简单信号发生器课程设计电子电路课程设计.doc

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1、一、 课程设计目的1. 增进学生对电子元器件的认识，加深对电子技术概念及理论方法的理解和运用。2. 使学生掌握电子技术中简单信号发生器的设计。3. 使学生了解和掌握一般电子线路的设计方法、过程及结论，为以后的设计打下良好的基础。 二、 课程设计题目简单信号发生器课程设计三、 课程设计内容.电路整体框图Vo3Vo2Vo1积分器过零比较器RC正弦波振荡器 12V直流稳压电源该电路采用12V直流稳压电源供电。RC正弦波振荡器经过起振和稳幅后在输出正弦波信号，经过过零比较器之后在输出方波信号，最后经过积分器后在输出三角波信号。.各部分工作原理（一）.RC正弦波振荡电路原理图 1-1RC文氏电桥振荡器电

2、路图如图 1-1 所示。该电路由两部分组成，即选频网络和放大电路。由RC串并联网络组成，同时兼作正反馈网络。为由集成运放所组成的电压串联负反馈放大电路，取其输入阻抗高和输出阻抗低的特点。中D1、D2的作用是有利于RC文氏振荡器的起振和稳幅。当Vo1幅值很小时，二极管D1、D2开路，等效电阻Rf大，Auf=（R1+R2）/R1较大，有利于起振；当Vo1幅值较大时，二极管D1、D2导通，Rf减小，Auf随之下降，Vo1幅值趋于稳定。RC串并联选频网络的选频特性对于图 1-1 所示的RC串并联选频网络，其反馈系数为 由此可得RC串并联选频网络幅频响应及相频响应 当 时，幅频响应的幅值最大，即 ，相频

3、响应 的相位角为零，即 。这就说明，当 时，输出电压的幅值最大（当输入电压的幅值一定，频率可调时），并且输出电压是输入电压的1/3，同时输出电压与输入电压同相。电路振荡的频率为 。正弦波振荡电路的振荡条件+基本放大电路反馈网络图 1-2 正反馈放大电路方框图12图 1-3 正弦波振荡电路方框图由图可知，如放大电路的输入端（1端）外接一定频率、一定幅度的正弦波信号 ，经过基本放大电路和反馈网络所构成的环路传输后，在反馈网络的输出端（2端）得到反馈信号 ，如果 和 在大小和相位上都一致，那么就可以除去外接信号 ，而将1、2两端链接起来（如 图 1-3 中的虚线所示）而形成闭环系统，其输出端可能继续

4、维持与开环时一样的输出信号。由于 ，则 在上式中，设 ， ，得 即 （振幅平衡条件） （相位平衡条件）振幅平衡条件和相位平衡条件是正弦波振荡电路产生持续振荡的两个条件。欲使振荡电路能够自行建立振荡，则必须满足 的条件。 不能振荡； 不能起振；若无稳幅措施， ，则虽能振荡，但输出波形将失真。一般应取 略大于1，起振后采取稳幅措施是电路达到 ，产生振幅稳定、几乎不失真的正弦波。（二）.过零比较器原理图 1-4 过零比较器电路比较器是一种用来比较输入信号和参考电压的电路。输入信号运放的同相端，参考电压加于运放的反向端，电路工作在开环状态，电路增益比较大，电路工作在非线性区。若参考电压，这种比较器成为

5、过零比较器，如图 1-4所示。此时，输入信号时，运放处于正饱和状态，输出信号；输入信号时，运放处于负饱和状态，输出信号。（三）.积分器原理图 1-5 积分器电路反向积分器中，由虚断有：；由虚短有：；则 得 当输入信号 为幅度U的阶跃电压时，则有 （四） .12V直流稳压电源原理图 1-6 12V直流稳压电源电路12V直流稳压电源由两个12V直流稳压电源组成，如图 1-6 所示。单个12V直流稳压电源由以下几个部分组成，各部分的作用如下：（1） 整流与滤波电路外接交流电压通过电源变压器成为符合要求的交流电压，然后通过整流电路将该交流电压变换成脉动直流电压。脉动直流电压除了所需要的直流成分外，还包

6、括交流成分。其输入电压与输出电压的关系为（有效值）。经过滤波电路时，可将大部分交流成分滤去，从而波形变得比较平滑，其输入电压、输出电压之间的关系为，空载时为。（2）并联稳压电路由整流与滤波电路输出的直流电压稳定性较差，其不稳定因素有两个：一是交流电网的变化；二是整流电路由很大的内阻，当负载变化时，电流流经内阻会有很大的压降变化，这是输出电压随之有较大变化。采用稳压电路后输出电压的稳定性将大为改善，同时其波形也更为平滑。.具体设计图 1-7 简易信号发生器电路简易信号发生器电路如图 1-7 所示，主要由正弦波-方波-三角波 信号产生电路和12V直流稳压电源两部分组成。12V直流稳压电源作为简易信

7、号发生器的工作电源。正弦波-方波-三角波信号产生电路由可调RC正弦波振荡器、过零比较器和积分器组成。可调RC正弦波振荡器是在RC正弦波振荡器的基础上，将RC串并联选频网络中的定值电阻R换成100k的可调电阻，通过同步地调节可调电阻（和）达到调节正弦波频率的目的（），经测试，该建议信号发生器能产生频率范围为300HZ3KHZ左右的稳定信号。通过调节改变负反馈强弱（即大小）达到调节正弦波幅度的目的，正弦波的幅度调节范围为1.373V8.169V。在该电路中，处输出正弦波信号，处输出方波信号，处输出三角波信号。.Multisim仿真结果分析频率调节范围实验数据RC串并联选频网络可调电阻（和）/K12

8、345678频率/HZ3386169311288466775644834239101112376339308282正弦波幅度调节范围实验数据负反馈调节/K23242526272829幅度/V1.3731.9282.5103.2284.2085.6788.169正弦波波形记录方波信号波形记录三角波信号波形记录四、 收获与体会在简单信号发生器课程设计中，电路设计及结果分析主要基于Multisim软件得到的。通过这次简单信号发生器课程设计，我对功率放大器的使用有了更加全面的认识，并且进一步将模拟电路的部分知识应用到实践中，在实践中检验了所学知识的价值。同时，我也掌握了Multisim软件的基本使用，为我以后的电路设计及结果分析打下了坚实的基础。我深刻地认识到，知识重在相互联系和运用。例如，在一个简单的RC正弦波振荡电路中，就涉及到幅频响应、相频响应、放大电路等知识，若是不能将各方面的知识联系运用起来，那就不可能完成一个课题。五、 参考文献1 张双德, 胡淑均. 电路域电子技术实验及测试M. 世界图书出版广东有限公司, 2012:220-224,232-234.2 康华光. 电子技术基础模拟部分（第五版）M. 高等教育出版社, 2006:434-441,454-455.