模電課程設(shè)計(jì)--函數(shù)發(fā)生器實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、<p>　　模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)</p><p><b>　　函數(shù)發(fā)生器實(shí)驗(yàn)報(bào)告</b></p><p>　　姓名： </p><p><b>　　班級(jí)： </b></p><p>　　學(xué)號(hào)： </p><p><b>

2、　　2011年6月</b></p><p><b>　　函數(shù)發(fā)生器實(shí)驗(yàn)報(bào)告</b></p><p>　　一、函數(shù)發(fā)生器的總方案及原理框圖</p><p>　　1、電路設(shè)計(jì)原理框圖</p><p>　　2、電路設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)</p><p>　　函數(shù)發(fā)生器一般是指能自動(dòng)產(chǎn)生正弦波、三角波、

3、方波及鋸齒波、階梯波等電壓波形的電路或儀器。根據(jù)用途不同，有產(chǎn)生三種或多種波形的函數(shù)發(fā)生器，使用的器件可以是分立器件，也可以采用集成電路。為了進(jìn)一步掌握電路的基本理論及實(shí)驗(yàn)調(diào)試技術(shù)，本課題采用由放大器與晶體管差分放大器共同組成的方波——三角波——正弦波函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計(jì)方法。</p><p>　　產(chǎn)生正弦波、方波、三角波的方案有多種，如首先產(chǎn)生正弦波，然后通過整形電路將正弦波變換成方波，再由積分電路將方波變成三角波

4、；也可以首先產(chǎn)生三角波——方波，再將三角波變成正弦波或?qū)⒎讲ㄗ兂烧也ǖ鹊?。本課題采用先產(chǎn)生方波——三角波，再將三角波變換成正弦波的電路設(shè)計(jì)方法。</p><p>　　本課題中函數(shù)發(fā)生器電路組成框圖如下所示：</p><p>　　由比較器和積分器組成方波——三角波產(chǎn)生電路，比較器輸出的方波經(jīng)積分器得到三角波，三角波到正弦波的變換電路主要有差分放大器來完成。差分放大器具有工作點(diǎn)穩(wěn)定，輸入阻抗

5、高，抗干擾能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。特別是作為直流放大器時(shí)，可以有效地抑制零點(diǎn)飄移，因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波。波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性曲線的非線性。</p><p>　　二、設(shè)計(jì)的目的及任務(wù)</p><p><b>　　1、課程設(shè)計(jì)的目的</b></p><p>　?。?）、掌握電子系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)方法</p>&l

6、t;p>　?。?）、掌握模擬IC器件的應(yīng)用</p><p>　?。?）、培養(yǎng)綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)來指導(dǎo)實(shí)踐的能力</p><p>　?。?）、掌握常用元器件的識(shí)別和測(cè)試</p><p>　　（5）、熟悉常用儀表，了解電路測(cè)試的基本發(fā)放</p><p>　　2、課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求</p><p>　　設(shè)計(jì)方波——三角

7、波——正弦波函數(shù)信號(hào)發(fā)生器</p><p>　　3、課程設(shè)計(jì)的技術(shù)指標(biāo)</p><p>　?。?）、設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)試函數(shù)發(fā)生器；</p><p>　?。?）、輸出波形：正弦波、方波、三角波；</p><p>　?。?）、頻率范圍：在10-10000Hz范圍內(nèi)可調(diào)；</p><p>　?。?）、輸出電壓：方波Up-p≦

8、24v，三角波Up-p=8v，正弦波Up-p﹥1v。</p><p>　　三、 各部分電路設(shè)計(jì)</p><p>　　1、方波發(fā)生電路及工作原理</p><p>　　工作原理：此電路由反相輸入的滯回比較器和RC電路組成。RC回路既作為延時(shí)環(huán)節(jié)，又作為反饋網(wǎng)絡(luò)，通過RC充、放電實(shí)現(xiàn)輸出狀態(tài)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。設(shè)某一時(shí)刻輸出電壓Uo=+Uz，則同相輸入端電位n隨時(shí)間t的增長而

9、逐漸增高，當(dāng)t趨于無窮時(shí)，Un從+Ut躍變?yōu)?Un。隨后，Uo又通過R3對(duì)電容C反向充電，如圖中虛線箭頭所示。Un隨時(shí)間逐漸增長而減低，當(dāng)t趨于無窮大時(shí)，Un趨于-Uz；但是，一旦Un=-Ut在減小，Uo就從-Uz躍變?yōu)?Uz，Up從-Ut躍變?yōu)?Ut，電容又開始正相充電。上述過程周而復(fù)始，電路產(chǎn)生了自激振蕩。</p><p>　　2、方波---三角波轉(zhuǎn)換電路的工作原理</p><p>&

10、lt;b>　　1）基本電路</b></p><p><b>　　2）工作原理</b></p><p>　　若a點(diǎn)斷開，運(yùn)算放大器A1與R1、R2、R3、R4組成電壓比較器，C1為加速電容，可加速才、比較器的翻轉(zhuǎn)。運(yùn)放的反相端接基準(zhǔn)電壓，即U-=0，同相輸入端接輸入電壓Uia，R1稱為平衡電阻。比較器的輸出Uo1的高電平等于正電源電壓+Vcc，低電平等

11、于負(fù)電源電壓-Vee(|+Vcc|=|-Vee|)，當(dāng)比較器的U +=U-=0時(shí)，比較器翻轉(zhuǎn)，輸出Uo1從高電平跳到低電平-Vee，或者從低電平Vee跳到高電平Vcc。設(shè)Uo1=+Vcc,則</p><p>　　將上式整理，得比較器翻轉(zhuǎn)的下門限單位Uia-為</p><p>　　若Uo1=-Vee,則比較器翻轉(zhuǎn)的上門限電位Uia+為</p><p><b>

12、;　　比較器的門限寬度</b></p><p>　　由以上公式可得比較器的電壓傳輸特性，如圖3—71所示。</p><p>　　a點(diǎn)斷開后，運(yùn)放A2與R5、RP2、C2及R5組成反相積分器，其輸入信號(hào)為方波Uo1，則積分器的輸出Uo2為Uo2=</p><p>　　Uo1=+Vcc時(shí)， </p><p>　　Uo1=

13、+VEE時(shí)， </p><p>　　可見積分器的輸入為方波時(shí)，輸出是一個(gè)上升速度與下降速度相等的三角波，其波形關(guān)系下圖所示。</p><p>　　A點(diǎn)閉合，既比較器與積分器首尾相連，形成閉環(huán)電路，則自動(dòng)產(chǎn)生方波—三角波。</p><p>　　三角波的幅度為 </p><p>　　方波—三角波的頻率f為 </p>

14、<p>　　由以上兩式可以得到以下結(jié)論：</p><p>　　電位器R6在調(diào)整方波—三角波的輸出頻率時(shí)，不會(huì)影響輸出波形的幅度。若要求輸出頻率的范圍較寬，可用C2改變頻率的范圍，PR2實(shí)現(xiàn)頻率微調(diào)。</p><p>　　方波的輸出幅度應(yīng)等于電源電壓+Vcc。三角波的輸出幅度應(yīng)不超過電源電壓+Vcc.</p><p>　　電位器R3可實(shí)現(xiàn)幅度微調(diào)，但會(huì)應(yīng)

15、先方波—三角波的頻率。</p><p><b>　　3）電路仿真</b></p><p>　　10HZ波形圖 （標(biāo)明修改的電阻電容參數(shù)，方波UＰ－Ｐ≤24V，三角波UＰ－Ｐ＝8V）</p><p>　　修改的電阻電容參數(shù):R1=10Kohm R2=10Kohm R3=20Kohm R4=20Kohm R5=1Kohm R6=10koh

16、m R13=2kohm C1=10uf </p><p>　　10KHZ波形圖 （標(biāo)明修改的電阻電容參數(shù)方波UＰ－Ｐ≤24V，三角波UＰ－Ｐ＝8V）</p><p>　　修改的電阻電容參數(shù):R1=10Kohm R2=10Kohm R3=20Kohm R4=20Kohm R5=1Kohm R6=1kohm R13=2kohm C1=40nf </p><

17、p>　　3、三角波---正弦波轉(zhuǎn)換電路的工作原理 </p><p><b>　　1）基本電路</b></p><p><b>　　2）工作原理</b></p><p>　　三角波———正弦波的變換電路主要由差分放大電路來完成。</p><p>　　差分放大器具有工作點(diǎn)穩(wěn)定，輸入阻抗高，抗干擾能

18、力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。特別是作為直流放大器，可以有效的抑制零點(diǎn)漂移，因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波。波形變換的原理是利用差分放大器傳輸入特性曲線的非線性。分析表明，傳輸特性曲線的表達(dá)式為：</p><p><b>　　式中 </b></p><p>　　Io——差分放大器的恒定電流；</p><p>　　Ut——溫度的電壓當(dāng)量，當(dāng)室溫為25oc

19、時(shí)，UT≈26mV。</p><p>　　如果Uid為三角波，設(shè)表達(dá)式為</p><p>　　式中 Um——三角波的幅度；</p><p>　　T——三角波的周期。</p><p>　　為使輸出特性曲線更接近正弦波，由圖可見：</p><p>　　傳輸特性曲線越對(duì)稱，線性區(qū)越窄越好；</p><p

20、>　　三角波的幅度Um應(yīng)正好使晶體管接近飽和區(qū)或截止區(qū)。</p><p>　　圖為實(shí)現(xiàn)三角波——正弦波變換的電路。其中Rp1調(diào)節(jié)三角波的幅度，Rp2調(diào)整電路的對(duì)稱性，其并聯(lián)電阻RE2用來減小差分放大器的線性區(qū)。電容C1，C2，C3為隔直電容，C4為濾波電容，以濾除諧波分量，改善輸出波形。</p><p><b>　　3）電路仿真</b></p>&

21、lt;p>　　10HZ波形圖 （正弦波UＰ－Ｐ>1V）</p><p>　　10KHZ波形圖 （正弦波UＰ－Ｐ>1V）</p><p><b>　　4、總電路圖</b></p><p><b>　　四、實(shí)驗(yàn)總結(jié)</b></p><p>　　1.課程設(shè)計(jì)鍛煉了我們自己的動(dòng)手能力和理論

22、聯(lián)系實(shí)際的能力。在實(shí)驗(yàn)過程中遇到了許許多多的問題，然后通過各種渠道來獲得問題的答案?？赡艿阶詈笪易龅膱D有許多的毛病，不過我覺得這不是最重要的，最重要的是我在這個(gè)過程中學(xué)到了很多的東西。發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，獲得知識(shí)。</p><p>　　2..在實(shí)驗(yàn)過程中同學(xué)們?cè)谝粔K討論問題，也從另一方面增進(jìn)了大家的感情，也獲得了大家不同的思考問題的方法。</p><p>　　3.這次課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)到了很多