【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 以在放大電路中采用非線性原件來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)反饋的強(qiáng)弱以維持輸出電壓恒定。我們可以利用二極管的非線性特性來(lái)實(shí)現(xiàn)。，圖中的兩個(gè)二極管D1，D2便是穩(wěn)幅元件。當(dāng)輸出電壓的幅度較小時(shí)，電阻R4兩端的電壓低，二極管DD2截止，負(fù)反饋系數(shù)由R及R4決定；當(dāng)輸出電壓的幅度增加到一定程度時(shí)，二極管DD2在正負(fù)半周輪流工作，其動(dòng)態(tài)電阻與R4并聯(lián)，使負(fù)反饋系數(shù)加大，電壓增益下降。輸出電壓的幅度越大，二極管的動(dòng)態(tài)電阻越小，電壓增益也越小，輸出電壓的幅度保持基本穩(wěn)定。由于設(shè)計(jì)要求的電壓幅度為5V，因此必須對(duì)產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行二級(jí)放大，本設(shè)計(jì)的放大電路主要由同相比例器來(lái)?yè)?dān)任 。 同相比例器同相比例運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)Au = 1+ Rf /R1 。4．正弦信號(hào)發(fā)生總電路把上述各分電路集中在一塊電路板上,共用電源和接地后,整個(gè)信號(hào)發(fā)生器的結(jié)構(gòu)變得緊湊美觀， 所示。 正弦信號(hào)發(fā)生總電路調(diào)整電阻R6 和 R5（即改變了反饋Rf），使電路起振，且波形失真最小。如不能起振，則說(shuō)明負(fù)反饋太強(qiáng)，應(yīng)適當(dāng)加大Rf ，如波形失真嚴(yán)重，則應(yīng)適當(dāng)減少 = R5+ R4+ ( R6 // rD ) 。改變選頻網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)C 或R，即可調(diào)節(jié)振蕩頻率。一般采用改變電容C 作頻率量程切換（粗調(diào)），而調(diào)節(jié)R作量程內(nèi)的頻率細(xì)調(diào)。本設(shè)計(jì)要求輸出地正弦波的頻率為20HZ～20KHZ,因此由式f = 取值應(yīng)滿足以下關(guān)系：當(dāng)f0=20HZ時(shí)， 。當(dāng)f0=20KHZ時(shí)，RC。因此當(dāng)R=200K時(shí)，C的變化范圍約為40pF～ 。調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R6可以改變放大倍數(shù)，可幫助電路起振，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R9可進(jìn)一步改變輸出波形幅度，可以實(shí)現(xiàn)幅值從1~5V之間的調(diào)節(jié)變化。圖中信號(hào)幅值較小的為初級(jí)放大后的輸出信號(hào)，另一個(gè)為二級(jí)放大后的輸出信號(hào)。 放大電路仿真結(jié)果圖第二節(jié)：頻率的數(shù)字顯示頻率的數(shù)字顯示電路設(shè)計(jì)中要求輸出的頻率能夠進(jìn)行數(shù)字顯示，本電路中頻率顯示電路利用555定時(shí)器構(gòu)成控制電路，實(shí)際電路和延時(shí)電路，控制計(jì)數(shù)器對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，延時(shí)和清零，將計(jì)數(shù)結(jié)果用鎖存器鎖存輸出到數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管靜態(tài)數(shù)位顯示。一 總體框架圖如下整波電路正弦信號(hào)計(jì)數(shù)器鎖存器譯碼器數(shù)碼管＆ 延時(shí)電路控制電路時(shí)基電路 圖6頻率顯示計(jì)總體框架圖二 基本原理 為了提高輸出信號(hào)的頻率的精確度和穩(wěn)定度本裝置設(shè)置了頻率檢測(cè)電路，該電路先使檢測(cè)信號(hào)通過(guò)由555構(gòu)成的施密特觸發(fā)器將正弦信號(hào)轉(zhuǎn)化成同頻率的脈沖信號(hào)。應(yīng)用multisim仿真如圖3將被測(cè)信號(hào)直接加到主控門(mén)的輸入端，時(shí)基信號(hào)經(jīng)控制電路產(chǎn)生閘門(mén)信號(hào)至主控門(mén)，只有在閘門(mén)信號(hào)采樣期間（時(shí)基信號(hào)的一個(gè)周期），輸入信號(hào)才能通過(guò)主控門(mén)。對(duì)于頻率為f的周期信號(hào)，用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)閘門(mén)信號(hào)（閘門(mén)寬度為T(mén)G）對(duì)被測(cè)信號(hào)的重復(fù)周期數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)結(jié)果為N時(shí) f=N/TG。改變時(shí)基信號(hào)的周期范圍TG時(shí)，即可得到不同的測(cè)頻范圍第一檔：最小量程檔，閘門(mén)信號(hào)的采樣時(shí)間為10S。第二檔：，閘門(mén)信號(hào)的采樣時(shí)間 為1S。第三檔：最大讀數(shù)是99..99KHZ,閘門(mén)信號(hào)的采樣時(shí)間為 。 當(dāng)主控門(mén)關(guān)閉時(shí)，計(jì)數(shù)器停止工作，顯示器顯示記錄結(jié)果，此時(shí)控制電路輸出一個(gè)置零信號(hào)，為后續(xù)新的取樣做好準(zhǔn)備，即能鎖住一次顯示時(shí)間，使保留到接受新的一次取樣為止。三 總體設(shè)計(jì)與原理 整波電路 具體電路圖7，并進(jìn)行仿真，得到輸入波形與輸出波形如圖8圖7整波電路 圖8 整波電路仿真圖 頻率顯示計(jì)的時(shí)基電路是采用555構(gòu)成的多些振蕩器，控制計(jì)數(shù)器的輸入脈沖。多諧振蕩器不需要外加輸入信號(hào)，只需要接通電源，就能自動(dòng)產(chǎn)生矩形脈沖信號(hào)，矩形脈沖信號(hào)的頻率是由電路參數(shù)R，C決定的，當(dāng)撥碼開(kāi)關(guān)波導(dǎo)C5檔時(shí)，頻率計(jì)為第二檔位，產(chǎn)生的方波高電平時(shí)間長(zhǎng)度為T(mén)1為1S，其電路圖如圖9。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)（1S正脈沖）到來(lái)時(shí)，閘門(mén)開(kāi)通，被測(cè)信號(hào)通過(guò)閘門(mén)進(jìn)入計(jì)數(shù)器；當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)脈沖結(jié)束時(shí)，閘門(mén)關(guān)閉，計(jì)數(shù)器無(wú)脈沖輸入。計(jì)數(shù)器的CP脈沖信號(hào)是由待測(cè)信號(hào)和閘門(mén)信號(hào)的與門(mén)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 圖9 時(shí)基電路其中T1=(R5+R6)C3= T2== 同理，當(dāng)撥碼開(kāi)關(guān)撥到C7時(shí)，閘門(mén)信號(hào)為10S，頻率計(jì)為第一檔位。撥碼開(kāi)關(guān)撥到C8時(shí)，頻率計(jì)為第三檔位。 控制電路 鎖存信號(hào)和清零信號(hào)的產(chǎn)生 頻率顯示器的控制電路是由555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的特點(diǎn)是：它有一個(gè)穩(wěn)態(tài)和一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，在外加脈沖作用下，電路從穩(wěn)態(tài)發(fā)轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)，依靠R，C定是電路的充，放電過(guò)程來(lái)維持暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間，然后自動(dòng)返回穩(wěn)態(tài)。其電路圖如圖10所示控制電路利用標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)結(jié)束后產(chǎn)生的負(fù)跳變來(lái)產(chǎn)生鎖存信號(hào)，同時(shí)鎖存信號(hào)經(jīng)過(guò)反相器又產(chǎn)生清零信號(hào)。將時(shí)基電路的的輸出信號(hào)與控制電路的輸出信號(hào)在multisim10中進(jìn)行仿真，得到如圖4。圖10 控制電路 圖11時(shí)基電路與控制電路輸出信號(hào) 圖 12 延時(shí)電路圖延時(shí)電路由D觸發(fā)器CC4013，積分電路（有電位器RW和電容C6組成），非門(mén)U15以及單穩(wěn)態(tài)組成，如圖12所示，由于CC4013的D端接VDD，因此，在清零信號(hào)所產(chǎn)生的上升沿的作用下，CC4013翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)后Q非=1，由于開(kāi)機(jī)置零，則Q非=1，經(jīng)過(guò)二極管迅速給電容C6充電，是C6兩端的電壓達(dá)到“1”，而此時(shí)Q非=0，電容器C6經(jīng)過(guò)電位器RW緩慢放電。當(dāng)電容器C6上的電壓放電至與非門(mén)U15的閥值電平VT時(shí)，與非門(mén)的輸出端立即產(chǎn)生一個(gè)上升沿，觸發(fā)下一級(jí)單穩(wěn)態(tài)電路。此時(shí)，電路輸出一個(gè)正脈沖，該脈沖寬度主要取決于時(shí)間常數(shù)C7Rt的值，延時(shí)時(shí)間為上一級(jí)電路的延時(shí)時(shí)間及這一級(jí)延時(shí)之和。 如果電位器RW用510電阻代替，C6取3uf，則總的延時(shí)時(shí)間也就是顯示時(shí)間為3S左右，如果電位器Rw用2M電阻代替，C6取3uf，顯示時(shí)間可達(dá)到10S，可見(jiàn)調(diào)節(jié)電位器可改變顯示時(shí)間。鎖存器的作用是將計(jì)數(shù)器在1S結(jié)束時(shí)的計(jì)數(shù)值進(jìn)行鎖存，使顯示器獲得穩(wěn)定的測(cè)量值。當(dāng)時(shí)鐘脈沖CP的正跳變到來(lái)時(shí)，鎖存器的輸出端等于輸入，從而將計(jì)數(shù)器的輸出值送到鎖存器的輸出端，正脈沖結(jié)束后，輸出不再改變。我們采用74LS373，其管腳圖如圖13 D1D8是數(shù)據(jù)輸入端Q1Q8是輸出端OC 是三態(tài)允許控制端，低電平有效ENG 鎖存允許端 當(dāng)OC為低電平時(shí)Q1Q8為正常邏輯狀態(tài)，可用來(lái) 驅(qū)動(dòng)負(fù)載或總線。當(dāng)OC為高電平時(shí)，Q1Q8為高阻態(tài)即 不驅(qū)動(dòng)負(fù)載。 當(dāng)ENG=1時(shí)Q隨D改變而改變。當(dāng)ENG=0時(shí)，Q被鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平。對(duì)于我們?cè)O(shè)計(jì)的電路ENG端是由控制電路的輸出信號(hào)決定的。圖13 74LS373管腳圖 計(jì)數(shù)器及數(shù)碼管的顯示