電子技術(shù)課程設(shè)計-低頻正弦信號發(fā)生器-文庫吧
2025-05-16 12:20 本頁面
【正文】 24鳴謝......................................................................24元器件明細(xì)表25收獲與體會，存在的問題25評語26低頻正弦信號發(fā)生器摘要 本設(shè)計的正弦信號發(fā)生電路時采用一片MAX038函數(shù)發(fā)生器芯片，該芯片可通過控制管腳的輸入?yún)?shù)來控制芯片輸出三角波，正弦波，矩形波等波形，本文用于輸出正弦波工作狀態(tài)，正弦波產(chǎn)生后通過運放OPA604組成的放大電路對信號進行放大，從而滿足設(shè)計要求；電壓的數(shù)字顯示主要由555定時器構(gòu)成的放大整形電路，時基電路和控制電路構(gòu)成，最終由十六進制加法器74LS160，鎖存器74LS373，譯碼器74LS48使數(shù)碼管顯示電壓；頻率數(shù)字顯示主要由芯片MC14433,MC1413,MC4511和MC1403構(gòu)成。關(guān)鍵字 正弦信號，放大電路，電壓顯示，頻率顯示設(shè)計要求 信號頻率范圍20HZ～20KHZ。 輸出信號電壓幅度5V； 輸出信號頻率數(shù)字顯示； 輸出電壓幅度數(shù)字顯示。第一章 系統(tǒng)概述根據(jù)任務(wù)書的要求，系統(tǒng)可分為三大部分，即正弦信號的產(chǎn)生；輸出頻率的范圍和其顯示；輸出電壓的幅度和顯示，我們采用RC選頻率網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的振蕩電路產(chǎn)生正弦信號，信號產(chǎn)生后再通過同相比例運算放大器來滿足輸出電壓的幅度要求，然后通過555定時器組成的施密特觸發(fā)器，單穩(wěn)態(tài) 電路，多諧振蕩電路對其放大整形和控制，最終通過十六進制加法器74LS160，鎖存器74LS373，譯碼器74LS48使數(shù)碼管顯示電壓，由于本學(xué)期剛學(xué)過555定時器，74LS160,74L48等芯片，設(shè)計過程中易于理解和操作，其次是電壓的顯示，我們采用集成電路MC14433,MC1413,MC4511和MC1403設(shè)計成數(shù)字電壓表，實現(xiàn)對電壓的顯示。其中MC14433的作用是將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，MC1403為MC14433提供精密電壓，供MC14433A/D轉(zhuǎn)換器作參考電壓，MC4511的功能是將二十進制轉(zhuǎn)換成七段信號，MC1413的作用為驅(qū)動顯示器的 a,b,c,d,e,f,g七個發(fā)光段，驅(qū)動數(shù)碼管進行顯示，數(shù)碼管只將譯碼器輸出的七段信號進行數(shù)字顯示，讀出A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果，該模塊集成度高，外圍電路簡單，便于實現(xiàn)。以下為電路的系統(tǒng)框圖： 圖1電路系統(tǒng)框圖第二章 單元電路設(shè)計與分析 第一節(jié)：正弦信號產(chǎn)生和放大電路模塊設(shè)計1. 正弦波發(fā)生器正弦波發(fā)生器是本設(shè)計的核心部分，以下介紹四種方案：方案一：采用傳統(tǒng)的直接頻率合成法直接合成。利用混頻器，倍頻器，分頻器和帶通濾波器完成對頻率的算術(shù)運算。但由于采用大量的倍頻，分頻，混頻和濾波環(huán)節(jié)，導(dǎo)致直接頻率合成器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積龐大，成本高，而且容易產(chǎn)生過多的雜散分量，難以達(dá)到較高的頻譜純度。方案二：采用鎖相環(huán)間接頻率合成（PLL）。雖然具有工作頻率高，寬帶，頻譜質(zhì)量好的優(yōu)點，但由于鎖相環(huán)本身是一個惰性環(huán)節(jié)，鎖定時間較長，故頻率轉(zhuǎn)換時間較長。另外，由模擬方法合成的正弦波的參數(shù)（如幅度，頻率和相位等）都很難控制，而且要實現(xiàn)大范圍的頻率變化相當(dāng)困難，不易實現(xiàn)。方案三：用函數(shù)產(chǎn)生芯片直接產(chǎn)生所需信號。采用MAX038函數(shù)產(chǎn)生芯片，通過設(shè)置管腳參數(shù)的輸入，可設(shè)計組成產(chǎn)生幅頻精度很高且易于調(diào)整的波形信號，該波失真度很小，而且可實現(xiàn)的頻率范圍很大，在電路參數(shù)要求苛刻的工作場所能夠得到較好的應(yīng)用，用該芯片設(shè)計組成的信號產(chǎn)生電路集成度高，而且簡單，容易控制。方案四：采用RC選頻率網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的振蕩電路產(chǎn)生所需正弦波。RC振蕩電路適用于低頻振蕩，結(jié)構(gòu)簡單,經(jīng)濟方便，一般用于產(chǎn)生1Hz~1MHz的低頻信號。由以上分析可知，方案一和方案二不易實現(xiàn)，方案三雖然可行，但MAX038已經(jīng)停產(chǎn)，所以我們選擇第四種方案中的RC選頻率網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的振蕩電路來實現(xiàn)所需正弦波。，其放大電路為同相比例運算放大器，反饋網(wǎng)絡(luò)和選頻網(wǎng)絡(luò)由RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)組成。 RC串并聯(lián)正弦波振蕩電路由RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性可知，在w = w 0 = 1/RC或f = f0 = 時，RC選頻網(wǎng)絡(luò)的相角為0，而同相比例運算放大電路的相位差為0，從而滿足振蕩的相位條件。由于RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性，使信號通過閉合環(huán)路AF后，僅有f = f0 =的信號才滿足相位條件，因此該電路振蕩頻率為f0 ，從而保證了電路輸出為單一頻率的正弦波。為了使電路能振蕩，還應(yīng)該滿足起振條件，即要求AF1。由于w = w 0 時，F(xiàn)=1/3，則要求A =1 +RfR3. 3 ，即Rf2R1，輸出波形就接近正弦波。 振蕩電路起振后，如一只維持A 3 ,則因振幅的增長，致使放大器件工作到非線性區(qū)域，波形將會產(chǎn)生嚴(yán)重非線性失真。為此必須設(shè)法是輸入電壓的幅值在最增大的同時，讓AF的絕對值適當(dāng)減小，以維持輸出電壓的幅值基本不變。 具有二極管穩(wěn)幅環(huán)節(jié)的RC串并聯(lián)正弦波振蕩電路通?？?
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