………………一、设计任务…………………………………………………………………………二、设计母的………………………………………………………………………
三、电路设计方案设计与论证……………………………………………………
1、方案一:
采用集成运放电路设计方案产生要求的波形…………………………
2、方案二:
3方案比较与选择…………………………………………………………………
四、仿真与调试……………………………………………………………………
1、仿真电路………………………………………………………………………
2、仿真结果………………………………………………………………………
五、电路图设计……………………………………………………………………
六、器件介绍………………………………………………………………………
七、电路的安装与调试……………………………………………………………
1、画原理图和PCB………………………………………………………………
2、器件安装………………………………………………………………………
3、整机调试……………………………………………………………………
八、测试结果………………………………………………………………………
九、实验总结………………………………………………………………………
附录………………………………………………………………………………
绪论
函数信号发生器是指产生所需参数的电测试信号的仪器。
按信号波形可分为正弦信号、函(波形)信号、脉冲信号和随机信号发生器等四大类。
信号发生器又称信号源或振荡器,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。
信号发生器作为一种常见的应用电子仪器设备,传统的可以完全由硬件电路搭接而成,如采用555振荡电路发生正弦波、三角波和方波的电路便是可取的路径之一,不用依靠单片机。
但是这种电路存在波形质量差,控制难,可调范围小,电路复杂和体积大等缺点。
在科学研究和生产实践中,如工业过程控制,生物医学,地震模拟机械振动等领域常常要用到低频信号源。
而由硬件电路构成的低频信号其性能难以令人满意,而且由于低频信号源所需的RC很大;
大电阻,大电容在制作上有困难,参数的精度亦难以保证;
体积大,漏电,损耗显著更是其致命的弱点。
一旦工作需求功能有增加,则电路复杂程度会大大增加。
信号发生器用来产生频率为20Hz~200kHz的正弦信号(低频)。
除具有电压输出外,有的还有功率输出。
所以用途十分广泛,可用于测试或检修各种电子仪器设备中的低频放大器的频率特性、增益、通频带,也可用作高频信号发生器的外调制信号源。
另外,在校准电子电压表时,它可提供交流信号电压。
低频信号发生器的原理:
系统包括主振级、主振输出调节电位器、电压放大器、输出衰减器、功率放大器、阻抗变换器(输出变压器)和指示电压表。
关键字:
正弦波函数发生器、集成运放、RC振荡电路、Multisim软件
一、设计任务:
1、频率范围:
100HZ—10KHZ;
2、输出电压V>
1V;
3、波形特点:
非线性失真<
5%。
二、设计目的:
1、掌握函数信号发生器工作原理以及设计过程。
2、熟悉集成运放的使用,掌握UA741的结构、功能特性以及使用方法。
3、熟悉Multisim软件。
三、电路设计方案设计与论证:
函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。
根据用途不同,有产生三种或多种波形的函数发生器,使用的器件可以是分立器件(如低频信号函数发生器S101全部采用晶体管),也可以采用集成电路(如单片机函数发生器模块8038、集成运放管ua741)。
为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术,本课题采用集成运算放大器UA741正弦波函数发生器的设计方法。
采用集成运放电路设计方案产生要求的波形
图2所示为双向稳压管稳幅文氏桥式振荡器。
主要是应用集成运放UA741,通过双向稳压管稳幅文氏桥式振荡器产生正弦波,在振荡幅度较小时,稳压管支路开路,闭环增益较大,决定于R3、R4、R5。
当振荡幅度达到稳压管击穿电压时,2DW7B击穿,负反馈加深,使闭环增益下降而稳定输出幅度。
R6与2DW7B串联,在2DW7B击穿时,可避免闭环增益值变化太厉害而造成波形失真。
当R1、R2取1.5K,C1、C2取107200pF时,振荡器可获得失真度小于0.5%的1KHZ正弦信号,电路较简单,调试方便,是一个优秀的可实现的方案。
图3所示为双二极管稳幅文氏桥式振荡器。
起振时及振荡振荡幅度较小时,R1上压降不足于使D1、D2导通,闭环增益较大;
当振荡幅度增至某一值时,两二极管分别在输出电压的正负两个半周轮流导通,而且由于二极管正向导通的非线性,正向电压越大,正向电阻越小,使振荡器的负反馈深度加深,闭环增益相对下降,使输出电压幅度稳定在某一值。
3方案比较与选择
uA741是美国仙童公司较为早期的产品,由于其性能完善,如差模电压范围和共模电压范围宽,增益高,不需外加补偿,功耗低,负载能力强,有输出保护等,因此具有较广泛的应用。
uA741这类单片硅集成电路器件提供输出短路保护和闭锁自由运作,可以方便的输出精度较高的正弦波.
本课题选用方案二.
四、仿真与调试
用Multisim软件进行仿真。
1、仿真电路:
2、仿真结果:
五、电路图设计
六、器件介绍:
七、电路的安装与调试
1、画原理图和PCB
(1)、按照电路要求画好电路图和PCB图,并打印出来。
(2)、制作PCB板。
2、器件安装:
(1)、把UA741集成块插入DIP-8插座。
(2)、分别把各电阻,电容,二极管等元件焊接到适当位置,尤其注意电位器的焊接。
(3)、按图焊接电路,注意直流源的正负及接地端。
(4)、完成后用万用表测一下电路看看是否短路。
3、整机调试
(1)、接入电源后,用示波器进行观察。
(2)、调节R5、R6使电路起振。
(3)、电路起振后,调节R5、R6,使正弦波的幅值、频率满足指标要求。
(4)、观察示波器,各指标达到要求。
八、测试结果
297HZ:
554HZ:
859HZ:
1.559KHZ:
5.485KHZ:
14.436KHZ:
九、实验总结
本课题根据设计中要实现的功能,经过自己认真地分析、实践,确立方案,书写文档,设计出电路,在设计过程中翻阅了大量资料,通过对所得的各种资料的综合分析,提炼出自己需要的信息,从而提高自己的分析能力;
通过对主要技术指标的分析,认真体会了设计时的各项技术政策;
通过对设计时出现的各种问题的分析与解决,锻炼了独立分析,进行工程设计的能力;
通过对电路设计中的某些问题的较为深入的探索,培养了自己的科研工作能力;
通过设计论文的书写,进一步锻炼了绘图技巧,文字表达能力和对工作的认真态度。
当然,在设计中遇到了一些实际困难,通过本人和同学多次查找参考资料,以及指导老师的悉心讲解,终于豁然开朗;
通过这次设计不仅巩固了本专业的知识,加深了对课本知识的理解,为本人在这一学期所学专业知识做了一个系统的把握。
十、参考文献
[1]彭介华.电子技术课程设计指导[M].北京:
高等教育出版社
[2]孙梅生,李美莺,徐振英.电子技术基础课程设计[M].北京:
[3]梁宗善.电子技术基础课程设计[M].武汉:
华中理工大学出版社
[4]张玉璞,李庆常.电子技术课程设计[M].北京:
北京理工大学出版社
[5]薛鹏骞,梁秀荣.电子设计自动化技术实用教程[M].北京:
中国矿业大学出版社