2022年正弦波发生器课程设计沈阳大学 .pdf

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1、课 程 设 计 任 务 书专 业自动化班 级1 班姓 名覃敏杰设 计 起 止 日 期2016.6.27-2016.7.1 设计题目：正弦波发生器设计任务（主要技术参数）：设计一个正弦波发生电路，主要技术参数：频率：1000Hz；幅度：。选择电路，要求设计放大电路、反馈电路、选频网络和稳幅环节的结构，计算元件参数。指导教师评语：成绩：签字：年月日名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 13 页 -课程设计说明书NO.沈阳大学1 1 课程设计目的电子技术基础课程设计是学习理论课程之后的实践教学环节。目的是通过解决比较简单的实际问题，巩固和加深在电子技术基础课程中所学的理论知识

2、和实验技能。训练学生综合运用学过的电子技术基础知识，在教师指导下完成查找资料，选择、论证方案，设计电路并仿真，分析结果，撰写报告等工作。使学生初步掌握电子电路设计的一般方法步骤，通过理论联系实际提高和培养学生分析、解决实际问题的能力和创新能力，为后续课程的学习、毕业设计和毕业后的工作打下一定的基础。2 设计方案论证2.1 设计思路本次课程设计主要通过Mulisim1 0软件完成正弦波发生器原理的绘制及仿真，课程设计题目为正弦波发生器。首先,波形发生器与振荡的关系是：振荡电路可以产生很多频率的波，从中选出所需的发生了特频率的某种波。比如正弦波的发生就是从正弦波振荡电路中利用选频网络选出定频率的正

3、弦波。正弦波振荡器由基本放大器、反馈网络、选频网络的稳幅网络4部分组成，他们的作用分别是：放大器和反馈网络组成正反馈放大器,选频网络用来提取特定频率的正弦波发生器。用振荡电路讨论RC正弦波振荡电路：此种电路通常用来产生频率低于 1000HZ的低频信号，它被称为文氏电桥振荡电路。RC桥式正弦波振荡电路以 RC 串并联网络为选频网络和正反馈网络，以电压串联负反馈放大电路为放大环节，具有振荡频率稳定，带负载能力强，输出电压失真小，实现简单，易于调试等优点，因此此次设计选用RC串并联式正弦波振荡电路来完成，即由选频网络和放大电路组成的电路，选频网络如图1 所示，放大电路在图2 电路原理图中可见。如图

4、2 所示，从Mulisim10软件中选择各个所需元件，电阻元件 R1,R2，R3，R4,(R4为可变电阻，即可变继电器），电容元件C1，C2，电源元件 VCC,VEE,741放大器及导线若干，然后用导线将各个元件连接，R1串 R2，C1串 C2，R3串 R4，构成了四臂电桥电路，电桥由输出电压VCC 供电，反馈网络和选频网络由RC并联电路组成，反馈信号从运放的正向输入端输入，所以是正反馈，选择的频率满足RC21f,RC10选参数时注意EECCVV名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 13 页 -课程设计说明书NO.沈阳大学2 并且确保所选参数仿真出比较稳定而失真较小的正

5、弦波。图 1 选频网络图图 2 电路原理图 2.2设计分析在电路设计中满足相位平衡条件和辐值平衡条件，即.)2,1,0(n21nFAFA当错误！未找到引用源。时，有名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 13 页 -课程设计说明书NO.沈阳大学3 0FA电路满足自激振荡的相位条件。若放大倍数的电压放大倍数3UA错误！未找到引用源。，则有1FA错误！未找到引用源。，此时电路又满足自激振荡的幅值条件。因此，该振荡电路对频率为错误！未找到引用源。的信号可以产生自激振荡，输出频率为0的正弦信号，且RC10为使上述电路能够起振，在振荡电路未工作时应满足起振条件错误！未找到引用源。，

6、应该使放大电路的电压放大倍数错误！未找到引用源。，为此应合理地选择滑动变阻器电阻4R。由于放大电路为同相比例运算电路，则33424,31RRRRUA但是如果 错误！未找到引用源。选择过大，又会使振荡电路输出波形失真。由图2 可以看出电阻 错误！未找到引用源。和错误！未找到引用源。在电路中引入了电压串联负反馈，负反馈系数为433RRRF改变FR 错误！未找到引用源。和0R错误！未找到引用源。阻值的大小可以调节负反馈深度。4R 越小，负反馈深度越深，放大电路的电压放大倍数越小，如果不能满足3UA，则振荡电路不能起振；反之，4R 越大，负反馈越弱，电压放大倍数越大，如果输出波形的幅度太大，会使输出波

7、形产生明显失真。因此，应通过调整错误！未找到引用源。4R 和3R错误！未找到引用源。的阻值，使振荡电路产生比较稳定而失真较小的正弦波。2.3参数计算本设计中，频率Hz1000f，由以上分析可知RC21f即4106.1100014.321f21RC通过计算本设计取值如下nFFCKR4004.0,4即名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 13 页 -课程设计说明书NO.沈阳大学4 FFCCRRn4004.042121该数据能正常进行仿真并得出正弦波，但仿真会存在一定误差。通过计算可得电压放大倍数为33.43101134RRUA负反馈系数为23.01033433RRRF产生波

8、形的条件为63210234即RR 2.4元件选择根据上述计算，本设计选择以下几种元件。表 1 元件表元件标注元件名称数量型号参数作用R1 电阻1 4K负载R2 电阻1 4k负载R3 电阻1 3k负载R4 滑动变阻器电阻1 10k调节电阻C1 可变电容1 0.04uF 滤波C2 可变电容1 0.04uF 滤波U1 集成运放1 741 放大Xsc1 示波器1 XSC1 观察波形VCC 电源1 20v 提供电源VEE 电源1-20v 提供电源3 仿真 3.1仿真软件简介Multisim10是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿工具，适用名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心

9、整理-第 5 页，共 13 页 -课程设计说明书NO.沈阳大学5 于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。Multisim 10可以设计、测试和演示各种电子电路，包括电工学、模拟电路、数字电路、射频电路及微控制器和接口电路等。可以对被仿真的电路中的元器件设置各种故障，如开路、短路和不同程度的漏电等，从而观察不同故障情况下的电路工作状况。在进行仿真的同时，软件还可以存储测试点的所有数据，列出被仿真电路的所有元器件清单，以及存储测试仪器的工作状态、显示波形和具体数据等。Multisim10软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真

10、，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。凭借Multisim10，可以立即创建具有完整组件库的电路图，并利用工业标准 SPICE模拟器模仿电路行为。借助专业的高级SPICE分析和虚拟仪器，您能在设计流程中提早对电路设计进行的迅速验证，从而缩短建模循环。与NI LabEW和SignalExpress软件的集成，完善了具有强大技术的设计流程，从而能够比较具有模拟数据的实现建模测量。3.2 Multisim 10软件的使用在利用Multisim 10软件进行电路仿真时，可按照下面的步骤依次进行：从放置菜单选择元器件或者从工具栏上选择元器件；放置好元器件之后，用导线连行线，鼠标指针停留在元件管脚

11、上单击就可以将导线引出来了，到要连接到的管脚再次单击就可以将导线画好；画好导线之后，选择示波器仪器仪表连接到适当的位置，然后双击各个器件对其进行赋值，点击仿真按钮进行仿真，然后观察各个器件变化。3.3 电路的仿真完成以上所有操作，然后对电路进行仿真，在此次的设计中，由以上计算可知：当342RR错误！未找到引用源。,即MA XFRR%624错误！未找到引用源。电路才会起振,起振图如图 4 所示，当%624R时仿真出现失真，失真图如图 5 所示。在仿真时可使错误！未找到引用源。的阻值在62%附近变化。当经过调试滑动变阻器可得，在MA XFRR%604时，得到比较稳定而失真较小的正弦波，完成以上操作

12、之后，在仿真软件上可以看到如图3 这样的仿真电路图：名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 13 页 -课程设计说明书NO.沈阳大学6 图 3Multisim 10仿真电路图起振波形图如图 4 所示。.图 4 起振波形图失真波形图如图 5 所示。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 13 页 -课程设计说明书NO.沈阳大学7 图 5 失真波形图4 仿真结果及误差分析 4.1仿真结果点击运行仿真按钮开始仿真，先将变阻器的阻值调的略微高一点，使电路起振，然后将变阻器阻值比例调至58%，可得到正弦波波形及以下实验数据:失真仪读数：0.735%,万用表读数

13、：1.357mV,频率计读数：990.009KHZ。详细结果如图6、图 7、图 8所示，仿真结果波形图如图9 所示。由频率计读数可得此次的仿真频率为：009.990f与所给的频率值1000f存在一定误差，但不影响本设计的目的，下面对仿真误差进行分析。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 13 页 -课程设计说明书NO.沈阳大学8 失真仪读数如图 6 所示。图 6 失真仪读数图万用表读数如图 7 所示。图 7 万用表读数图频率计读数如图 8 所示。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 13 页 -课程设计说明书NO.沈阳大学9 图 8 频率计读数图

14、仿真结果如图 9 所示。图 9 示波器示波结果图 4.2误差分析名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页，共 13 页 -课程设计说明书NO.沈阳大学10 在仿真模拟的过程中，滑动变阻器变化时，其阻值变化较大，其间也存在较大误差；万用表有内阻，会存在误差；错误！未找到引用源。是一个无理数，在本设计中是按照 3.14 来计算的，这也对实验造成了误差；各元件的内阻及导线的连接对电路的损耗造成误差；还有个人的操作造成的误差。5 设计心得与体会通过本次课程设计，首先使我了解了Multisim10软件的绘图及仿真的过程，并能将课本上的纯理论应用到实践中，进一步加深了对知识的认识。同时，

15、也有助于对其他知识的理解。现在，我不但对图解法和解析法有了更深入的理解，而且熟练了应用图解法对机构进行运动分析以及力分析。通过这次课程设计，培养了我耐心、仔细、谨慎的工作态度。这次课程设计要有细致的规划，不然就无法快速准确的完成，这是最考验一个人的耐心与严谨态度的过程，此次的课程设计使我更充分认识了团队合作的重要性。由于这次课设是以小组为单位对机构不同的运动位置进行运动分析和受力分析，还要查找资料，每个人都有分工。所以在进行分析的过程中每个成员都要保证自己计算数据的准确，查找资料时都要有耐心，这样才能确保小组顺利完成任务。在这次课设过程中，我们小组成员之间都互帮互助、共同思考，相互查漏补缺互相

16、给予信心，当然期间也少不了李老师的热心帮助，老师认真的帮各位同学检查指出错误并给予正确指导，在此我想对老师说一句：老师辛苦了。我觉得每一次的课程设计都是一次考验我们的时间，这也为我们进行下一次的课程设计，包括以后的毕业设计，乃至以后从事这方面工作打下了良好的基础，这也将是我们人生中宝贵的财富。6 参考文献1 李雪飞.电子技术基础 M.北京:清华大学出版社.2014.2 康华光电子技术基础模拟部分(第四版)北京：高等教育出版社，1999.3 王济浩模拟电子技术基础北京：清华大学出版社，2009.4 陈大钦.电子技术基础实验电子电路实验、设计、仿真M.北京：高等教育出版社，2002.5 童诗白，华成英.模拟电子技术基础(第三版)M.北京：高等教育出版社，2001.名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页，共 13 页 -课程设计说明书NO.沈阳大学11 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 12 页，共 13 页 -课程设计说明书NO.沈阳大学12 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 13 页，共 13 页 -