模電課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計(jì)仿真與實(shí)現(xiàn)論文(編輯修改稿)
2025-07-23 05:11 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 很好的結(jié)合已學(xué)的知識(shí)與實(shí)踐，且輸出波形幅度及頻率均可通過(guò)改變?cè)?shù)進(jìn)行調(diào)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(gòu)成的函數(shù)發(fā)生器所產(chǎn)生的信號(hào)難控制，不易調(diào)試，可調(diào)范圍??；方案二：電路相對(duì)復(fù)雜。方案三：產(chǎn)生信號(hào)相對(duì)簡(jiǎn)單。所以最后我選擇第三種方案。3 系統(tǒng)方案及單元電路 函數(shù)發(fā)生器方案概述圖2為函數(shù)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(chǎn)生電路，比較器輸出的方波經(jīng)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(lái)完成。差分放大器具有工作點(diǎn)穩(wěn)定，輸入阻抗高，抗干擾能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。特別是作為直流放大器時(shí)，可以有效地抑制零點(diǎn)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(shù)發(fā)生器總體框圖 單元電路設(shè)計(jì) 圖3 方波三角波產(chǎn)生電路—三角波產(chǎn)生原理圖3為方波和三角波產(chǎn)生電路。若a點(diǎn)斷開(kāi)，運(yùn)算放大器A1與RRR6組成電壓比較器，運(yùn)放的反向端接基準(zhǔn)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(fù)電源電壓Vee；（|+Vcc|=|Vee|）；當(dāng)比較器的V+=V=0時(shí)，比較器翻轉(zhuǎn)，輸出Vo1從高電平+Vcc跳轉(zhuǎn)到低電平Vee，或從低電平跳到高電平。設(shè)vo1=+Vcc, 式中R3指電位器的調(diào)整值，（下同），將上式整理，可知比較器下門(mén)限電位 當(dāng)vo1=Vcc,則比較翻轉(zhuǎn)器上門(mén)限電位 運(yùn)放A2與RC及R5組成反相積分器，其輸入信號(hào)為方波Uo1時(shí)，則輸出積分器的電壓為當(dāng)Vo1=+Vcc時(shí)當(dāng)Vo1=VEE時(shí)可見(jiàn)積分器輸入方波時(shí)，輸出是一個(gè)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(diǎn)閉合，即比較器與積分器首尾相連,形成閉環(huán)電路,則自動(dòng)產(chǎn)生方波→三角波。三角波的幅度為 方波→三角波的頻率為 由上分析可知：①電位器R4在調(diào)整方波→三角波的輸出頻率時(shí)，不會(huì)影響輸出波形的幅度。②方波的輸出幅度應(yīng)等于電源電壓。三角波的輸出幅度應(yīng)不超過(guò)電源電壓。電位器R2可實(shí)現(xiàn)幅度微調(diào)，但會(huì)影響波形的頻率。?通過(guò)調(diào)節(jié)R5可以調(diào)節(jié)方波占空比 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(chǎn)生電路 圖6 三角波—正弦波產(chǎn)生電路—正弦波產(chǎn)生原理正弦波的變換主要由差分放大器來(lái)完成。差分放大器具有工作點(diǎn)穩(wěn)定，輸入阻抗高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。特別是做直流放大器時(shí)，可以有效的抑制零點(diǎn)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(diǎn)穩(wěn)定，輸入阻抗高，抗干擾能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。特別是作為直流放大器，可以有效的抑制零點(diǎn)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(dá)式為：.式中 ——差分放大器的恒定電流；——溫度的電壓當(dāng)量，當(dāng)室溫為25oc時(shí)，UT≈26mV。如果Uid為三角波，設(shè)表達(dá)式為 式中 Um——三角波的幅度； T——三角波的周期。為使輸出波形更接近正弦波，由圖可見(jiàn)： （1）傳輸特性曲線越對(duì)稱，線性區(qū)越窄越好； （2）三角波的幅度Um應(yīng)正好使晶體管接近飽和區(qū)或截止區(qū)。下圖為實(shí)現(xiàn)三角波——正弦波變換的電路。其中R17調(diào)節(jié)三角波的幅度，R16調(diào)節(jié)正弦波的幅度，
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