模電課程設計報告書函數發(fā)生器的設計仿真與實現論文(編輯修改稿)
2025-10-02 09:46 本頁面
【文章內容簡介】 三 由比較器和積分器組成方波 — 三角波產 生電路，比較器輸出的方波經積分器得到三角波，三角波到正弦波的變換電路主要由差分放大器來完成。差分放大器具有工作點穩(wěn)定，輸入阻抗高，抗干擾能力較強等優(yōu)點。特別是作為直流放大器時，可以有效地抑制零點漂移，因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波。本電路可以很好的結合已學的知識與實踐，且輸出波形幅度及頻率均可通過改變元件參數進行調整，方便且成本較低。 可行性分析在以上三種方案中： 方案一：用 RC 橋式電路及整形積分電路構成的函數發(fā)生器所產生的信號難控制，不易調試，可調范圍?。? 方案二：電路相對復雜。 方案三：產 生信號相對簡單。 所以最后我選擇第三種方案。 武漢理工大學《模擬電子技術基礎》課程設計 5 3 系統(tǒng)方案及單元電路 函數發(fā)生器方案概述 圖 2為函數發(fā)生器的總體框圖，由比較器和積分器組成方波 — 三角波產生電路，比較器輸出的方波經積分器得到三角波，三角波到正弦波的變換電路主要由差分放大器來完成。差分放大器具有工作點穩(wěn)定，輸入阻抗高，抗干擾能力較強等優(yōu)點。特別是作為直流放大器時，可以有效地抑制零點漂移，因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波。波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性曲線的非線性。 圖 2 函數發(fā)生器總體框圖 武漢理工大學《模擬電子技術基礎》課程設計 6 單元電路設計 三角波產生電路 圖 3 方波 三角波產生電路 方波 — 三角波產生原理 圖 3為方波和三角波產生電路。 若 a點斷開，運算放大器 A1與 R R R6組成電壓比較器，運放的反向端接基準電壓，即 V=0，同向輸入端接輸入電壓 Via；比較器的輸出 Vo1 的高電平等于正電源電壓 +Vcc，低電平等于負電源電壓 Vee；（ |+Vcc|=|Vee|）；當比較器的 V+=V=0 時，比較器翻轉，輸出 Vo1 從高電平 +Vcc 跳轉到低電平 Vee，或從低電平跳到高電平。設 vo1=+Vcc, 2o632 63632 2 RR RRR VRRV C CRRV ?? ???? ?? 式中 R3 指電位器的調整值，（下同），將上式整理，可知比較器下門限電位 V CCRRV 65 2R ?? 當 vo1=Vcc,則比較翻轉器上門限電位 武漢理工大學《模擬電子技術基礎》課程設計 7 V C CRRV 65 2R ?? 運放 A2與 R C及 R5組成反相積分器，其輸入信號為方波 Uo1 時，則輸出積分器的電壓為 dtV1V o154o2 ??? CRR ）（ 當 Vo1=+Vcc 時 tV54o2 CRR V C C）（ ??? 當 Vo1=VEE 時 tV 54o2 CRR V C C）（ ?? 可見積分器輸入方波時，輸出是一個上升速率與下降速率相等的三角波，其波形如圖 2所示。 a 點閉 合，即比較器與積分器首尾相連 ,形成閉環(huán)電路 ,則自動產生方波→三角波。三角波的幅度為 V C CRR R632o2V ?? 方波→三角波的頻率為 CRRR RR ）（ 542634f ??? 由上分析可知： ①電位器 R4在調整方波→三角波的輸出頻率時，不會影響輸出波形的幅度。 ②方波的輸出幅度應等于電源電壓。三角波的輸出幅度應不超過電源電壓。電位器 R2 可實現幅度微調，但會影響波形的頻率。 ?通過調節(jié) R5 可以調節(jié)方波占空比 武漢理工大學《模擬電子技術基礎》課程設計 8 圖 4 遲滯比較器的傳輸特性圖 圖 5 方波 三角波波形圖 三角波 正弦波產生電路 圖 6 三角波 — 正弦波產生電路 武漢理工大學《模擬電子技術基礎》課程設計 9 三角波 — 正弦波產生原理 正弦波的變換主要由差分放大器來完成。差分放大器具有工作點 穩(wěn)定，輸入阻抗高、抗干擾能力強等優(yōu)點。特別是做直流放大器時，可以有效的抑制零點漂移，因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波。波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性的非線性。其非線性及變換原理如圖 6。 圖 7 三角波 正弦波波形 差分放大器具有工作點穩(wěn)定，輸入阻抗高，抗干擾能力較強等優(yōu)點。特別是作為直流放大器，可以有效的抑制零點漂移，因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波。波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性曲線的非線性。分析表明，傳輸特性曲線的表達式為： 022 /1id TCE UUaII a Ie?? ?. 011 /1id TCE UUaII a Ie ??? ? 武漢理工大學《模擬電子技術基礎》課程設計 10 式中 /1CEa I I?? 0I —— 差分放大器的恒定電流； TU —— 溫度的電壓當量，當室溫為 25oc 時 ， UT≈ 26mV。 如果 Uid 為三角波，設表達式為
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