正弦波振蕩電路設(shè)計課程設(shè)計

1、<p><b>　　課程設(shè)計任務(wù)書</b></p><p>　　題目：正弦波振蕩電路設(shè)計</p><p>　　初始條件：直流可調(diào)穩(wěn)壓電源一臺、示波器一臺、萬用表一塊、面包板一塊、元器件若干、剪刀、鑷子等必備工具</p><p>　　要求完成的主要任務(wù)：（包括課程設(shè)計工作量及其技術(shù)要求以及說明書撰寫等具體要求）</p>&

2、lt;p><b>　　技術(shù)要求：</b></p><p>　　設(shè)計一個正弦波振蕩電路，使它能輸出頻率一定的正弦波信號，振蕩頻率測量值與理論值的相對誤差小于±5%，電源電壓變化±1V時，振幅基本穩(wěn)定，振蕩波形對稱，無明顯非線性失真。</p><p><b>　　主要任務(wù)：</b></p><p>&

3、lt;b>　?。ㄒ唬┰O(shè)計方案</b></p><p>　　按照技術(shù)要求，提出自己的設(shè)計方案（多種）并進行比較；</p><p>　　以模擬器件電路為主，設(shè)計一個正弦波振蕩電路（實現(xiàn)方案）；</p><p>　　依據(jù)設(shè)計方案，進行預(yù)答辯；</p><p><b>　?。ǘ崿F(xiàn)方案</b></p&g

4、t;<p>　　根據(jù)設(shè)計的實現(xiàn)方案，畫出電路邏輯圖和裝配圖；</p><p>　　查閱資料，確定所需各元器件型號和參數(shù)；</p><p>　　在面包板上組裝電路；</p><p>　　自擬調(diào)整測試方法，并調(diào)試電路使其達到設(shè)計指標要求；</p><p>　　撰寫設(shè)計說明書，進行答辯。</p><p>　　撰

5、寫課程設(shè)計說明書：</p><p>　　封面：題目，學(xué)院，專業(yè)，班級，姓名，學(xué)號，指導(dǎo)教師，日期</p><p><b>　　任務(wù)書</b></p><p><b>　　目錄（自動生成）</b></p><p>　　正文：1、技術(shù)指標；2、設(shè)計方案及其比較；3、實現(xiàn)方案；</p>&l

6、t;p>　　4、調(diào)試過程及結(jié)論；5、心得體會；6、參考文獻</p><p><b>　　成績評定表</b></p><p><b>　　時間安排：</b></p><p>　　課程設(shè)計時間：17周－18周</p><p>　　17周：明確任務(wù)，查閱資料，提出不同的設(shè)計方案（包括實現(xiàn)方案）并答辯

7、；</p><p>　　18周：按照實現(xiàn)方案進行電路布線并調(diào)試通過；撰寫課程設(shè)計說明書。</p><p>　　指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日</p><p>　　系主任（或負責(zé)老師）簽名： 年 月 日</p&g

8、t;<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 技術(shù)指標3</b></p><p>　　2 設(shè)計方案及其比較3</p><p><b>　　2.1 方案一3</b></p><p><b>　　2.2 方案二4</b&

9、gt;</p><p><b>　　2.3　方案三5</b></p><p>　　2.4　方案比較5</p><p><b>　　3 實現(xiàn)方案5</b></p><p>　　4 調(diào)試過程及結(jié)論7</p><p><b>　　5 心得體會9</b>

10、;</p><p>　　6.　參考文獻11</p><p><b>　　正弦波振蕩電路設(shè)計</b></p><p><b>　　1 技術(shù)指標</b></p><p>　　設(shè)計一個正弦波振蕩電路，使它能輸出頻率一定的正弦波信號，振蕩頻率測量值與理論值的相對誤差小于±5%，電源電壓變化

11、77;1V時，振幅基本穩(wěn)定，振蕩波形對稱，無明顯非線性失真。</p><p>　　2 設(shè)計方案及其比較</p><p>　　通過查閱資料可以知道所謂的正弦波振蕩電路是指一個沒有輸入信號，依靠自激振蕩產(chǎn)生正弦波輸出信號的電路。正弦波電路由放大電路，正反饋電路和選頻網(wǎng)絡(luò)組成。正弦波振蕩電路的實質(zhì)是放大器引正反饋的結(jié)果。</p><p>　　正弦波振蕩電路主要有RC振蕩電

12、路，LC振蕩電路和石英晶體振蕩電路。本次試驗中我主要設(shè)計的方案是RC正弦波振蕩電路。RC正弦波振蕩電路是由電阻R和電容C元件作為選頻和正反饋網(wǎng)絡(luò)的振蕩器，RC作為選頻網(wǎng)絡(luò)的正弦波振蕩器有橋式振蕩電路，雙T網(wǎng)絡(luò)和相移式振蕩電路。</p><p>　　根據(jù)橋式振蕩電路和相移式振蕩電路的工作原理，我設(shè)計了如下三個方案。</p><p><b>　　2.1 方案一</b>&l

13、t;/p><p>　　圖一 文式橋式振蕩電路</p><p>　　本方案主要采用一個文式橋式振蕩電路作為正反饋，一個由兩個二極管反相并聯(lián)組成的穩(wěn)幅電路作為負反饋。其中當(dāng)ｗ=ｗ0=1／RC時，RC選頻網(wǎng)絡(luò)的相移為零，這樣，RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)送到運算放大器同向輸入端的信號電壓與輸出電壓同相。滿足相位平衡條件有可能發(fā)生震蕩。 </p><p><b>　　2.2 方

14、案二</b></p><p>　　圖二 RC相移式電路</p><p>　　這是一個RC相移式電路，正弦波信號發(fā)生器由反相輸入比例放大器，電壓跟隨器和三節(jié)RC相移網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。對于三節(jié)RC電路，其最大相移可以接近于二百七十度。有可能在某一特定的頻率下使其相移為一百八十度，滿足相位平衡條件，合理的選取元件及元件參數(shù)，滿足產(chǎn)生振蕩條件和幅度平衡條件的電路就會產(chǎn)生振蕩。</p>

15、;<p><b>　　2.3 方案三</b></p><p>　　圖三 RC文式橋正弦波振蕩電路</p><p>　　這是一個RC文式橋正弦波振蕩電路。振蕩原理與方案一相似。</p><p><b>　　2.４ 方案比較</b></p><p>　　主要來比較一下方案一和方案二，兩種

16、方案都1 ~ 1MHz的低頻信號。方案一采用的是RC文式橋正弦波振蕩電路，它主要由一個文式橋振蕩電路和一個由兩個反向并聯(lián)的二極管組成的穩(wěn)幅電路組成。方案二采用的是一個反相比例輸入放大器和電壓跟隨器以及三節(jié)RC相移網(wǎng)絡(luò)組成的RC相移式電路。振蕩和穩(wěn)幅公用一條線路。RC文式橋電路的特點有輸出幅度穩(wěn)定，非線性失真比較小，頻率變化易調(diào)節(jié)，輸出波形比較好，但是線路相對復(fù)雜。相移式電路的線路相對簡單，但是頻率不易調(diào)節(jié)，輸出波形也不夠穩(wěn)定。因此在最終

17、的實現(xiàn)方案中還是選擇了RC文式橋振蕩電路。</p><p><b>　　３ 實現(xiàn)方案</b></p><p>　　最終的實現(xiàn)方案采用的是RC文式橋正弦波振蕩電路，電路圖如下：</p><p><b>　　圖四 實現(xiàn)方案</b></p><p>　　由圖可見這個電路由R１和C１組成的振蕩電路以及Ｄ１和

18、Ｄ２反相并聯(lián)組成的穩(wěn)幅電路構(gòu)成。振蕩電路的作用是使反饋網(wǎng)絡(luò)形成正反饋，產(chǎn)生振蕩。穩(wěn)幅電路的作用是利用了電流增大時二極管動態(tài)電阻減小，電流減小時二極管動態(tài)電阻增大的特性，加入非線性環(huán)節(jié)，從而使輸出電壓穩(wěn)定，此時閉環(huán)電壓增益為　　　AF =1+（R２+RV1）∕ R４，通過計算可得AF約為3；當(dāng)輸出電壓信號較小時，二極管的工作電流較小，電路的增益較大，引起增幅振蕩過程。當(dāng)輸出幅度達到一定程度，二極管工作電流大，動態(tài)電阻小，電路的增益下降，

19、電路的輸出電壓幅值不再上升，電路為等幅度振蕩，最后達到穩(wěn)定幅度的目的。由此可見，通過一個振蕩電路及穩(wěn)幅電路，這個電路圖的實現(xiàn)是可能的。</p><p>　　RV1的作用是調(diào)節(jié)輸出波形，使輸出波形無非線性失真。</p><p>　　通過計算及聯(lián)合所得到的元件的阻止或者電容大小等，我們最終采用的電容大小均為０.０３３ｕＦ， R１和 R４均為１０ＫΩ，R２為２０ＫΩ，Ｒ３為１５ＫΩ，測量RV1可

20、以知道它所能達到的最大的阻值是５０ＫΩ.</p><p>　　以下是測試電路的布線圖</p><p><b>　　圖五 布線圖</b></p><p><b>　?。?調(diào)試過程及結(jié)論</b></p><p>　　我們是在三十號早上進行調(diào)試的，在此之前，我們通過計算和聯(lián)系手中的元件，確定了各個部分元件

21、值的大小，并且已經(jīng)連好了線路，通過多番檢查，可以確定線路無誤。調(diào)試的那天由于我們?nèi)サ牟凰阍?，而電流源和示波器都有限，所以剛到的時候我們沒有電源和示波器可用。最后采用的辦法是與別人共用一個電流源進行調(diào)試。但是兩個或者多個電路并聯(lián)在一個電流源上是不被允許的，估計也會對電路的調(diào)試結(jié)果造成一定的影響。在最后的時候我們使用的還是獨立的一臺直流電流源和一臺示波器。剛開始調(diào)試的時候毫無進展，示波器始終都無法顯示出波形，最后檢查發(fā)現(xiàn)我們的集成塊接反了，

22、幸好由于負端沒有連上，并沒有使得正負極都接反，所以集成塊沒有損壞。正確連接集成塊以后，示波器出現(xiàn)不穩(wěn)定的小波形，但是調(diào)節(jié)滑動變阻器波形不改變，且形狀與我們預(yù)計所應(yīng)該得到的波形不同，幅度與頻率都過小，通過觀察知道，這個波形并不是電路的輸出正弦波，而是干擾波，也就是說我們是試驗還未成功。我們再次檢查了線路，發(fā)現(xiàn)線路并沒有問題，利用萬用表來測量電阻和電容及導(dǎo)線，發(fā)現(xiàn)這些也并沒有損壞，由此我們懷疑是否是面包板存在問題，所以我們決定改變位置重新連

23、一次線路。這次連線力求簡單明了，</p><p><b>　　圖六 波形圖</b></p><p><b>　　５ 心得體會</b></p><p>　　這一次試驗可以說是我們第一次做課程設(shè)計，從選題到預(yù)答辯到完成分組，連接線路，調(diào)試和寫報告，時間并不完全是充分的，但是完成各個環(huán)節(jié)的任務(wù)還是綽綽有余。選題的時候我們認為這個

24、題目比較有意義，并且大概符合我們的能力，所以就選擇了它。這個課題任課老師在上課的時候并沒有仔細完全的講解過，要想理解這部分的內(nèi)容，我們必須通過自己的努力再次好好的去看課本資料。預(yù)答辯之前要自己設(shè)計方案，當(dāng)時并沒有對于老師的“越多越好”做出更多的理解，并且由于選題的時候我們得到的題目是RC正弦波振蕩電路，所以在自行設(shè)計實驗方案的時候，我就局限在了RC正弦波振蕩電路中進行設(shè)計，僅僅只做了橋式振蕩電路和相移式振蕩電路兩種形式的電路。直到預(yù)答辯

25、的時候才發(fā)現(xiàn)了這一問題。但是已經(jīng)來不及去尋找設(shè)計其余的電路了。我選擇的電路都是比較具有代表性的電路。重點還是放在了理解它的實現(xiàn)原理上了。所幸的是最后得到的試驗方案也是RC正弦波振蕩電路，并沒有使我措手不及。拿到電路圖以后我們就可是興致勃勃的連電路，但是是第一次使用面包板，我對于它的實現(xiàn)原理并不了解，所以得到的電路雖然簡單卻還是下不了手，只能在了解了面包板的工作原理以后才開始連電路。我們總</p><p>　　在調(diào)

26、試過程中我們也出現(xiàn)了很多問題，直到調(diào)試快要結(jié)束的時候才調(diào)出了波形，由此可見，雖然電路簡單，原理也不會很難理解，但是真正在操作的時候還會有很多問題出現(xiàn)，我們所要做的是盡量減少這些問題出現(xiàn)的可能性，盡量避免某些可能出現(xiàn)的問題的出現(xiàn)。試驗過程中一旦出現(xiàn)了問題，很容易讓人心煩氣躁，所以耐心仔細的去發(fā)現(xiàn)問題就非常重要，同時也要知道，在試驗過程中可能出現(xiàn)的問題是多種多樣的，也不一定是完全可以預(yù)知并且可以通過觀察就能夠發(fā)現(xiàn)的，所以在調(diào)試過程中如果出現(xiàn)

27、問題的話我們就應(yīng)該要大膽的去假設(shè)，在確定線路連接這些人力可以控制的問題不會有誤以后，由小到大的去確定自己的錯誤假設(shè)是否正確。我認為我們在試驗中不應(yīng)該過早的去否定自己的線路，選擇重新連接的時候要慎重，因為重新連接有可能會出現(xiàn)其它的問題，且浪費時間，但是在確定了其它問題出現(xiàn)的可能性為零或者很小時，重新連接時最好的選擇，通過兩次線路的對比，可以讓我們更容易的去發(fā)現(xiàn)問題。</p><p>　　這次試驗讓我知道了，試驗時建

28、立在理論的基礎(chǔ)上的，只有足夠扎實的理論知識能夠更深切的領(lǐng)會試驗內(nèi)容，更容易的發(fā)現(xiàn)問題，因此要想在試驗中比較順利，我們必須要學(xué)會理論知道。但是我也知道了全面深刻的理論知識并不是一切，因為在試驗中出現(xiàn)的很多問題不是單單靠理論知識就能夠解決的，我們在試驗中藥培養(yǎng)自己發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)對問題，解決問題的心態(tài)和能力。這些能力的獲得和培養(yǎng)超越一切的結(jié)果，反而結(jié)果如何并沒有那么重要了。我覺得在解決問題之前出現(xiàn)的所有問題都不是問題，所有我們大可不必抱著煩躁的

29、心態(tài)去面對它們。因為在之后的試驗中，我們還將面對更多的問題，我們該擁有的應(yīng)該是應(yīng)對更多問題的能力。</p><p>　　學(xué)文者治人，學(xué)理者治于人，或者換成理論治人，實踐治于人，我認為都不正確。就像是這一次試驗，簡單的理論卻伴隨著并不簡單的實踐。因此理論并不能解決所有問題。唯有將實踐和理論結(jié)合在一起，才能夠所向披靡。</p><p><b>　　６ 參考文獻</b>&l