電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告--低頻正弦信號發(fā)生器(編輯修改稿)
2025-06-27 12:20 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 、施密特觸發(fā)器等具有加上電源后，能夠產(chǎn)生一定的波形的電路。本組采用的就是用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器，經(jīng)過一定方式的電路連接，產(chǎn)生方波。B、方波產(chǎn)生信號的接線電路圖及原理圖6 方波產(chǎn)生信號的接線電路圖為了讓占空比等于50%，則充電回路的時(shí)間T1和放電回路的時(shí)間T2必須相等，因此我們設(shè)計(jì)了圖6所示的電路。計(jì)算可得T1≈T2≈當(dāng)設(shè)定R5=R6時(shí)，就可以使T1=T2由于要求的輸出頻率為20HZ—20KHZF=1/T=1/(T1+T2)≈1/當(dāng)設(shè)定C1=1uF時(shí)可以算出R5=R6=～ 由于要求產(chǎn)生的信號是頻率可調(diào)的，而且電路的特點(diǎn)又要求R5=R6，所以RR6在調(diào)節(jié)上就要求同步變化。這樣輸出端3腳就可以得到一個(gè)占空比為50%的矩形波。但是最后要得到正弦波，用這種矩形波是不行的，因?yàn)檫@種矩形波只有正值，沒有負(fù)值，經(jīng)濾波產(chǎn)生的波形不符合要求。于是，我們可以用圖6所示的那樣給輸出端加反電動勢，輸出矩形波向下平移，使0坐標(biāo)軸正好位于矩形波的中間位置，這樣通過改變RR6的阻值就可以形成輸出頻率在20HZ—20KHZ的方波。C、電路的仿真結(jié)果搭接好電路以后，經(jīng)過仿真，仿真結(jié)果正如我們設(shè)計(jì)的那樣，仿真結(jié)果如下圖圖7 電路的仿真結(jié)果1．正弦波產(chǎn)生模塊A、濾波網(wǎng)絡(luò)圖及原理圖8 濾波網(wǎng)絡(luò)圖本組采用的是三階有源低通濾波電路。為了簡單期間我們在這部分用方波信號發(fā)生器代替前面的方波發(fā)生電路。對于濾波電路，我們根據(jù)它的特性可以知道，低通濾波電路只允許頻率低于截止頻率的低頻信號通過，一般有源低通濾波電路的截止頻率是1MHZ，完全可以滿足我們的設(shè)計(jì)要求。為了避免劃線變阻器的阻值過大，引起調(diào)節(jié)不方便我們采用了兩個(gè)小劃線變阻器相串聯(lián)，為了能夠更好的達(dá)到濾波效果，我們設(shè)定三組相串聯(lián)劃線變阻器的阻值相等且C1=C2=C3=1uF對于濾波電路適于通過的頻率f=1/(2*)由于電容C的值已經(jīng)選取為確定值，只需要通過選取濾波網(wǎng)絡(luò)中R的值，就可以達(dá)到選取所需要的頻率，并且使通過的頻率滿足課設(shè)的要求。又由于一階低通有源濾波和二階低通有源濾波電路對于我們設(shè)計(jì)的電路濾波效果不是很好，三階低通有源濾波電路效果非常好，調(diào)節(jié)起來也不是很麻煩。所以我們選擇三階低通有源濾波網(wǎng)絡(luò)。B、濾波仿真結(jié)果圖9 濾波仿真結(jié)果C、隔離裝置圖及原理 圖10 隔離裝置圖由于前面所得到的方波幅值很小，并且加上后面的濾波電路以后波形會發(fā)生嚴(yán)重的變形，故我們在這里加了一個(gè)放大倍數(shù)為4的反向比例器作為隔離裝置，使輸出的方波幅值為5V，因?yàn)榉聪虮壤鞯妮斎腚娮璺浅４?，理想情況下可以認(rèn)為是無窮大的。這時(shí)就可以得到如下方波： 圖11 5V方波波形圖 正弦波幅值的調(diào)節(jié)模塊2．正弦波幅值調(diào)節(jié)電路圖及原理 圖13 正弦信號幅值調(diào)節(jié)電路圖對于此正弦信號幅值調(diào)節(jié)電路，采用的是反相放大器，由于在前面的濾波電路中數(shù)據(jù)設(shè)置的特殊性，使產(chǎn)生的正弦波信號的幅值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于5V，故我們才用了兩級放大裝置，當(dāng)頻率很小時(shí)調(diào)節(jié)第一級放大器，當(dāng)頻率很大時(shí)調(diào)節(jié)第二級放大器，這樣就可以實(shí)現(xiàn)正弦波信號在 5V+5V之間變化。2．最終幅值為最大時(shí)的仿真結(jié)果以輸出幅值為5V的方波發(fā)生器產(chǎn)生的方波信號代替前面電路所產(chǎn)生的方波， 并把信號送入濾波電路中其電路原理圖和仿真結(jié)果如下所示：圖14 濾波放大電路圖15 最終最大幅值的正弦波仿真結(jié)果圖正弦波信號頻率數(shù)字顯示模塊正弦波信號發(fā)生器的頻率數(shù)字顯示模塊是將正弦波信號發(fā)生器的輸出信號的頻率或與之相等的頻率通過我們設(shè)計(jì)的電路，最終在數(shù)碼管上面顯示出來。頻率計(jì)數(shù)，也就是計(jì)數(shù)1秒內(nèi)輸出多少個(gè)信號。本設(shè)計(jì)是通過計(jì)數(shù)和正弦波同頻率的方波數(shù)來達(dá)到計(jì)數(shù)正弦波頻率的目的。其中方波可由前面的方波來代替，因?yàn)樗驼也ㄊ峭l率的，但是考慮到精確性我們把正弦波輸入一個(gè)由555構(gòu)成的施密特觸發(fā)器中來產(chǎn)生和正弦波同頻率的方波，其電路圖如下所示：圖16 同頻方波電路本設(shè)計(jì)中是用一個(gè)高電平為1秒，：當(dāng)為高電平時(shí)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)頻率數(shù)，當(dāng)高電平結(jié)束下降沿到來時(shí)計(jì)數(shù)器的值被送入存儲器中并通過數(shù)碼管顯示出來，當(dāng)為低電平時(shí)對計(jì)數(shù)器清零，當(dāng)下一個(gè)高電平到來時(shí)又開始新一輪的計(jì)數(shù)，在計(jì)數(shù)階段存儲器中的值保持不變。因此這部分包括時(shí)鐘分頻和頻率計(jì)數(shù)顯示部分。3．時(shí)鐘分頻部分A、時(shí)鐘分頻電路圖及其原理圖15 時(shí)鐘分頻電路圖時(shí)鐘分頻電路是由一個(gè)555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器和四片74LS160組成。555計(jì)數(shù)器產(chǎn)生的脈沖信號的周期不是太大，
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