设计制作一个方波-三角波-正弦波函数发生器 下载本文

内容发布更新时间 : 2024/5/11 17:47:07星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

⑴输出幅度

由图可知,稳压管两端电压为UZ,R6和电位器R7串联,R6=2欧,调节电位器为4欧,可以使输出幅值为2V,积分电路的输出电压Uo往正方向线性 增长,此时U+也随着增长,当增长至U+=U-=0时,滞回比较器的输出电压UO1发生跳变,而发生跳变时的UO值是使三角波的最大值Uom。将条件UO1=--UZ,U+=0和Uo=Uom代入下式可得:

R1R2

0=R1+R2 (-Uz)+R1+R2 Uom 可解的三角波的输出幅度为:

R1Uom=R2 Uz

(2)占空比

当忽略二极管的导通电阻时经分析可知:

2R1

T1=(R6+R10)C㏑(1+ ) R2T2=(R6+R9)C㏑(1+

2R1 ) R2

输出波形的震荡周期为:

2R1

T=T1+T2=(2R6+R8)C㏑(1+ )

R2占空比为: D=

T1R6+R10 = T2R6+R8

3.2三角波-正弦波转换电路

三角波-正弦波的转换电路主要由差分放大器来完成,差分放大器具有工作点稳定,输入阻抗搞,抗干扰能力较强等优点。特别是直流放大器是,可以有效地抑制零点漂移,因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。波形变换的原理;利用差分放大器传输特性曲线的非线性。

aI0 IC1?aIE1??Uid/UT1?eaI0 IC2?aIE2?Uid/UT1?e式中,

I0-差分放大器的恒定电流;

UT-温度的电压当量,当试问为25℃时,UT≈26MV 如果Uid为三角波,设表达式为

?4Um?T??T?t?4????Uid????4Um?t?3T??4?T?T??0?t???2?? ? ?T????t?T???2?式中,Um-三角波的幅度;

T-三角波的周期 对以上两式进行运算,则

利用计算机对上式进行计算,IC1、IC2曲线近似于正弦波,则差分放大器的单端输出电压亦近似于正弦波,从而实现了三角波-正弦波的变换,波型变换过程如图所示:

为使输出波形更接近于正弦波,可见

1.传输特性曲线越对称,先行区越窄越好;

2.三角波的幅度影正好使晶体管接近于饱和区或截止区。

实现三角波-正弦波变换的电路,其中RP1调节三角波的幅度,RP2调整电路的对称性,其并联电阻用来减小差分放大器的线性区。电容C1、C2、C3为隔直电容,C4为滤波电容,以滤除谐波分量,改善输出波形。

VCC-12VR5R6C5C2IO2C4R12R14R7R13 50%R8R9VCCR11-12V

比较器A1与积分器A2的元件计算如下。 由式(3-61)得UO2m?R2VCC

R3?RP1即

UR241?O2m??

R3?RPVCC1231取 R2?10K?,则R3?RP1?30K?,取R3?20K? ,RP1为47KΩ的点位器。区平衡电阻R1?R2//(R3?RP1)?10K? 由式(3-62)f?R3?RP1

4R2(R4?RP2)C2即R4?RP1?R3?RP1

4R2?C2当1HZ?f?10??时,取C2?10?F,则R4?RP2?(75~7.5)k?,取R4?5.1k?,为100KΩ电位器。当10HZ?f?100??时 ,取C2?1?F以实现频率波段的转换,R4及RP2的取值不变。取平衡电阻R5?10k?。

三角波—>正弦波变换电路的参数选择原则是:隔直电容C3、C4、C5要取得较大,因为输出频率很低,取C3?C4?C5?470?F,滤波电容C6视输出的波形而定,

C6可取得较小,C6一般为几十皮法至0.1微法。若含高次斜波成分较多,RE2=100

欧与RP4=100欧姆相并联,以减小差分放大器的线性区。差分放大器的几静态工作点可通过观测传输特性曲线,调整RP4及电阻R*确定。

四 电路调试

4.1安装方波——三角波产生电路

1. 把两块741集成块插入万能板,注意布局; 2. 分别把各电阻放入适当位置;

3. 按图接线,注意直流源的正负及接地端。

4.2调试方波——三角波产生电路

1. 接入电源后,用示波器进行双踪观察; 2. 调节R7,使三角波的幅值满足指标要求;

3. 调节R5,微调波形的频率; 4. 观察示波器,使各指标达到;

注意:电路先产生方波,经过积分电路再产生三角波,所以可以先安装方波发生器,再安装积分电路,需要注意的是,安装电位器之前,要先将其调整到设计值,否则可能会不起振。安装电位器的时候要注意三个管脚的接入。调节电位器R5可以调节三角波的占空比,虽然频率会同时改变,但改变的不大。微调R5时输出频率在对应波段内连续可变。调节R7可以调节输出波的幅值,使三角波的幅度满足设计指标要求。

4.3能指标测量与误差分析

①波形不稳定时,可能是电路在安装的时候接触不良,可加旁路电容使波形稳定 ②方波的上升时间主要受放大器转换速率的限制,如果输出频率太高,可介入加速电容,一般加速电容取几十皮法。

五.系统的调试 5.1调试工具

工具:万用表、示波器,信号发生器,数字毫伏表 5.2调试结果

信号发生器的输出信号虽然与实际有误差,但在误差允许的范围内还是成立的,在高频时输出电压为输入电压的五倍,用示波器监测输出波形没有失真,故电路正确,调试完毕。

六、结论及实训心得体会

通过这次实训我明白了做一个电子产品的流程,第一步,找材料理解每一部分电路的结构和功能,在原有的基础上加上自己所要求的,填写自己所需的元器件的清单 ;第二步,画原理图,不懂的及时找辅导老师或自己查找材料并画出正确的原理图;第三步,把原理图导入到万用版上去并合理的摆放元器件,认真核对原理图和万用版图的管脚是否一一对应,根据万用板的大小在板上设计空隙大小,以及合理的设置走线规则和焊盘大小,不同的器件要不同的焊盘大小,各个网络线的大小不同,走线时我们应尽量避免自动布线和走裸线。注意,在摆放元器件的时候应尽量按照原理图摆放,在摆放芯片时要留足够的空间装芯片的散热片。

为期两周的课程设计让我感触很深。从选择这个课题后,我们组员在设计、绘制电路图、仿真、焊接、调试等过程中就遇到各种各样的问题,为解决这些问题,我们查找很多资料。遇到课设要求出现问题时,我们进行各种尝试,各种设计方案,最后,在和老师的商讨下,最后把要求修改了,虽然这些问题使我们的进程落后了,但我们在这个过程中不再是放弃,而是积极想办法解决。其次是在焊接过程,我们走了不少裸线,结果造成短路。吸取第一次教训,第二块板子在我们的精心布局下顺利焊接完了,在这个过程中,可以看出我们做事情还是不够认真,但是经过我们不断的努力,第二次焊接成功。在调试过程中遇到的一些问题,比如,波形出不来,波形失真,在老师的指导下,我们认真寻找问题,最后,波形调试成功。

在整个设计任务中,我觉得组内团结一致很重要,遇到问题要共同努力解决,要虚心求教,将设计做的更好!