【導(dǎo)讀】本論文（設(shè)計(jì)）的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）引起的法律結(jié)果完全由本人承擔(dān)。信號(hào)源又稱信號(hào)發(fā)生器，在生產(chǎn)實(shí)踐和科技領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。生電路和變換電路來(lái)提供。直流能源轉(zhuǎn)化成交流能源的輸出電路，又稱為振蕩器或波形發(fā)生器。計(jì)中的正弦信號(hào)源采用正弦波振蕩器來(lái)產(chǎn)生，這樣的振蕩電路有很多種，該種振蕩電路是以RC串并聯(lián)電路作為選頻網(wǎng)絡(luò)的電路，可以產(chǎn)生滿。足頻率幅度可調(diào)的正弦波信號(hào)。脈沖信號(hào)源由555時(shí)基電路構(gòu)成的多諧振。蕩器以及引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋的放大電路共同構(gòu)成，稱為矩形脈沖電路。

　　

【正文】 _ V I R T U A LV C C12VV E E 1 2 VR710kΩK e y = A65%XSC2T e kt ro n i x1 2 3 4 TGP3460U1U A 7 4 1 C D3247651V C CV E EXSC3A BE x t T r i g++__+_5R520kΩ10R650kΩR836kΩ2107圖 RC 橋式振蕩電路仿真 圖 23 根據(jù)正弦波起振條件當(dāng)電位器 R7 滑動(dòng)端滑到 25%時(shí)觀察到示波器上開始出現(xiàn)振蕩波形如圖 ，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間幅度穩(wěn)定在一固定值如圖 。 電路起振后改變 R7 的阻值大小時(shí)正弦波的幅度發(fā)生變化，隨著滑動(dòng)百分比的增大而增大減小而減小。當(dāng)滑到 ＜ 20%時(shí)幅度慢慢變小直至變?yōu)?0，如圖 是當(dāng)滑動(dòng)端滑到 15%時(shí)的波形變化。 由此可得結(jié)論：起振后 的正弦波電路幅度可在電位器 R7 滑片比例為20%～ 100%范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)可調(diào)。 觀察到穩(wěn)定的正弦波形后同時(shí)調(diào)節(jié)可調(diào)電位器 R R4 發(fā)現(xiàn)波形頻率發(fā)生改變，如圖 所示為頻率減小過(guò)程。 圖 正弦波起振過(guò)程 圖 4. 3 幅度穩(wěn)定的正弦波 24 矩形波電路仿真 與正弦波仿真情況一樣，先按照要求連接好電路圖，如圖 所示。為能更好的研究波形情況，分別將 555 定時(shí)器 3 腳輸出端（即運(yùn)放輸入端）和集成運(yùn)放的輸出端接入示波器，以此對(duì)兩個(gè)不同的輸出口的波形進(jìn)行比較分析。 圖 正弦波停振過(guò)程 圖 頻率減小過(guò)程 25 點(diǎn)擊運(yùn)行按鈕觀察波形： (1)示波器 1 觀察到輸出的矩形波質(zhì)量比較好； (2)示波器 2 觀察到的矩形波質(zhì)量比示波器 1 輸出波形質(zhì)量稍差； (3)兩個(gè)示波器顯示的波形上升時(shí)間和下降時(shí)間均小于 1us 且沒有平頂斜降； (4)兩個(gè)示波器顯示波形頻率基本相同，占空比相同，幅度相差很大； (5)調(diào)節(jié)可變電容 C2 發(fā)現(xiàn)波形頻率發(fā)生改變，調(diào)節(jié)可變電阻 R2 發(fā)現(xiàn)占空比變化，調(diào)節(jié)可變電阻 R6 發(fā)現(xiàn)波形幅度發(fā)生變化，但隨之上升（下降）時(shí)間也輕微變化。 如圖 所示是當(dāng) R5 接入電路中的比例變化時(shí)的波形變化圖，圖 所示是當(dāng)調(diào)節(jié) R2 比例大小時(shí)的波形變化圖，圖 所示是調(diào)節(jié)電容 C2 時(shí)波形變化圖。 U1LM 5 5 5 C MGND1DIS7OUT3RST4VCC8THR6CON5TRI2R11kΩR31kΩR248kΩK e y = A35%D11 N 3 0 6 4V C C5V234R52kΩR41kΩ R65kΩK e y = A60%10XSC1T e kt ro n i x1 2 3 4 TGPXSC2T e kt ro n i x1 2 3 4 TGPV C C 112VC11 0 nF5D3D I O D E _ V I R TU A LD4D I O D E _ V I R TU A LV D D 1 2 VD21 N 4 0 0 1 G P6V C C11U2U A 7 4 1 C D3247651V C C 1V D DC21 0 nF0129810圖 矩形脈沖電路仿真圖 26 （ 三 ） 數(shù)據(jù)測(cè)量與分析 將兩個(gè)電路波形仿真數(shù)據(jù)結(jié)果記錄如下表 4–1， 4–2， 4–3。表 4–1 是正弦振蕩電路頻率變化數(shù)據(jù)，表 4–2 是矩形脈沖電路占空比變化數(shù)據(jù)，表 4–3是矩形脈沖電路頻率變化數(shù)據(jù)。 圖 幅度變化過(guò)程 圖 占空比變化過(guò)程 圖 頻率變化過(guò)程 27 表 4–1 正弦波頻率可調(diào)范圍 R1=R2 (Ω) Y(%) C1=C2 (uf) ?(HZ) 頻率穩(wěn)定度0 iiiww?? ? 理論值 測(cè)量值 0 0 20 40 60 80 100 0 注 1： Y 為同軸雙聯(lián)電位器接入選頻線路的電阻阻值大小占整個(gè)同軸雙聯(lián)電位器阻值大小的百分比 注 2： w0為角頻率測(cè)量值， wi為理論值， 2wf?? 由上表分析得：平均頻率穩(wěn)定度 [12] 10iww ?? ??，實(shí)際測(cè)量出的頻率與理論上計(jì)算出的頻率大小幾乎一樣，可調(diào)范圍是 20HZ～ 2 KHZ。 表 4–2 矩形波占空比可調(diào)范圍 R1(KΩ) X(%) R3(KΩ) q(%) 理論值 測(cè)量值 1 0 1 1 20 1 1 40 1 1 60 1 1 80 1 1 100 1 注： X 為 R2中接入充電支路的電阻阻值大小占整個(gè) R2阻值大小的百分比 由上表看出理論上占空比的可調(diào)范圍是 2%～ 98%，實(shí)際的測(cè)量中因?yàn)榉抡媸静ㄆ鞅旧泶嬖诘恼`差以及測(cè)量誤差導(dǎo)致占空比的可調(diào)范圍是 28 %～ %，可近似認(rèn)為占空比可調(diào)范圍為 2%～ 98%。 表 4–3 矩形波頻率可調(diào)范圍 R (KΩ) C2(nf) ?(HZ) 相對(duì)誤差 fff 理測(cè) 理－ （％） 理論值 測(cè)量值 50 K 50 45 600 50 100 260 50 500 50 1220 50 1440 注： R 為充放電線路中總電阻， 1 2 3R R R R? ? ? ， C2為可變電容 由上表看出理論上頻率的可調(diào)范圍是 20HZ～ 2 KHZ，實(shí)際的測(cè)量中頻率的可調(diào)范圍是 ～ ，存在誤差。我認(rèn)為是仿真軟件本身存在的儀器誤差和示波器測(cè)量的不穩(wěn)定性造成的，仍可近似認(rèn)為頻 率可調(diào)范圍是20HZ～ 2 KHZ。 仿真結(jié)論：由上述仿真過(guò)程及測(cè)量的數(shù)據(jù)表格可以看出，對(duì)于正弦信號(hào)源頻率可調(diào)范圍是 20HZ～ 2 KHZ，頻率穩(wěn)定度高；對(duì)于脈沖信號(hào)源頻率可調(diào)范圍是 20HZ～ 2 KHZ，占空比可調(diào)范圍是 2%～ 98%，上升時(shí)間和下降時(shí)間均 1us，波形質(zhì)量好，兩者均滿足任務(wù)書要求。 29 五 、 結(jié)論 經(jīng)過(guò)近兩個(gè)月的研究學(xué)習(xí)終于完成了實(shí)用信號(hào)源的設(shè)計(jì)。對(duì)于正弦信號(hào)源的產(chǎn)生，我的理解是根據(jù)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)所學(xué)的知識(shí) — 正弦自激振蕩產(chǎn)生?？梢援a(chǎn)生正弦振蕩的電路有很多種，我選擇了簡(jiǎn)單易行的 RC 橋式振蕩電 路，它可以產(chǎn)生 1MHZ 以下的正弦波，并且輸出波形質(zhì)量較好，容易掌握。整個(gè)正弦波設(shè)計(jì)過(guò)程中最困難的就要數(shù)元器件的選擇，理論上只要原理正確就應(yīng)出現(xiàn)預(yù)期效果，其實(shí)不然，最終實(shí)際電路得到了較為滿意的正弦波，可實(shí)現(xiàn)頻率可調(diào)，幅度可調(diào)，波形穩(wěn)定度較高，質(zhì)量較好。 對(duì)于矩形波，直接采用 555 構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生頻率、占空比可調(diào)的矩形波，后接運(yùn)算放大器，目的是實(shí)現(xiàn)幅度可調(diào)。因?yàn)閷?duì)于多諧振蕩器振蕩出的矩形波的幅度即是閾值電壓，該電壓的大小已由 555 內(nèi)部電路決定，因此要想實(shí)現(xiàn)幅度可調(diào)必須后接引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋的運(yùn)放，通過(guò)調(diào)節(jié)電 位器改變輸出波形的幅度大小。 經(jīng)過(guò)近兩個(gè)月的研究學(xué)習(xí) ，仿真電路還是產(chǎn)生 了 正弦波和矩形波，并且滿足頻率、幅度、占空比可調(diào)的要求，并且波形不失真。 30 參 考 文 獻(xiàn) [1] 曹漢房．?dāng)?shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì) [M]．武漢：華中科技大學(xué)出版社， 2021： 181185 [2] N. Koblitz..A family of Jacobians suitable for Discrete Log Cryptosystems[J]. In S. Goldwasser, editor, Advances in Cryptology: Proceedings of CRYPTO39。88, N. 403 in LNCS, pages 94—99. SpringerVerlag, 1998 [3] 童詩(shī)白．模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) [M]．北京：高等教育出版社， 2021： 270285 [4] 胡宴如 ． 高頻電子線路 [M]．北京：高等教育出版社， 2021 年 6 月 [5] 王新典 ． 晶體管三點(diǎn)式振蕩器的起振條件探討 [J]． 貴州工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版 )， 1982，(02) [6] Arabi, K, Kaminska, B. Design for testability of embedded integrated operational amplifiers[J]. SolidState Circuits, IEEE Journal of Volume 33, Issue 4, April 1998 Page(s):573 581 [7] 陳爾紹 ． 電子控制電路實(shí)例 [M]．北京： 電子工業(yè)出版社， 2021 年 10 月： 268320 [8] 閻石．?dāng)?shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) [M]．北京：高等教育出版社， 1997： 365370 [9] 陳有卿 ． 555 時(shí)基電路的應(yīng)用 [M]．北京： 人民郵電出版社， 2021 年 7 月： 5780 [10] 孫余凱． 555 時(shí)基電路識(shí)圖 [M]．北京：電子工業(yè)出版社， 2021 年 1 月： 124 [11] 李來(lái)運(yùn) ， 樊翠玲 ． 用 Multisim 分析 RC 橋式振蕩電路 [J]． 天中學(xué)刊 ， 2021， (05) [12] 全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽培訓(xùn)系列教程 高頻電子線路設(shè)計(jì) [M]．北京： 電子工業(yè)出版社 ，2021 年 5 月 31 致 謝 本 畢業(yè)設(shè)計(jì) 是在 彭 會(huì)萍 老師 的 指導(dǎo)和支持下完成的。 彭 老師 是一位知識(shí)淵博的老師，尤其在模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子基礎(chǔ)等方面具有突出的成就， 此次 的 畢業(yè)設(shè)計(jì) 我的論文題目是 實(shí) 用信號(hào)源的設(shè)計(jì)與制作，正是運(yùn)用到數(shù)電、模電的知識(shí)，因此她給了我很大的幫助。 另外，我還要感謝 同學(xué)對(duì)我 的幫助 ， 使我順利的完成了電路仿真以及論文的最終完成。在此 對(duì)關(guān)心、幫助我的老師和同學(xué)表示衷心地感謝 。 最后，再次對(duì)我的老師、我的同學(xué)說(shuō)聲謝謝！