畢業(yè)設(shè)計-函數(shù)信號發(fā)生器的仿真設(shè)計與研究-在線瀏覽
2025-02-05 19:48本頁面
【正文】 for sine wave, the related resistance capacitance can change occupies emptiespared wavform parameters, such as finally got better circuit using software simulation Multisim through software own oscilloscope observe the resulting waveform distortion analyzer, through research waveform distortion degree. Key word: Function signal generator ； Much harmonic oscillator ； Multisim 4 引言 函數(shù)信號發(fā)生器是指能產(chǎn)生某些特定的周期性時間函數(shù)波形信號的信號發(fā)生器，要求能夠長生形狀良好的方波，三角波，正弦波等波形，函數(shù)信號發(fā)生器在電路實驗和設(shè)備檢測中具有 十分廣泛的用途，常用于科研，生產(chǎn)。本次畢業(yè)設(shè)計旨在設(shè)計一函數(shù)信號發(fā)生器，并使用軟件進行電路仿真，要求電路簡單波形良好。本文介紹了 555 定時器的參數(shù)，工作原理，及利用 555 定時器聯(lián)接而成的多諧振蕩器，介紹了總電路的聯(lián)接方法及電路相關(guān)參數(shù)的設(shè)定，介紹了 Multisim 的使用方法及對本文 所介紹函數(shù)信號發(fā)生器的仿真情況。在設(shè)計完畢初步進行仿真之后，發(fā)現(xiàn)得到的波形存在較大失真，通過調(diào)節(jié)電路的電阻電容值，波形得以改善，最終得到了令人較為滿意的波形。 1 概述 函數(shù)信號發(fā)生器作用意義 凡是產(chǎn)生測試信號的儀器，統(tǒng)稱為信號源，也稱為信號發(fā)生器，它用于產(chǎn)生被測電路所需特定參數(shù)的電測試信號。函數(shù)信號發(fā)生器是指能產(chǎn)生某些特定的周期性時間函數(shù)波形信號的信號發(fā)生器，常用于科研，生產(chǎn)，維修和實驗中。函數(shù)信號發(fā)生器產(chǎn)生信號頻率的范圍可從幾個微赫到幾十兆赫。當要求進行系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性測量時，需使用振幅、頻率已知的正弦信號源。并且要求信號源輸出信號的參數(shù)，如頻率、波形、輸出電壓或功率等，能在一定范圍內(nèi)進行精確調(diào)整，有很好的穩(wěn)定性，有輸出指示。另外除供通信、儀表和自動控制系統(tǒng)測試用外 ，還廣泛用于其他 5 非電測量領(lǐng)域。失真度定義為信號中全部諧波分量的能量與基波能量之比的平方根值 , 如果負載與信號頻率無關(guān) , 則信號的失真度也可以定義為全部諧波電壓的有效值與基波電壓的有效值之比并以百分數(shù)表示 , 如公式（ 1）： C= (1) 公式 （ 1） 中 : C為失真度 。 P 1 為基波信號的功率 。 U 2～ U n 為諧波電壓有效值。 一般模擬式的失真度測量儀都采用基波剔除法，通過具有頻率選擇性的無源網(wǎng)絡(luò)（如：諧振電橋，文式電橋，雙 T 陷波網(wǎng)絡(luò)等）抑制基波，由總電壓有效值和抑制基波后的諧振電壓有效值計算出失真度。此類測量方法測量的最小頻率是 2Hz； 測量方法 失真測量 可以分為模擬法和數(shù)字化方法。基于模擬法的失真度測量儀由于前級電路有源器件的非線形，因此對 6 小信號的測量不夠準確?；ㄒ种品ǖ氖д娑葴y量儀采用基波抑制原理，通過具有頻率選擇性的無源網(wǎng)絡(luò)抑制基波，由總的電壓有效值和抑制基波后的諧波電壓有效值計算出失真度。 2）數(shù)字化方法 數(shù)字化方法是指先通過將信號數(shù)字化并送入計算機，在由計算機計算出失真度的測量方法。 失真度測量中的幾個問題 1） 測量方法或儀器的選擇 在實際測量中需要針對被測信號的頻率范圍、失真度的大小和測量環(huán)境的需求等因素 , 合理地選取測量方法或測量儀器 , 否則 , 將會造成過大的測量誤差或測量成本的升高。由于三角波、方波和鋸齒波為自然失真波 , 從理論上講由無窮多次諧波疊加而成 , 比任何人為合成的標準失真源更為合理和精確 , 所以以上三種波形常被用作失真度測量儀檢定的典型函數(shù) , 非常適合于大中量程的檢定。 3） 噪聲干擾引入的誤差影響 在失真度測量中 , 由硬件裝置內(nèi)部的干擾、噪聲 等引入的雜散干擾 , 以及失真度測量儀內(nèi)部所引起的附加失真度等因素的影響較小 , 一些性能較好的失真度測量儀中這些影響可以小到 (1～ 5) 10 4量級。 2 電路原理及主要元器件介紹 電路原理 本次設(shè)計采用 555 定時器組成 多諧 振蕩器 ，在接通電源后自行產(chǎn)生矩形波，通過積分電路將矩形波轉(zhuǎn)變?yōu)槿遣?，再?jīng)積分網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)檎也ā? 7 積分 電路 積分電路 圖 1 波形轉(zhuǎn)換示意圖 555 芯片介紹 555 定時器是一種集模擬、數(shù)字于一體的中規(guī)模集成電路，可以將輸入的模擬信號變化為一定的數(shù)字信號輸出，因而廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)實踐的各個領(lǐng)域。 555 定時器的內(nèi)部電路由分壓器、電壓比較器 C1和 C由兩個與非門 G1和G2組成的基本 RS觸發(fā)器（低電平觸發(fā)）、放電三極管 T 以及輸出反相緩沖器 G3組成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 如圖 2 所示。 Vi2（ TR ）：低電平觸發(fā)端，簡稱低觸發(fā)端，標志為 TR 。 VO：輸出端。 Rd ：復(fù)位端。 多諧振蕩器 方波 三角波 正弦波 8 Rd 是復(fù)位端，低電平有效。 分析 555 定時器的內(nèi)部電路圖可知：在 555 定時器的 VCC端和地之間加上電壓，并讓 VCO懸空， 則比較器 C1的同相輸入端接參考電壓 32 VCC，比較器 C2反相輸入端接參考電壓 31 VCC ，為了學(xué)習(xí)方便，我們規(guī)定： 當 TH 端的電壓 32 VCC時，寫為 VTH=1，當 TH 端的電壓 32 VCC時，寫為 VTH=0。 1)低觸發(fā) ：當輸入電壓 Vi231 VCC 且 Vi1 32 VCC時， VTR=0
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