超低频可调正弦信号发生器.docx

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超低频可调正弦信号发生器

辽宁工业大学

电子技术基础课程设计（论文）

题目：

超低频可调正弦信号发生器

院（系）：

电气工程学院

专业班级：

电气095

学号：

090303138

学生姓名：

朱建中

指导教师：

教师职称：

起止时间：

课程设计（论文）任务及评语

院（系）：

信息科学与工程学院教研室：

电子信息工程

学号

090303138

学生姓名

朱建中

专业班级

电气095

课程设计（论文）题目

超低频可调正弦信号发生器

课程设计（论文）任务

设计参数：

1．设计并制作一台超低频可调正弦信号发生器。

2．线性失真度不大于0.5%

3．最低频率1HZ。

设计要求：

1.分析设计要求，明确性能指标。

必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。

2.确定合理的总体方案。

对各种方案进行比较，以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行方案。

3.设计各单元电路。

总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计。

4.组成系统。

在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向，采用左进右出的规律摆放各电路，并标出必要的说明。

指导教师评语及成绩

成绩：

指导教师签字：

年月日

第1章超低频可调正弦信号发生器设计方案论证1

1.1函数信号发生器的发展1

1.2超低频可调正弦信号发生器的应用意义1

1.3超低频可调正弦信号发生器的设计要求与技术指标1

1.4总体设计方案框图及分析1

第2章超低频可调正弦信号发生器各单元电路设计3

2.1正弦波放大器工作原理3

2.2衰减器的作用3

2.3.1正弦波最大输出电压检验3

第3章频率特性与失真检验5

3.1正弦波的频率特性检验2

3.2正弦波非线性失真检验5

3.3整机电路性能分析5

第4章设计总结5

参考文献6

附录….………………………………………………………………………………..7

第一章超低频可调正弦信号发生器设计方案论证

1.1函数信号发生器的发展

现代电子计算机和信号处理器等技术的发展，极大的促进了数字化技术在电子测量中的应用，函数发生器蓬勃发展起来。

它的工作方式有两种：

地址计数器方式和直接数字合成方式。

普通的函数发生器能够提供正弦波、余弦波、方波、等几种常用的的标准波形，产生其他波形时，需要较复杂的电路和机电结合的方法。

80年代的信号发生器采用的是模拟电子技术，由分立组件成模拟集成电路构成，其电路结构复杂且仅能产生正弦波、方波等等几种简单波形，输出的波形具有良好的相位噪声、较低的寄生分量以及较快的开关速度等，但是模拟电路的漂移较大，使输出波形的幅度稳定性差而且模拟器件构成的电路存在着尺寸大，价格贵、功耗大的缺点，并且要产生较为复杂的信号波形则电路结构非常复杂。

同时，主要表现为两个突出问题，一是通过电位器来实现输出频率的调节，因而很难将频率调到一定值，二是脉冲的占空比难以定量。

1.2超低频可调正弦信号发生器的应用意义

超低频正弦波信号发生器在生物医学、地球物理和控制仪表系统中有广泛的应用。

而且在电子技术模拟电路实验及所需低频信号源的场合，都要用到正弦信号发生器。

对于单个运放，改变一个电阻的阻值就能调频的正弦波振荡器人们已经做了大量的研究并提出了多种振荡电路。

而在传统振荡电路中，为得到稳定的震荡输出，其环路增益的调控是依靠器件的非线性来实现的，因此这类器件很难产生谐波失真很小的纯正弦波。

一次我设计出了一种用运算放大器组成的调频效果比较理想的单电阻调频的超低频正弦信号发生器。

这种信号发生器基本上是以运算放大器为核心，由双桥式振荡器组成。

从而可产生震荡很小的正弦波，同时它还具有频率可调，集成电路运用元件少的特点。

1.3超低频可调正弦信号发生器的设计要求与技术指标

1.3.1技术指标

1设计并制作一台超低频可调正弦信号发生器。

2线性失真度不大于0.5%

3最低频率1HZ。

1.3.2设计要求

用所学的知识和相关资料设计出一种具有超低频率而且能够调节的正弦信号发生器。

1.4总体设计方案框图及分析

此低频信号发生器采用晶体管开关电路，使电容器自动地充电和放电而产生低频振荡。

图47－2为仪器的方框图。

仪器主要由三角波正弦波转换电路、正弦波放大器、衰减器及直流稳压电源等部分组成。

图47－3为仪器的电原理图。

图47－2

网络截图

第二章超低频可调正弦信号发生器各单元电路设计

2.1正弦波放大器工作原理

正弦波放大器共三级，第一级为电压放大，第二级为功放激励级，最后一级为互补推挽电路（又称OCL电路）的功率放大级。

电压放大级采用BG16、BG17管组成的对称输入单端输出差动放大电压，BG18为恒流源。

BG16基极输入放大信号，BG17基极输入功放级输出端送来的负反馈信号。

这样使整个放大器工作稳定。

BG19管组成激励级。

互补推挽功放级由不同PN结组合的两只晶体三极管组成，BG20是NPN型三极管，BG21是PNP型三极管。

当输入信号正半周时，BG21管截止，BG20管导通，当输入信号负半周时，BG20管截止，BG21管导通，于是信号的正负半周都得到放大，在负载W3上形成完整的波形，为了对信号正负半周放大一致，BG20、BG21管电流放大系数应选择相同。

为了消除小信号时的交越失真，必须给BG20、BG21加适当偏压，二极管D2、D3就起这个作用.电

阻R37、R38起电流负反馈作用。

2.2衰减器的作用

衰减器分0、20、40分贝三档，采用电阻分压的办法，由电阻R40～R44组成。

第一档不经衰减，第二档衰减20分贝，输出电压减小到1／10，第三档衰减40分贝，输出电压减小到1／100。

在各个衰减档内，输出电压还可用电位器W3连续调节，以满足测试时对正弦波不同幅度的要求。

2.2.1正弦波输出衰减器检验

被检仪器频率先调到第一频段20赫，正弦波输出端接上300欧电阻，再接到DA－16型超高频电压表输入端，正弦波幅度电位器顺时针转到底，测出正弦波衰减开关在“0db”档时输出电压，再将衰减开关放到“20db”“40db”档，输出电压应分别减小到1／10、1／100，误差＜±16％为合格。

用同样办法测试1千赫、200干赫、550千赫等频率。

2.3正弦波输出

表47－3

正弦波衰减档级

输出电压

40dB

0~0．05V

20dB

0~0．05V

0dB

0~5V

仪器输出的正弦波，可作为测试基准信号。

使用时将频率粗调开关放到需要的频段，调频率细调旋钮，使“HZ”表上指针指到需要的频率刻度。

频率细调电位器为多圈线绕电位器，可连续转十圈。

将标有“∞”的接线柱用导线接到测试线路。

标有“┸”的接线柱用导线接到测试线路接地点，两根接线应尽量短一些。

慢慢地顺时针转动正弦波幅度旋钮，正弦波信号就能正常输出。

如输出信号电压不够，可以将正弦波衰减开关档级减小。

表47－3给出衰减开关在不同档级时，正弦波输出电压值。

需要改变输出正弦波频率时，可转动频率细调钮及频率粗调开关，HZ表上指针所指的刻度值，乘上频率粗开关所指的。

倍数，即为输出信号的频率。

2.3.1正弦波最大输出电压检验

被检仪器正弦波衰减开关扳到“0db”档，正弦波幅度电位器顺时针方向转到底，正弦波输出端接上300欧电阻，再接到DA－16型超高频电压表测试输入端，记录五个频段20赫－550千赫范围内输出电压，均应大于3．8伏为合格。

第三章频率特性与失真检验

3.1正弦波的频率特性检验

被检仪器频率调到第三频段的1千赫，正弦波输出端接上300欧电阻，再接到DA－16型超高频电压表输入端。

将正弦波输出幅度调到超高频电压表指示为3．5伏，以此为基准，检查五个频段20赫－550千赫范围内输出幅度应在3．5伏±0．56内为合格。

3.2　正弦波非线性失真检验

被检仪器正弦波衰减开关扳到“0db”档，正弦波幅度电位器顺时针转到底，正弦波输出端接上300欧电阻，再接到J2458型教学示波器Y输入端，Y轴衰减放到“100”档，观察每一个频段最高与最低频率正弦波输出波形，应无明显失真为合格。

3.3整机电路性能分析

用此型教学示波器检查正弦波输出失真较严重，则故障主要发生在三角波正弦波转换电路。

可先调电位器W6及W7看能否改善失真。

调W6可使输入的三角波幅度达到最佳限幅状态，调W7可使波形正负限幅相等。

如调W6、W7仍不能改善，则应检查BG12、BG13管是否对称，各工作点电压是否正常，元件是否有损坏。

有时正弦波放大器工作不正常，也会产生失真，可按要求电压值检查各晶体管工作状态是否正常，以

确定故障产生的部位，然后进行修理。

第4章设计总结

此超低频可调正弦信号发生器。

线性失真度不大于0.5%。

最低频率1HZ。

适用于教学、农业、工业、生物医学、教学、广播电视系统、航天科学等领域，用此种函数发生器来测试发出的低频正弦波形。

参考文献

[1]《中学物理实验仪器的使用》第三版.哈尔滨：

黑龙江人民出版社，1988:

38-134

[2]米契尔·卡特，罗德尼·马多克.合理预期理论.余永定译.北京：

中国金融出版社，1988：

43-85

[3]张文中.论石油价格与石油工业发展.世界石油经济，1990

（2）:

14-21

[4]《中学物理实验仪器的维修》第四版，关于

的维修专题>

[5]黄君.大庆地区经济发展战略研究.哈尔滨工业大学硕士学位论文.1994。

2

附录：

器件清单

电源.各类电阻、电容、开关以及若干导线