2022年波形产生电路课程设计分析方案 .pdf
1 / 15 信号发生器的设计与实现电气 0504 班牛朋亮 012005017717 一 设计题目信号发生器的设计与实现二 设计要求自已设计电路系统，构成信号发生器，要求能产生三种以上的信号。可以一种电路产生多种信号，也可以由不同电路产生不同信号）。利用Matlab或PSPICE或 PROTEL 或其他软件仿真。三 设计方案本次设计采用文氏桥式RC振荡器来实现正弦波形的产生；采用迟滞比较器和积分器来组成方波三角波产生器来实现方波与三角波形的产生。四 设计原理、正弦波振荡电路1、正弦波振荡器的定义：它是不需外接输入信号就能将直流能源转化成具有一定振幅和一定频率的正弦波电路。正弦波振荡电路的方框图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 15 页2 / 15 2、正弦波振荡电路的振荡条件由上图可知，如在放大电路的输入端1 端）外接一定频率，一定幅度的正弦波信号，经过基本放大电路和反馈网络的所构成的环路传输后，在反馈网络的输出端 2 端），得到反馈信号，如果与在大小和相位上都一致，那么就可以除去外接信号，而将 1、2 两端连接在一起 F(1回到 A( F(=1. 4、RC串并联选频网络的选频特性反馈系数又令 s=j ,=则幅频响应相频响应当时，幅频响应有最大值精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 15 页4 / 15 相频响应5、文氏电桥 RC振荡器当电路满足相位平衡条件此时若放大电路的电压增益为即=2则振荡电路满足振幅平衡条件电路可以输出频率为的正弦波稳幅措施：为了进一步改善输出电压幅度的稳定问题，可以在放大电路的负反馈回路里采用非线性元件来自动调整反馈的强弱以维持输出电压的稳定。能够自行启动的电路如下图所示：文氏电桥 RC 振荡器精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 15 页5 / 15 其中 R22为一小电阻，使 (R21+R22 略大于 2R1 ，|AF|1 ，以便起振 . 随着 uo 的增加， R22逐渐被短接， A 自动下降到使 |AF|=1 ，使得输出uo稳定在某值。、方波三角波产生电路1、迟滞比较器：上行的迟滞比较器_ + + R21R C C R1R22D1 D2 + + uoRR2R1ui能够自行启动的正弦波产生电路图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 15 页6 / 15 上下门限电压：2、反相积分器反相积分器波形如下图uou0Uom-UomUHULui- + + RR2Cuoui=-U ui=+U t uo0 +Uom-Uom精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 15 页7 / 15 3、方波三角波产生电路由上行的迟滞比较器和反相积分器级联构成，迟滞比较器的输出作为反相积分器的输入，反相积分器的输出又作为迟滞比较器的输入。方波三角波产生电路波形图如下：+ + + + A1A2uouo1R02R01RCR2R1方波三角波产生电路精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 15 页8 / 15 五、设计内容：、正弦波产生电路及其仿真：00uo1t UOMUOMuot UHUL精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 15 页9 / 15 正弦波产生电路当 R4 +R5=2*R3时，电路维持为正弦波输出，当 R4 +R52*R3时, 电路起振。其周期为 T=2*3.14*R*C. 改变 R或 C的值即可改变输出正弦波的周期和频率. 正 弦 波 产 生 电路 的幅 值: 由 万 用表 测量 可 知 二 极 管 的 正 向 压降 幅值 为：0.365901*1.4v=0.511v由 Vo/(3*R3=Vd/(3*R3-R5*59%-R3, 故输出正弦波的幅值为 Vo9.8v, 由仿真结果看 , 理论值和计算值吻合的很好。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 15 页10 / 15 (1 R1=R2=100%,周期 T=20.724ms,与仿真结果吻合的非常好. 仿真结果：R541%,等于 75% 时，起振波形如图所示：然后将 R5调整到 59% ，波形维持为正弦波，如下图所示：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 15 页11 / 15 2）改 变R1=R2=75%, 周 期 为 T=15.543ms, 与 仿 真 结 果 吻 合 的 非 常好 .R5=70%,电 路 起 振 ， 起 振 波 形 ， 有 很 大 的 失 真 ， 其 波 形 如 下 图 为 ：将 R5调整到 59% ，波形稳定为正弦波，如下图所示：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 15 页12 / 15 由两个起振波形可以知道，当R5越大，起振越迅速。、方波三角波产生电路设计及其仿真. 方波三角波产生电路其周期为：T=4R1*R3*C/R4 ，改变 R1,R3,C,R4 的值就可以改变输出方波三角波的周期频率。1） 当 R1=R4=R3=50%时, 仿真结果如下图：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 15 页13 / 15 2） 改变 R1值为 75% ，R4=R3=50%时，仿真结果为3） 当 R1=R3=50%，R4为 75% ，仿真结果如下图：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 15 页14 / 15 4）R1=R4=50%，R3=75% ，仿真结果如下图：、正弦波方波三角波产生电路PCB 如下图：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 15 页15 / 15 总结 ：经过此次课程设计，我真切的明白了信号产生的原理和实现方法，也学会了一些软件的应用，但是在应用的过程中，出现了很多的问题，虽然解决了某些问题，可是仍然还有很多的问题没有办法解决，很想向老师请教，但是由于时间关系，没有办法求教于老师，很是遗憾。在做仿真的时候，正弦波产生电路能够很好的与理论值相吻合，但是方波三角波产生电路的仿真值和理论值就相差较大，比如说幅值和周期都不相符合，虽然想了很多，但是还是没有办法解决这个问题。个人认为软件的仿真是没有问题的，有可能是理论上的周期幅值计算方法上有问题。还要经过慢慢的研究才能得到更好的答案。六 参考文献：1）蒋卓勤邓玉元主编， Multisim2001及其在电子设计中的应用，西安电子科技大学出版社，2003.10 ISBN7-5606-1299-7 陈大钦主编，电子技术基础实验：电子电路实验、设计、仿真2 版，P87-91，北京：高等教育出版社，2000 ISBN 7-04-007985-2 (4康华光主编 , 电子技术基础模拟部分 第四版） ,P394-424, 高等教育出版社 1998 年 2 月 ISBN7-04-007241-6 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 15 页
