2022年波形发生器设计报告 .pdf

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1、1 摘要（1）纯硬件设计波形发生器：采用运算放大器加分立元件来实现。（2）实验的目的：能够产生正弦波、方波和三角波（3）工作原理：主要是通过波形转换形成三种波形通过 RC振荡器（文氏电桥振荡器）产生正弦波，在实验的过程当中，可以加入负反馈稳幅支路，以此保证波形不出现明显的失真。正弦波通过滞回比较器产生方波；方波通过一个积分器产生三角波。即将滞回比较器与一个积分器首尾相接形成正反馈闭环系统，这样，经上一级输出的方波经由积分器积分可得到三角波。（4）模拟方案实现框图正弦波方波三角波最终设计成的波形放大器能够对三种波形的幅值、频率进行简单的调节，并且实现相位的可调功能。关键词：函数波形发生器；RC桥

2、式正弦波振荡电路；滞回比较器；积分器RC 桥式正弦波振荡电路滞回比较器积分器名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 10 页 - - - - - - - - - 2 Abstract (1) waveform generator: pure hardware design using operational amplifier with discrete component. (2) experimental objective: can produce sine

3、 wave, square wave and triangular wave (3) working principle: mainly through waveform transformation form three types of waveforms A through the RC oscillator wien bridge oscillator) generate sine wave, the process of the experiment, add feedback stability of branch, so that doesnt appear obvious di

4、stortion of waveform. B sine wave through a hysteresis comparator generate square wave; C square wave generated by an integrator triangle wave. The hysteresis comparator and an integrator head-tail form positive feedback closed-loop system, so that the output of square wave at the next higher level

5、via the integrator integral triangle wave can be obtained. (4) to simulate the implementation scheme Sine square wave, triangle wave Final design into the waveform amplifier to three kinds of waveform amplitude, frequency, simple adjustment, and the implementation phase of the adjustable function. K

6、ey words: function waveform generator; RC bridge sine wave oscillator circuit; Hysteresis comparator; integrator 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 10 页 - - - - - - - - - 3 目录第一章RC 桥式正弦振荡电路.41.1 RC 桥式正弦振荡电路的介绍.4 1.1.1RC 桥式正弦振荡电路的应用与原理.5 第二章滞回比较器 . .

7、6 21 滞回比较器 .6 第三章方波和三角波发生器.7 3.1 方波和三角波发生器.7 3.1.1 电路的实现 .8 3.1.1.1 电路软件仿真效果9 参考文献.10 附录.10 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 10 页 - - - - - - - - - 4 第一章RC桥式正弦振荡电路1.1 RC 桥式正弦振荡电路的介绍RC桥式正弦振荡电路如图1 所示。其中 RV3 、RV4和 C1 、C2为串、并联选频网络，接于运算放大器的输出与同相输入端之间，构

8、成正反馈， 以产生正弦自激振荡。 RV1 、R1和 R2组成负反馈网络，调节RV1可改变负反馈的反馈系数，从而调节放大电路的电压增益，使电压增益满足振荡的幅度条件。图 1 RC 桥式正弦波振荡电路名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 10 页 - - - - - - - - - 5 1.1.1RC 桥式正弦振荡电路的应用与原理为了使振荡幅度稳定， 通常在放大电路的负反馈回路里加入非线性元件来自动调整负反馈放大电路的增益， 从而维持输出电压幅度的稳定。 图中的两个

9、二极管 D1 ，D2便是稳幅元件。当输出电压的幅度较小时，电阻R1两端的电压低，二极管 D1、D2截止，负反馈系数由 RV1 、R1和 R2决定；当输出电压的幅度增加到一定程度时，二极管 D1、D2在正负半周轮流工作，其动态电阻与R1并联，使负反馈系数加大，电压增益下降。输出电压的幅度越大，二极管的动态电阻越小，电压增益也越小，输出电压的幅度保持基本稳定。为了维持正当输出，必须满足1+Rf /R2=3 其中 Rf=Rv1+(R1/RD) 为了保证电路起振，必须满足1+Rf /R23 即起振的幅值条件是Rf /R2 2 若 RV3=RV4=R，C1=C2=C 则电路的震荡频率： f=1/2 RC

10、 R=1/2fC 要求输出频率 20-1kHz 可调，带入参数，计算R的调节范围：10.6k=R3 ，实现起振，出现波名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 10 页 - - - - - - - - - 9 形，大约在 70% 附近波形最好。此时若要调节输出峰峰值，只需调节继续RV1 ，要求输出 1-5V 峰峰值，根据计算和观察，RV1的调节范围是 50%75% 频率的计算公式为f=1/2 RC ，同时改变 RV3和 RV4的阻值即可改变输出频率，经理论计算， R

11、V1和 RV2的调节范围是 1.92%96.45%。3.1.1.1电路软件仿真效果5.1 仿真电路5.2 仿真结果名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 10 页 - - - - - - - - - 10 参考文献：1、童诗白、华成英， 模拟电子技术基础2、周誉昌、蒋力立， 电工电子技术实验3、互联网相关文献附录本设计作品的优点有如下几点：一. 电路只有一个延迟环节 , 延迟时间短 . 二. 由于积分电路引入了深度电压负反馈, 所以在负载电阻相当大的变化范围里。三

12、角波电压几乎不变 . 本设计作品的不足之处主要是：一. 方波输出电压小于2Vcc 是因为运放输出极有PNP型两种晶体组成复合互补对称电路输出方波时 , 两管轮流截止或饮和导通, 由于导通时输出电阻的影响,使方波输出度小于电源电压值. 二. 受运放影响 , 三角波传输特性区线性度差容易引起失真. 以后可能改进的方案：在电路上加上保护电路, 在三角波输出端加上滤波网络改善输出波形 . 在小组成员的共同努力下， 我们已经成功完成了正弦波、方波、三角波电路的设计以及输出电压值和频率调节的实现。通过 protues 仿真表明设计的电路原理正确，效果也很明显。 由于时间比较紧， 对于电路的定量分析方面的工作还有待于进一步深入。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 10 页 - - - - - - - - -