【正文】 實驗 經(jīng)過這次課程設(shè)計，我對運算放大器，差分放大電路有了更加深刻的理解， 對課程設(shè)計有了了解，對自己制作電子設(shè)計有了濃厚的興趣。從電子市場回來后我查找了很多資料，最終用了幾個相近的代替。那時我特別高興，有了做下去的沖動，那天晚上我沒有睡覺。經(jīng)過網(wǎng)上查閱資料后決定從本報告的設(shè)計方案入手。 7 儀器儀表電子元器件明細(xì)清單 器件名稱型號 參數(shù) 數(shù)量 芯片 UA747CN 2 三極管 S9018 4 電阻 33KΩ 1 電阻 12KΩ 1 電阻 10KΩ 6 電阻 1 電阻 1 電阻 1 電阻 1 電阻 2KΩ 1 武漢理工大學(xué)《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程設(shè)計說明書 27 器件名稱型號 參數(shù) 數(shù)量 電阻 450Ω 1 電阻 20Ω 1 電位器 100KΩ 1 電位器 50KΩ 2 電位器 10KΩ 2 電位器 100Ω 1 電解電容 470uF 3 電解電容 1uF 1 電解電容 100nF 1 電解電容 1nF 1 電容 100nF 1 電烙鐵 1 錫 1 武漢理工大學(xué)《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程設(shè)計說明書 28 8 心得體會 剛開始的時候，由于對理論知識的學(xué)習(xí)不是很透徹，不知道從哪里開始入手。 方波的上升時間 T，主要受預(yù)算放大器的限制。 如圖 所示。移去信號源，再將 C4 左段接地，測量差份放大器的 靜態(tài)工作點Io ,Uc1,Uc2,Uc3,Uc4. R3與 C4連接，調(diào)節(jié) Rw3使三角波輸出幅度經(jīng) Rp3等于 Uidm值，這時 Uo3的出波形應(yīng) 接近正弦波，調(diào)節(jié) C6 大小可改善輸出波形。 經(jīng)電容 C4輸入差摸信號電壓 Uid=50mv， f =100Hz 正弦波。只要電路接線正確，上電后， Uo1 的輸出為方波， Uo2 的武漢理工大學(xué)《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程設(shè)計說明書 25 輸出為三角波， 分別調(diào)節(jié)電位器 R R8，可以使得波形 的輸出幅度滿足設(shè)計指標(biāo)要求微調(diào) Rw2,則輸出頻率在對應(yīng)波段內(nèi)連續(xù)可變。 調(diào)試三角波 —— 正弦波變換電路 （ 1）接 入直流源后，利用萬用表測試差分放大電路的靜態(tài)工作點； （ 2）測試 V V2的電容值，當(dāng)不相等時調(diào)節(jié) Rw3 使其相等； （ 3）測試 V V4的電容值，使其滿足實驗要求； （ 4）在 C4端接入信號源，利用示波器觀察，逐漸增大輸入電壓，當(dāng)輸出波形剛好不失真時記入其最大不失真電壓； 總電路的安裝與調(diào)試 （ 1） 把兩部分的電路接好，進(jìn)行整體測試、觀察 （ 2） 針對各階段出現(xiàn)的問題，逐各排查校驗，使其滿足實驗要求，即使正弦波的峰峰值大于 1V。但是當(dāng)頻率達(dá)到太大的情況下輸出波形出現(xiàn)失真情況。最后可以看到電位器調(diào)到 12%時，波形為正弦波，如圖 所示，這就是理想的正弦波輸出。如圖 所示，正弦波的輸出波形并不理想，出現(xiàn)的嚴(yán)重的失真。 武漢理工大學(xué)《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程設(shè)計說明書 19 圖 方波最大輸出波形 同樣的方法，可以看到三角波的波形輸出。調(diào)節(jié)電位器 Rw2可以調(diào)節(jié)波形 的頻率 。當(dāng) RB1太大時會出現(xiàn)上下峰被削平的圖像，太小時波形為三角波，不能轉(zhuǎn)換為正弦波。 R11=20歐與 Rw4=100歐姆相并聯(lián)，以減小差分放大器的線性區(qū)。當(dāng) 10 100ZHf ?? ? ?時 ，取 100C nF? 以實現(xiàn)頻率波段的轉(zhuǎn)換， R4及 RP2的取值不變。由于器件買不到用 S9018同樣可以達(dá)到效果， S9018是 NPN高頻小功率硅管，其放大倍數(shù)實測為 100左右。其中 Rp3調(diào)節(jié)三角波的幅度， Rp4調(diào)整電路的對稱性，其并聯(lián)電阻 R11用來減小差分放大器的線性區(qū)。分析表明，傳輸特性曲線的表達(dá)式為：022 /1id TCE UUaII a I e?? ? 011 /1 id TCE UUaII a I e??? ? 武漢理工大學(xué)《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程設(shè)計說明書 15 式中 /1CEa I I?? 0I —— 差分放大器的恒定電流； TU —— 溫度的電壓當(dāng)量，當(dāng)室溫為 25oc時， UT≈ 26mV。 武漢理工大學(xué)《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程設(shè)計說明書 14 三角波 正弦波轉(zhuǎn)換電路的工作原理 圖 三角波 正弦波產(chǎn)生電路 三角波 —— 正弦波的變換電路主要由差分放大電路來完成。若要求輸出頻率的范圍較寬，可用 C2改變頻率的范圍， PR2實現(xiàn)頻率微調(diào)。 圖 比較器的電壓傳輸特性曲線 武漢理工大學(xué)《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程設(shè)計說明書 11 圖 方波發(fā)生電路 武漢理工大學(xué)《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程設(shè)計說明書 12 方波 三角波轉(zhuǎn)換電路的工作原理 圖 方波 三角波產(chǎn)生電路圖 圖 方波 三角波變換 武漢理工大學(xué)《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程設(shè)計說明書 13 a點 （ R2左端） 斷開后，運放 A2與 R RP C2及 R5組成反相積分器，其輸入信號為方波 Uo1，則積分器的輸出 Uo2為 214 2 21()OOU U d tR R P C?? ? ? 1O CCUV?? 時，2 4 2 2 4 2 2()( ) ( )C C C CO VVU t tR R P C R R P C? ? ????? 1O EEUV?? 時， 24 2 2 4 2 2()( ) ( )CCEEO VVU t tR R P C R R P C?????? 可見積分器的輸入為方波時，輸出是一個上升速度與下降速度相等的三角波，其波形關(guān)系下圖所示。比較器的輸出 Uo1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 U+=U=0時，比較器翻轉(zhuǎn)，輸出 Uo1從高電平跳到低電平 Vee,或者從低電平 Vee 跳到高電平 Vcc。 3 函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計方案及單元電路 函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計原理框圖 圖 函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計原理框圖 各組成部分電路的設(shè)計 方波發(fā)生電路的工作原理 方波發(fā)生器工作原理如下：若 a點斷開，運算發(fā)大器 A1與 R R2及 R3組成電壓比較器， C1為加速電容，可加速比較器的翻轉(zhuǎn)。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。 方案四 由比較器和積分器組成方波三角波產(chǎn)生電路，比較強(qiáng)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完成。 圖 方案一函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計原理框圖 方案二 采用 DDS作為信號發(fā)生核心器件的全數(shù)控函數(shù) 信號發(fā)生器設(shè)計方案，根據(jù)輸出信號波形類型可 設(shè)置、輸出信號幅度頻率可數(shù)控、輸出頻率寬等要求，選用了 AD9850 芯片，并通過單片機(jī)程序控制和處理 AD9850的 32位頻率控制字，再經(jīng)放大后加數(shù)字衰減網(wǎng)絡(luò)，從RC橋式電路 整形 電路 積分電路 武漢理工大學(xué)《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程設(shè)計說明書 8 而實現(xiàn)了信號幅度、頻率、類型以及輸出等選項的全數(shù)字控制。