数字波形合成器课程设计.docx

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数字波形合成器课程设计

电子技术课程设计

实验报告

数字波形合成器

1.实验目的

电子技术课程设计是继数字电子技术基础和模拟电子技术基础理论课、实验课之后的重要的理论和实践综合设计环节。

它的任务是在学生掌握和具备电子技术基础知识和单元电路的设计能力之后，进一步学习电子电路系统的设计方法和实验方法，进一步掌握EDA仿真设计工具，着重培养学生独立分析问题和解决问题的能力；为以后从事电子系统设计和开发应用打好基础。

2.实验要求

数字波形合成器

设计要求：

（1）设计具有高频率稳定度和高相位稳定度的两相正弦信号源；

（2）两相正弦信号频率f=400Hz；

（3）两相信号A、B之间相位差90度；

（4）幅值Vm=5V±0.2V。

3.实验仪器、主要元器件

uA741集成运算放大器×4

CD4013双D触发器×3

各类电阻、电容

导线若干

示波器、万用表、数字函数波形发生器

4.课题分析及方案论证

实验要求使用振荡器、分频器、D/A转换器构成波形合成方案，经过滤波器输出正弦波。

实现正弦输出的方案有很多，使用这种方案，主要是这样理论上可以达到较高的相位稳定度，并且要求频率不高时，可以用这种方式达到较高的频率精度（400HZ）。

主要原理如下：

555电路接成多谐振荡器，输出4.8KHZ的矩形波。

通过计算R1、R2和C的值调节输出频率，并且可将R1接成变阻器，以便对频率进行微调。

将所要形成的正弦波形分为N等分，用具有N个阶梯的正弦波形来逼近所要求的正弦波，其中N越大，逼近程度就越大。

综合考虑电路复杂程度的问题，此处N=12.

根据设计原理，电路可以分为四个部分：

脉冲发生器的振荡频率F的生成：

通过原理计算我们需要F=4.8KHz，所以我们采用555定时器来完成以下的功能。

生成电路如下图一

采用6个D触发器构成6位扭环形计数器，实现12分频。

此时每一位Q输出都是400HZ，如下图：

计数器一共提供了12路输出，这12路输出每相邻两路相差30度。

触发器的输出如下：

要求输出的正弦波相差90度，即隔开3个30度。

因此第一路的输出状态变量为Q1Q2Q3Q4Q5Q6,第二路Q4Q5Q6。

将六个状态量接到电阻网络D/A的六个入口。

选择权电阻的大小使波形适应为正弦阶梯波。

考虑每隔30度阶梯增量的比值，电阻大小选为1MΩ、370KΩ、270KΩ、270Kc、370KΩ、1Mc。

、

D/A网络如下：

R0=135KΩ，RF=68KΩ。

经过D/A之后会产生阶梯正弦：

将阶梯正弦经过适当的滤波可以得到正弦波。

滤波器如图：

5.EDA仿真分析

仿真电路

仿真结果

6.调试与结果分析

（1）滤波电路中没有合适的电容值，采用电容的并联完成。

（2）uA741芯片是有误差的，尤其是2片输出的幅值并不是严格相近，当然这和外围电路并不完全一样有一定关系。

在这时可以稍微调节反馈电阻，使其增加，将输入增大一些，输出的幅值改变很明显；反复调节直到电压达到10V±0.2V。

（3）实验过程中，电阻值很难与理论值选用一致，只能使用大小相近的，这就导致了很多问题，其中波形失真是最为突出的一个。

在调试时，最好采用最为相似的组合。

（4）实验结果中，相位条件满足的比较好，但是经过反复调试，幅值条件依然稍小。

这是这种电路形式决定的。

7.总结与体会

通过本次实验我实际使用了扭环形计数器以及滤波器，原本想设计555定时器的，但由于仿真时的不顺利，所以最后以一个发生器代替了该过程。

通过实验，我加深了对理论知识的理解，进一步将在书本上面所学到的只是运用到实际的项目之中，做到了书本与实践的相结合。

同时，进一步学习了数电知识与电子电路系统的设计方法和实验方法，复习了EDA仿真设计工具，提升了独立分析问题和解决问题的能力；为以后从事电子系统设计和开发应用打好基础。

8.参考文献

【1】电子技术课程设计张玉璞，李庆常编著北京理工大学出版社

【2】数字电子技术基础李庆常，王美玲编著机械工业出版社