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文档简介
信号发生器课程设计报告课题:设计制作一个信号发生器:设计内容及要求:1.产生三种波形:方波,三角波,正弦波2.频率范围:0 100kHz3.输出内阻不大于504.负载50时输出电压不小于5V主要测量内容:输出信号频率范围,输出电阻,输出功率一、系统组成:1.1 方波三角波系统电路,由同向滞回比较器和积分电路两部分组成 图1.1方波三角波系统电路1.2 三角波正弦波电路,由滤波电路组成图1.2 正弦波系统电路二、设计原理图阶段2.1.查阅资料及参考书本确定原理图如下:软件环境:multisim10.12.2.原理图概况本文所设计的电路是通过集成运算放大器LM324和基本元件组合产生不同波形(方波,三角波,正弦波):先通过同向滞回比较电路产生方波,方波又通过积分电路产生三角波,最后滤波电路又将三角波转换成正弦波。频率变换:本电路可以通过调节电位器R1的有效阻值改变振荡周期T,频率f=1/T.三、电路具体设计方案及仿真3.1.1方波三角波转换电路图3.1所示 图3.1 方波三角波发生电路3.1.2电路分析:该电路的方波发生部分由同向滞回比较器组成,积分运算电路既作为电压比较器的延迟环节,又作为反馈网络。通过反馈网络,滞回比较器的输出电压u0=Uz,阈值电压UT=R1/(R1+R2)Uz.假设滞回比较器输出电压u01在t0时刻由-Uz跃变到+Uz,此时积分电路进行反向积分,输出电压u0呈线性下降,当u0下降到滞回比较器的阈值电压-UT时,即t1时刻,滞回比较器的电压由u01从+Uz跃变到-Uz,此后积分电路正向积分,u0呈线性上升。当u0上升到滞回比较器的阈值电压+UT时,即t2时刻,u01从-Uz跃变到+Uz,即返回设定初始状态,周而复始,产生振荡。3.1.3元件参数设计设计中应用到的稳压管稳压值为5V,即方波的幅值为5.7V,三角波的输出电压为可令电容C1为0.1uF,R1为1k的电位器设计最终要求振荡频率需在0 100kHz 的范围内,则可令 R6=560 R7=24k 满足条件。3.1.4 仿真数据方波信号: 幅值稳定在5.7V左右,波形轮廓清晰。三角波信号:3.2.1 三角波正弦波转换电路如图3.2所示图3.2 正弦波发生电路3.2.2原理分析将三角波展开为傅里叶级数可知,它含有基波和3次 5次等奇次谐波,因此通过低通滤波器去除基波,滤除高次谐波,可将三角波转换成正弦波。这种方法适用于固定频率或频率变化很小的场合。电路框图如下左图所示。输入电压和输出电压的波形如下右图所示,U0的频率等于UI基波的频率。将三角波按傅里叶级数展开 UI(wt)=8/(*)Um(sin wt-1/9sin 3wt+1/25sin 5wt-) 其中Um是三角波的幅值。3.2.3元件参数设计通过仿真,为较大范围内调节正弦波的输出电压幅值,在集成运放输出端与反相输入端之间串联10k的电位器,而R3,R8均为1.2k.3.2.4仿真数据正弦波信号四、焊接与调试4.1 元件清单:元件名称型号参数数量芯片LM3241电位器1.5k110k1电阻560151k124k11.2k2电容1uF15uF1稳压管5V2附LM324芯片管脚图:4.2先在万用板上按照总电路图布局,然后进行焊接,注意到因为实验所用的三块集成运放均在一块芯片上,所以元器件之间排布可能会比较密集,一定要事先有大致的规划,以免器件之间交叉或错位。焊接完成后,再次仔细检查电路,确保没有错误后,接上电源,查看输出波形并调节频率。五、课题总结与心得通过这次课程设计,重新复习了模电,深入了解了集成运放方面的知识,甚至把原来不懂的地方搞懂了,此外还学会了如何设计电路,熟练了电路焊接方法以及掌握调试方法与测试参数,同时还提高了我们的动手能力和测试技术能力。在设计过程中难免遇到一些困难,比如万用板上的铜片掉了,我们必须借用一根铜线引渡到其他地方焊接;因为一个芯片四周要布满电阻和电容,有好几个引脚要接地,我们就用导线跳接到每个端口;有时有的元件的参数稍有偏差,导致许多参数达不到要求,我们必须根据仿真效果重新确定元件合适参数。一个偌大的工程却要保证每一步的工作都要近乎完美,因为你完全不知道最后的结果与理论的差距会在哪里产生,我们必须把误差降到最低,以保证后续工作顺利进行,节省改错时间。经过一个半星期的努力终于顺利完成这次课程设计,虽然最终测试的结果与仿真结果有出入,虽然一个信号发生器做了两次才完成,但经过这次课程设计我们团队收获了不少,不仅加深了对课本知识的理解,还培养了同学之间的合作能力。成功的关键是在调试时应仔细观察若出现问题必须耐心查找原因。比如在测试第一个信号发生器时,没有波形输出,双向稳压管两端电压一直保持在+5.7
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