【正文】 器件層出不窮，開發(fā)新款式函數(shù)信號發(fā)生器，器件的可選擇性大幅增加，例如 ICL8038 就是一種技術(shù)上很成熟的可以產(chǎn)生正弦波、方波、三角波的主芯片。 第二 章 方案選擇 〖方案一〗 由文氏電橋產(chǎn)生正弦振蕩，然后通過比較器得到方波，方波積分可得三角波。但是對于三角波的產(chǎn)生則有一定的麻煩，因為題目要求有 1000 倍的頻率覆蓋系數(shù)，畢業(yè)論文 4 顯然對于 1000 倍的頻率變化會有積分時間 dt的 1000 倍變化從而導(dǎo)致輸出電壓振幅的 1000 倍變化。幅度穩(wěn)定性難以達到要求。 ② 〖方案二〗 利用 ICL8038 芯片構(gòu)成 8038 集成函數(shù)發(fā)生器。由于外接電容 C 的充、放電電流由兩個電流源控制，所以電容 C 兩端電壓 uc的變化與時間成線形關(guān)系，從而可以獲得理想的三角波輸出。另外還可以將三角波通過觸發(fā)器變成方波輸出。 綜合上述分析，我們采用了第二種方案來產(chǎn)生信號。電路形式可以采用由運放及分離元件構(gòu)成；也可以采用單片集成函數(shù)發(fā)生器。 函數(shù)信號發(fā) 生器是是由基礎(chǔ)的非正弦信號發(fā)生電路和正弦波形發(fā)生電路組合畢業(yè)論文 5 而成。 方波發(fā)生器 ： 如圖 321用運算放大器滯回比較器和 fR 、 C積分電路組成的，輸出電壓經(jīng) fR 、C反饋到運放的反相輸出端，因此積分電路起延遲和負(fù)反饋作用。 式中，)( 21 2RR RF ??。在 PN uu ? 以前， ZO Uu ? 保持不變。 ZO Uu ?? 時， ZP FUu ?? ，同時 ZO Uu ?? 通過 fR 向 C 充電，使運放反相輸入端電壓 CN uu ? 由零逐漸上升。在 2tt?時刻， Nu 下降 到略低于 Pu ， Ou 由低電平跳到高電平，即變?yōu)?ZU ，又回到原始狀態(tài)。 根據(jù)上邊的分析，可以畫出 Cu 與 Ou 的波形如 下 圖 所示： 畢業(yè)論文 6 圖 322 由波形可知， Cu 從 1t 時刻的 ZZZ FURRUR ?? )( 21 下降到 2t 時刻的 ZFU? ，再上升到 3t 時刻的 ZFU ，所需的時間就是一個振蕩周期 OT 在 1t 到 2t 這段時間，Cu 的變化規(guī)律是簡單 RC 電路充放電規(guī)律，其常數(shù)為 CRf ，初始值為 ZFU （ 1t時刻），終了值為 ZU? （ t→ ∞ ），故 CRttZZZC feUFUUu /)( 1)]([ ??????? 在 2tt? 時， ZC FUu ?? ，代入上式后可求得 )21ln (11ln 1 212 RRCRFFCRtt ff ?????? 同樣可求得 )21l n (121223 RRCRtttt f ????? 由于高低電平所占的時間相等，故 Ou 是方波。三角波信號發(fā)生器的電路組成如圖 323 所示。該電路的工作原理是：方波信號發(fā)生器輸出的方波。信號輸入積分電路，在積分電路的輸出端得到三角波信號。該電路的工作波形圖如圖 333所示。此 時電容被充電，顯然 于是 Ou 線性下降， 1Pu 也下降，直到 1tt? 時， 1Pu 略低于 )0( 11 ?NN uu ，即 1pu 略低于零時， 1Ou 從 ZU 突跳到 ZU? ，同時 1Pu 也跳變到更低的值（比零低的多）。直到 2tt? 時， 1Pu 略大于零， 1Ou 從 ZU? 突跳到 ZU 。 則根據(jù)分析可以畫出 1Ou 和 Ou 的波形，如圖 334 所示。 Ou 之所以為三角波，是由于電 容充放電的時間常數(shù)相等，積分電路輸出電壓 Ou 上升和下降的幅度和時間相等，上升和下降的斜率的絕對值也相等。由于 212 Ttt ?? ，而當(dāng) 21 ttt ?? 時，有 )( 1421 ttCRUURRu ZZO ???? 則 ZZZO URRttCRUURRtu 12124212 )()( ????? 故 24112 4)(2 R CRRttT ??? 則可以在調(diào)整三角波電路時，應(yīng)先調(diào)整 1R 或 2R ,使其峰值達到所需要的值，然后再調(diào)整 4R 或 C，使頻率 Tf 10 ? 能滿足要求。 ② 圖 中 文氏電橋振蕩器的起振條件為 3?vA ，即要求放大器的電壓 增益大于等于 3，略大于 3 的原因是由于電路中的各種損耗，致使幅度下降而給予補償。 圖 343 畢業(yè)論文 11 第四章 穩(wěn)壓電源 直流穩(wěn)壓電源設(shè)計思路 （ 1）電網(wǎng)供電電壓交流 220V(有效值 )50Hz，要獲得低壓直流輸出，首先必須采用電源變壓器將電網(wǎng)電壓降低獲得所需要交流電壓。 （ 3）脈動大的直流電壓須經(jīng)過濾波電路變成平滑，脈動小的直流電，即將交流成份濾掉，保留其直流成份。 直流穩(wěn)壓電源原理 直流穩(wěn)壓電源是一種將 220V 工頻交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓輸出的直流電壓的裝置，它需要變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個環(huán)節(jié)才能完成，見圖 41 圖 41 直流穩(wěn)壓電源方框圖 其中： （ 1）電源變壓器：是降壓變壓器，它將電網(wǎng) 220V 交流電壓變換成符合需要的交流電壓，并送給整流電路，變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定。 （ 4）穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓電路的功能是使輸出的直流電壓穩(wěn)定，不隨交流電網(wǎng)電壓和負(fù)載的變化而變化。 在 u2 的正半周內(nèi)，二極管 D D2 導(dǎo)通， D D4 截止； u2 的負(fù)半周內(nèi)， D D4 導(dǎo)通， D D2 截止。電路的輸出波形如圖4 所示。電路中的每只二極管承受的最大反向電壓為 22U (U2是變壓器副邊電壓有效值 )。 選擇電容濾波電路后，直流輸出電壓： Uo1=(～ )U2，直流輸出電流： （ I2是變壓器副邊電流的有效值。 總體原理電路見圖 44 圖 44 穩(wěn)壓電路原理圖 t?0 ? ?2 ?3 ?422Ut?0 ? ?2 ?3 ?4ou22U圖 42整流電路 圖 43 輸 出波形圖 121 of II ?? ?2~ 21 IIo ?畢業(yè)論文 13 設(shè)計方法簡介 根據(jù)設(shè)計所要求的性能指標(biāo)，選擇集成三端穩(wěn)壓器。 可調(diào)式集成穩(wěn)壓器，常見 的 主要有 CW31 CW33 LM31 LM337。穩(wěn)壓內(nèi)部含有過流、過熱保護電路，具有安全可靠，性能優(yōu)良 、不易損壞、使用方便等優(yōu)點。 LM317 系列和 LM337 系列的引腳功能相同，管腳圖和典型電路如圖 45 和圖 46。 圖中加入了二極管 D，用于防止輸出端短路時 10181。 LM317 其特性參數(shù)： 輸出電壓可調(diào)范圍： ～ 37V 輸出負(fù)載電流： 輸入與輸出 工作壓差Δ U=UiUo： 3～ 40V 能滿足設(shè)計要求 ,故選用 LM317 組成穩(wěn)壓電路。 1）求 Δ Ui: 根據(jù)穩(wěn)壓電路的的穩(wěn)壓系數(shù)的定義： 設(shè)計要求 Δ Uo≤ 15mV ， SV≤ Uo=+3V～ +9V Ui=14V 代入上式，則可求得 Δ Ui 2）濾波電容 C 設(shè)定 Io=Iomax=， t= ioUtIC ??iiooVUUUUS ???畢業(yè)論文 15 則可求得 C。 第五章 振蕩電路 RC 振蕩器的設(shè)計 RC 振蕩器的設(shè)計，就是根據(jù)所給出的指標(biāo)要求，選擇電路的結(jié)構(gòu)形式，計算和確定電 路中各元件的參數(shù)，使它們在所要求的頻率范圍內(nèi)滿足振蕩的條件，使電路產(chǎn)生滿足指標(biāo)要求的正弦波形。 2． 計算和確定電路中的元件 參數(shù)。 設(shè)計舉例：設(shè)計一個振蕩頻率 為 800Hz 的 RC（文氏電橋）正弦波 振蕩器。 1． 計算和確定電路中的元件參數(shù)。 )( 12 1 40 sfRC ??????? ? （ 2）確定 R、 C 的值 畢業(yè)論文 16 為了使選頻網(wǎng)絡(luò)的特性不受運算放大器輸入電阻和輸出電阻的影響。其中： Ri（幾百 kΩ 以上）為運算放大器同相端的輸入電阻。 因此，初選 R=20kΩ，則： uFFC 73 4 ?????? ?? （ 3）確定 R3和 Rf(在圖 1 中 Rf=R4+Rw+rd//R5)的值。以保證電路能起振和減小波形失真。由Rf= R=R3//Rf可求出： R3= R = ????? 33 取標(biāo)稱值 : R3=30k ? 所以 :Rf== 31030?? ?=63k?. 為了達到最好效果 , Rf與 R3的值還需通過實驗調(diào)整后確定。 穩(wěn)幅電路由 R5和兩個接法相反的二極管 D D2并聯(lián)而成，如圖 1 所示。而且二極管 D D2的特性必須一致，以保證輸出波形的正負(fù)半周對稱。 （ R5一般取幾千歐，在本例中取 R5=2k?。 R5確定后，可按下式求出 R2。 （ 6）選擇運放的型號 選擇的運放，