畢業(yè)設(shè)計(jì)-函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的仿真設(shè)計(jì)與研究-wenkub
2022-12-14 19:48:38 本頁(yè)面
【正文】 比等波形參數(shù)，最終得到較好的波形。總電路使用軟件 Multisim 進(jìn)行仿真，通過(guò)軟件自帶示波器觀察最后所得到的波形，并通過(guò)失真分析儀研究 波形失真度。函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)方案有很多，本文采用純硬件設(shè)計(jì)，以多諧振蕩器產(chǎn)生方波，經(jīng)過(guò)積分電路轉(zhuǎn)變?yōu)槿遣?，再?jīng)過(guò)積分網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)檎也?，最后以軟件Multisim 進(jìn)行仿真。考慮到電路準(zhǔn)確度問(wèn)題，產(chǎn)生的波形可能會(huì)存在失真，在文章開(kāi)頭介紹了波形失真的定義，并介紹了波形失真的分析，計(jì)算方法。例如在教學(xué)實(shí)驗(yàn)中，常使用函數(shù)發(fā)生器的輸出波形作為標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)，接至放大器的輸入端，配合測(cè)試儀器，例如用示波器定性觀察放大器的輸出端，判斷放大器是否工作正常，否則，通過(guò)調(diào)整放大器的電路參數(shù)，使之工作在放大狀態(tài)；然后，通過(guò)測(cè)試儀器，獲得該放大器的性能指標(biāo)。當(dāng)測(cè)試系統(tǒng)的瞬態(tài)特性時(shí)，又需使用前沿時(shí)間、脈沖寬度和重復(fù)周期已知的矩形脈沖源。 本文函數(shù)信號(hào)發(fā)生器要求 1）、在給定的 +6V 直流電源電壓條件下，使用 555芯片和運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)并制作一個(gè)多波形（方波、三角波和正弦波）發(fā)生器 2）、信號(hào)頻率 f： ～ （實(shí)現(xiàn)頻率可調(diào)） 3）、信號(hào)周期 T： 874us～ 4）、輸出電壓峰峰值：方 波： 2V≤ Vpp≤ 5V 三角波： 220mv≤ Vpp≤ 340mv 正弦波： 4mv≤ Vpp≤ 14mv 失真度表征一個(gè)信號(hào)偏離純正弦信號(hào)的程度。 U 1 為基波電壓的有效值 。 第二類(lèi)失真度測(cè)量采用頻譜分析法，通過(guò)計(jì)算出各次諧波的大小來(lái)計(jì)算失真度。模擬法又可分為基波抑制法和諧波分析法。根據(jù)失真度的計(jì)算方法可分為 FFT法和曲線(xiàn)擬合法。采用典型失真檢定函數(shù)的方法 , 對(duì)于數(shù)字化方法的失真度測(cè)量準(zhǔn)確度的驗(yàn)證和比較尤為方便。具體示意圖如圖 1所示。 圖 2 555定時(shí)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 引腳功能： Vi1（ TH）：高電平觸發(fā)端，簡(jiǎn)稱(chēng)高觸發(fā)端，又稱(chēng)閾值端，標(biāo)志為 TH。 Dis：放電端。復(fù)位后 , 基本 RS 觸發(fā)器的 Q 端為 1（高電平），經(jīng)反相緩沖器后，輸出為 0（低電平）。這時(shí)稱(chēng) 555 定時(shí)器“ 低觸發(fā) ”。 VCO為控制電壓端，在 VCO端加入電壓，可改變兩比較器 C C2的參考電壓。 表 1 555定時(shí)器控制功 能表 輸 入 輸 出 TH TR dR VO Dis L L 導(dǎo)通 32 VCC 31 VCC H H 截止 32 VCC 31 VCC H 不變 不變 32 VCC H L 導(dǎo)通 9 555 定時(shí)器的內(nèi)部電路框圖及邏輯符號(hào)和管腳排列如圖 3所示。按圖所示元件參數(shù)，其頻率為 1kHz 左右，調(diào)節(jié)電位器 RP 可改變振蕩器的頻率。發(fā)光二極管 VD用作電源指示。電容器 C 放電所需的時(shí)間為 T1 = C (2) 當(dāng)放電 結(jié)束時(shí)， T 截止， VCC將通過(guò) R1和 R2向電容器 C 充電，υ 1 由 31 VCC上升到 32 VCC所需的時(shí)間為 T2 =( R1 + R2)C (3） 當(dāng)υ 1 上升到 32 VCC 時(shí)，電路又翻為低電平。 當(dāng)輸入信號(hào) Ui 在 t1時(shí)刻 U0(ti)=0 ，此后 Ui 向 C 充電， U0 按指數(shù)規(guī)律上升；在 t1~t3 其間， Ui=0,電容 C處 于放電狀態(tài)， U0 下降，在 t3~t4 其間 U0又按指數(shù)規(guī)律上升，如此周而復(fù)始，就得到了近似鋸齒波的輸出電壓，如圖 U0的波形，矩形脈沖的占空比不同，輸出電壓的幅度也不同。通過(guò) Multisim 和虛擬儀器技術(shù)， PCB 設(shè)計(jì)工程師和電子學(xué)教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計(jì)和測(cè)試這樣一個(gè)完整的綜合設(shè)計(jì)流程。所有硬件電路產(chǎn)生的結(jié)果都可以輸回到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理和分析。 14 圖 9 三角波接線(xiàn)圖 圖 10 三角波波形 正弦波接線(xiàn)圖 正弦波接線(xiàn)圖如圖 11所示，由三角波輸出端經(jīng)過(guò)積分電路作為正弦波輸出端，接入示波器，所得 正弦波波形如圖 12 所示。 100%=（ )/1144=%1% Rp取 100%時(shí) σ=(fmaxfmin)/f0生我者父母 ,感謝生我養(yǎng)我 ，含辛茹苦的父母。感謝我的指導(dǎo)老師孫劍老師，這篇論文是在 老師的的悉心指導(dǎo)與鼓勵(lì)下完成的。四年來(lái)，是同學(xué)讓我的大學(xué)生活變得更加豐富多彩，我們一起親歷了大學(xué)的別樣生活，愿同窗友誼之樹(shù)長(zhǎng)青。感謝為這篇論文的完成付出了辛勤勞動(dòng)和心血的同學(xué)—— 。沒(méi)有你們就不會(huì)有我的今天。 圖 14 正弦波輸出端失真測(cè)量 18 參考文獻(xiàn) [1] 閻石 .數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)第四 版 [M]. 北京：高等教育出版社， 1998： 308357 [2] 楊志忠 .電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021:9193 [3] 陳尚松，郭慶，雷加 .電子測(cè)量與儀器 [M].北京：電子工業(yè)出版社， 2021:7577 [4] 張同懷 , 張慶玲 . 輸出幅度可控制的信號(hào)發(fā)生器 [J]. 科學(xué)技術(shù)與工程 , 2021,(13) [5] 許文斌 . 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)智能信號(hào)發(fā)生器 [J]. 中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品 , 2021,(17) [6] 郭淑珍 , 呂秋芬 , 李志華 , 李秀玲 . 555定時(shí)器應(yīng)用中的問(wèn)題探討 [J]. 河北師范大學(xué)學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版 ) , 2021,(02)李健 . 555定時(shí)器及其應(yīng)用 [J]. 經(jīng)營(yíng)管理者 , 2021,(04) [7] 任曉光 . 集成 555定時(shí)器及其應(yīng)用 [J]. 電大理工 , 2021,(03) [8] 顏恒斌 , 張玉潔 . 探討 MultiSim 仿真軟件在電工實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用 [J]. 科技信息 (學(xué)術(shù)研
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