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rc正弦波振荡器课程设计

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

1绪论1…

2设计任务2..

2.1课程设计的目的2..

2.2课程设计任务与要求2.

2.3课程设计技术指标2.

3RC正弦波振荡器工作原理3.

3.1电路原理及元件选择.3.

3.2参数计算3..

44阶带通滤波器工作原理.5..

4.1电路原理及元件选择5..

4.2参数计算5..

5Proteus软件介绍6.

6电路仿真与结果分析7..

6.1RC正弦波振荡器仿真与结果分析7

6.24阶带通滤波器器仿真与结果分析7.

致谢.10.

参考文献1.1.

1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fl的高通滤波器串联起来,当满足条件f2>f1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f>f2的高频信号阻断,而高通滤波器

将f

电路成为一个带通滤波器。

根据以上原理组成的带通滤波器输入端的电阻R和电容C组

成低通电路,另一个电容C和电阻R2组成高通电路,二者串联起来接在运放的同相输入端,输出端通过电阻R3引回一个反馈,这样就组成了一个简单的带通滤波器。

本次课程为了滤波器的性能更好,我们设计了一个4阶带通滤波器。

2设计任务

2.1课程设计的目的

通过课程设计,使课本所学知识得到实际应用的同时,增强学生的动手能力和独立思考能力,培养学生的学习兴趣和爱好。

通过软件Proteus仿真来使电路达到所要求的

技术指标,以此锻炼学生设计和调试电路的能力。

2.2课程设计任务与要求

2.2.1任务

研究RC正弦波振荡器和高阶(3阶以上)滤波器电路的原理及其应用。

2.2.2要求

1•认真领会所选课程设计题目含意,查阅和运用相关技术资料,锻炼独立思考的能力;

2•利用软件进行电路设计和仿真,认真记录数据和波形,要准确、规范、独立完成仿真内容,自觉培养严谨求实的科学作风;

3.认真完成课程设计论文(应包含电路图、元器件清单、仿真调试及设计总结等)。

2.3课程设计技术指标

对于RC正弦波振荡器来说,频率为2100Hz对于高阶滤波器来说,设计一个4阶中心频率为9050HZ的带通滤波器。

3RC正弦波振荡器工作原理

3.1电路原理及元件选择

3.1.1电路原理

振荡电路的原理图如图3.1所示。

其中集成运放A作为放大电路,RC串并联网络是选频网络,而且当f=f0时,它是一个接成正反馈的反馈网络。

另外,Rf和R'支路引入一个负反馈。

由图可见,RC串并联网络中的串联支路和并联支路,以及负反馈中的Rf和R,正好组成一个电桥的四个臂,因此这种电路又称为文式电桥振荡电路。

图3.1RC正弦波振荡器原理图

3.1.2元件选择

RC正弦波振荡器元器件选择如表3.1所示。

表3.1RC正弦波振荡器元器件选择

电阻

电容

二极管

运算放大器

电源

5个

2个

2个

1个

2个

3.2参数计算

3.2.1振荡频率

为了判断电路是否满足振荡的相位平衡条件,可假设在集成运放的同相输入端将电路断开,并加上输入电压U。

由于输入电压加在同相输入端,故集成运放的输出电压与输入电压相同,即©A=0b已知当f=f0时,©A+©F=0,电路满足相位平衡条件。

由此可知,电路的振荡频率为:

(3.1)

f广爲

根据给定频率2100HZ,设定C=100门卩,由(3.1)得R=7600Q

322起振条件

震荡的幅度平衡条件为AF>1,已知当f=fo时,片=1,由此可以求得起振条件为

>3(3.2)

A

已知同相比例运算电路输出电压与输入电压之间的比例系数为1+竺,为了达到

R

R

1+】>3(3.3)

R

负反馈支路的参数应满足关系

Rf>2R'(3.4)

44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4.14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

(4.1)

我们在这里设定滤波器的中心频率fo=9O5OHZ,电容C=10nF,根据

02二RC

计算得R=1760Q

5Proteus软件介绍

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、HC11PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVRARM8086和MSP43C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MPLA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RAMROM键盘,马达,LEDLCDAD/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、AVRPIC、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

6.1RC正弦波振荡器仿真与结果分析

6.1.1电路仿真

RC正弦波振荡器电路仿真如图6.1所示

图6.1RC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6.2RC正弦波振荡器仿真结果

6.24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6.34阶带通滤波器仿真图

6.2.2结果分析

出为直线,满足带通的要求

图6.44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6.54阶带通滤波器结果图

如图6.6所示,当输入频率为100000HZ时,输出几乎衰减为一条直线,满足带通设计要求。

图6.64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.2012

[3]谢龙汉、莫衍.Proteus电子电路设计及仿真.电子工业出版社.2012

第一章总论错误!

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一、项目概况错误!

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二、项目提出的理由与过程错误!

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三、项目建设的必要性错误!

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四、项目的可行性错误!

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第二章市场预测错误!

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一、市场分析错误!

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二、市场预测错误!

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三、产品市场竞争力分析错误!

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第三章建设规模与产品方案错误!

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一、建设规模错误!

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二、产品方案错误!

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三、质量标准错误!

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第四章项目建设地点錯误!

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一、项目建设地点选择错误!

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二、项目建设地条件錯误!

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第五章技术方案、设备方案和工程方案错误!

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一、技术方案错误!

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二、产品特点错误!

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三、主要设备方案错误!

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四、工程方案错误!

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第六章原材料与原料供应错误!

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一、原料来源及运输方式错误!

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二、燃料供应与运输方式错误!

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第七章总图布置、运输、总体布局与公用辅助工程•错误!

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一、总图布置错误!

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二、运输错误!

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三、总体布局错误!

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四、公用辅助工程錯误!

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第八章节能、节水与安全措施错误!

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一、主要依据及标准错误!

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二、节能错误!

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三、节水错误!

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四、消防与安全错误!

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第九章环境影响与评价错误!

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一、法规依据错误!

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二、项目建设对环境影响错误!

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三、环境保护措施错误!

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四、环境影响评价错误!

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第十章项目组织管理与运行错误!

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一、项目建设期管理错误!

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二、项目运行期组织管理错误!

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第十一章项目实施进度错误!

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第十二章投资估算和资金筹措错误!

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一、投资估算错误!

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二、资金筹措错误!

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第十三章财务评价与效益分析错误!

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一、项目财务评价錯误!

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二、财务评价结论錯误!

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三、社会效益错误!

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四、生态效益错误!

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第十四章风险分析错误!

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一、主要风险分析识别错误!

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二、风险程度分析及防范风险的措施錯误!

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第十五章招标方案错误!

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一、招标范围错误!

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二、招标组织形式錯误!

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三、招标方式错误!

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第十六章结论与建议錯误!

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一、可行性研究结论錯误!

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二、建议错误!

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附件错误!

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一、附表错误!

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二、附件错误!

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三、附图错误!

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