【正文】 在此 對關(guān)心、幫助我的老師和同學(xué)表示衷心地感謝 。 30 參 考 文 獻(xiàn) [1] 曹漢房．?dāng)?shù)字電路與邏輯設(shè)計 [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。整個正弦波設(shè)計過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，其實不然，最終實際電路得到了較為滿意的正弦波，可實現(xiàn)頻率可調(diào)，幅度可調(diào)，波形穩(wěn)定度較高，質(zhì)量較好。 仿真結(jié)論：由上述仿真過程及測量的數(shù)據(jù)表格可以看出，對于正弦信號源頻率可調(diào)范圍是 20HZ～ 2 KHZ，頻率穩(wěn)定度高；對于脈沖信號源頻率可調(diào)范圍是 20HZ～ 2 KHZ，占空比可調(diào)范圍是 2%～ 98%，上升時間和下降時間均 1us，波形質(zhì)量好，兩者均滿足任務(wù)書要求。 圖 幅度變化過程 圖 占空比變化過程 圖 頻率變化過程 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同軸雙聯(lián)電位器阻值大小的百分比 注 2： w0為角頻率測量值， wi為理論值， 2wf?? 由上表分析得：平均頻率穩(wěn)定度 [12] 10iww ?? ??，實際測量出的頻率與理論上計算出的頻率大小幾乎一樣，可調(diào)范圍是 20HZ～ 2 KHZ。 圖 正弦波停振過程 圖 頻率減小過程 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)兩個示波器顯示的波形上升時間和下降時間均小于 1us 且沒有平頂斜降； (4)兩個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）時間也輕微變化。 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)實現(xiàn)可調(diào)。點(diǎn)擊運(yùn)行按鈕觀察波形情況發(fā)現(xiàn)如下情況 [11]： (1)在相當(dāng)長時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)沒有振蕩波形出現(xiàn)； (2)慢慢調(diào)節(jié)電位器 R7 出現(xiàn)正弦波，剛開始波形不穩(wěn)定，幅度較??； (3)幅度開始增大，增大到一定程度不再增大而是穩(wěn)定在某一個數(shù)值； (4)同時調(diào)節(jié) R3， R4 發(fā)現(xiàn)示波器上頻率發(fā)生變化； (5)調(diào)節(jié) R7 發(fā)現(xiàn)波形幅度發(fā)生變化。 通過 Multisim 和虛擬儀器技術(shù)， PCB 設(shè)計工程師和電子學(xué)教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計和測試這樣一個完整的綜合設(shè)計流程。 Multisim 是加拿大圖像交互技術(shù)公司（ Interactive Image Technoligics 簡稱 IIT 公司 )推出的以 Windows 為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級的模擬 /數(shù)字電路板的設(shè)計工作。運(yùn)放選擇的是 uA741 通用型集成運(yùn)放， 考慮集成運(yùn)放本身的性質(zhì)以及穩(wěn)定，失真等因素取電位器 R5 的阻值大小為 5KΩ， 那么調(diào)節(jié)的大小即調(diào)節(jié)輸出幅值大小 。 圖 RC 橋式振蕩電路原理圖 20 為實現(xiàn)頻率 在 20HZ ～ 2KHZ 之間可 調(diào)， 可 根據(jù) 頻率計算公式 ：1211( ) ln 2Wf T R R R C?? ??聯(lián)立方程得求出可調(diào)電容 C 的范圍。6011 7 9 5 . 7 7 4 7 1 0 7 9 . 5 82 2 2 0 0 . 1 1 0R fC??? ? ? ? ?? ? ? －（ ）KΩ （ 3–2） 由上述式子得，選頻網(wǎng)絡(luò)中固定電阻取 R1=R2=，并且將阻值大小為 的同軸雙聯(lián)電位器 RW RW2分別與 R R C C2串并 聯(lián)，圖 幅度可調(diào)部分電路 19 實現(xiàn)頻率在規(guī)定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。 三 、 方案實現(xiàn) （一） RC 橋式振蕩電路 經(jīng)過適當(dāng)修改后的正弦振蕩電路原理圖如圖 所示。39。39。1 1 1 113l n l n l n 223CC CCCC TCC T CC CCVVVVT R C R C R CVVVV????? ? ??? （ 2–13） 39。2R TD。 （ 1）多諧振蕩器 將 555 定時器的 1Iv 和 2Iv 兩個輸入端連在一起 ， 作為信號輸入端可構(gòu)成施密特觸發(fā)器；將 555 定時器的 2Iv 端作為觸發(fā)信號的輸入端，并將由 TD 和R 組成的反相器輸出電壓 39。 當(dāng) 11IRv ?V 、 22IRv ?V 時， 1 1Cv ? 、 2 0Cv ? ，故觸發(fā)器被置成 1， Ov 為高電平，同時 TD 截止。只要在 DR 端加上低電平，輸出端 ov 便立即被置成低電平，不受其他輸入端狀態(tài)影響。 C1 和 C2 的參考電壓（電壓比較的基準(zhǔn)）VR1 和 VR2 由 VCC 經(jīng)三個 5kΩ電阻分壓給出。 它由兩個比較器 C C2，基本 RS 觸發(fā)器和集電極開路的放電三極管TD 三部分組成。 占空比 q— 脈沖寬度與脈沖周期的比值，亦即 wq t T＝ 。 脈沖幅度 Vm— 脈沖電壓的最大變化幅度。當(dāng)然，在采用整形的方法獲取矩形脈沖時，是以能夠找到頻率和幅度都符合要求的一種已有電壓信號為前提的。對于這部分負(fù)反饋電路可以選用 R1為正溫度系數(shù)的熱敏電阻，當(dāng) 0U 因某種原因增大時，流過 R1和 Rf 的電流增大，使 R1功耗增大，導(dǎo)致溫度升高，因而使熱敏電阻 R1阻值增大，從而使 .A 數(shù)值減小， 0U 隨之減?。划?dāng) 0U 因某種原因減小時，各物理量與上述變化相反，從而使輸出電壓穩(wěn)定。通過計算可以求出頻率特性和 f0。 可以想象，當(dāng)信號頻率從零逐漸變化到無窮大時， .fU 的相位將從 +90176。 ， 且 .fU趨近于零。 將電阻與電容串聯(lián)、電阻與電容并聯(lián)所組成的網(wǎng)絡(luò)稱為 RC 串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò) [7]，如圖 ： 通常取 R1=R2=R， C1=C2=C。 RC 型選頻網(wǎng)絡(luò)的的振蕩頻率 較低，一般在 1MHZ以下； LC 選頻網(wǎng)絡(luò)的振蕩頻率在 1MHZ以上；石英晶體選頻網(wǎng)絡(luò)可以等效成 LC 選頻網(wǎng)絡(luò)，其特點(diǎn)是振蕩頻率非常穩(wěn)定。 177。3V～ 177。 表 2– 1 uA741通用集成運(yùn)放技術(shù)參數(shù)符號 參數(shù) 條件 最小值 典型值 最大值 單位 VOS 輸入失調(diào)電壓 — — 2 6 mV IOS 輸入失調(diào)電流 — — 20 200 nA IB 輸入偏置電流 — — 80 500 nA RIN 輸入電阻 — — MΩ VIDR 差模輸入電壓范圍 — 177。150V ， mA791 集成運(yùn)放的輸出電流可達(dá) 1A。在普通的運(yùn)算放大器中 ,輸出電壓的最大值一般僅幾十伏 ， 輸出電流僅幾十毫安。2V ～ 177。高速型運(yùn)算放大器主要特點(diǎn)是具有高的轉(zhuǎn)換速率和寬的頻率響應(yīng)。 3低溫漂型運(yùn)算放大器 在精密儀器、弱信號檢測等自動控制儀表中 ,總是希望運(yùn)算放大器的失調(diào)電壓要小且不隨溫度的變化而變化。 2高阻型運(yùn)算放大器 這類集成運(yùn)算放大器的特點(diǎn)是差模輸入阻抗非常高 ， 輸入偏置電流非常小 ， 一般 rid（ 109~1012） W， IIB 為幾皮安到幾十皮安。 集成運(yùn)算放大器 按照參數(shù)可分為如下幾類 ： 1通用型運(yùn)算放大器 通用型運(yùn)算放大器就是以通用為目的而設(shè)計的。 集成運(yùn)算放大電路由輸入級、中間級、輸出級和偏置電路四部分組成，它有兩個輸入端，一個輸出端。除此之外，要使電路能產(chǎn)生正弦波振蕩還必須滿足下列條件： (a)放大電路要有合適的靜態(tài)工作點(diǎn)且動態(tài)信號必須能夠輸入、輸出和放大； (b)電路必須滿足正弦波振蕩的相位條件； (c)電路必須滿足正弦波振蕩的幅度條件。若等于 1 則滿足幅值平衡條件，電路可產(chǎn)生正弦振蕩，否則不能。判斷一個電路是否滿足相位平衡條件的方法是斷開反饋，在斷開處給放大 5 電路加頻率為 0f 的輸入電壓 .iU ，并給定瞬時極性，如圖 所示；然后以 .iU極性判斷輸出電壓 .0U 的極性，從而得到反饋電壓 .fU 的極性；若 .fU 與 .iU 極性相同，說明滿足相位平衡條件，電路可能產(chǎn)生正弦波振蕩 [5]，反之則不能。因此相位平衡條件又可寫為： 2Y Z F nn? ? ? ? ? ? ? ??? 取 整 數(shù) ） （ 2–4） 相位是頻率的函數(shù) [4]，在晶體管的特征頻率遠(yuǎn)大于振蕩頻率時，可近似認(rèn)為 Y? 與頻率無關(guān)，且數(shù)值很小。由它產(chǎn)生的正弦信號廣泛地應(yīng)用于量測、遙控、通信、自動控制、熱處理和超聲波電焊等加工設(shè)備中，同時也可作為模擬電子電路的測試、控制信號。 綜上所述：利用模擬電路基礎(chǔ)和數(shù)字電路基礎(chǔ)書本知識就可以生成正弦信號源和脈沖信號源。并且原理易懂，方便實用，波形輸出穩(wěn)定，可用于簡單電路的信號源輸入。 波形發(fā)生器是一種常用的測量儀器，廣泛用于科學(xué)研究、生產(chǎn)實踐和教學(xué)實踐等領(lǐng)域 。 (3)脈沖占空比： 2%～ 98%步進(jìn)可調(diào) 。 （一） 課題設(shè)計要 求 正弦波信號源 (1)信號頻率： 20Hz～ 2kHz 步進(jìn)調(diào)整 。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和測量技術(shù)的進(jìn)步，對信號源的要求越來越高 。 [關(guān)鍵詞 ]正弦信號 脈沖信號 RC 橋式振蕩 555 時基電路 Multisim 仿真 II ABSTRACT The supply oscillator is also called the signal generating device. It has a widespread application in the productive practice and the technical and pulse signal are the most monly used signals in electronic circ