电子设计大赛单元模块之信号产生以及处理电路word版
全国大学生电子设计竞赛信号调理电路
◦ 一般会比电源电压窄1V~几V ◦ 输入轨到轨运放(Rail-to-rail input,RRI),输入可接 近电源电压,或略超过电源电压(0.1V一般)
共模抑制比(Common-mode rejection ratio, CMRR):差模电压增益与共模电压增益的比值, 用dB表示
Av趋近于∞ Ri趋近于∞ Ro趋近于0 虚短:v+=v虚断:i+=i-=0
分析运放常用的条件
反相放大器
类型:电压并联负反馈
因 v v 则 v 0 则 i1 if 因 i 0 由图
v v vs i1 s R1 R1
vs+ -
if
Rf
i1
精密运放 高速运放 差分放大 仪表放大器 电流反馈型运算放大器(CFB) 比较器
R2 (V 2 V 1) R1 适用于正负噪音相当的场合 Vout
AD8276
三运放搭建仪表放大器原理图 =两个同相放大器+一个增益固定(为1)的差分放 大器 集成仪表放大器:INA128(TI)、AD521、 AD620 仅需添加少量的电阻,即可实现
◦ AD602、AD603 ◦ VCA810、VCA822等
利用VGA实现AGC功能
◦ 通信接收机中的应用
避免自激
直流特性差、适合放大高频交流信号、带宽不因频 率增加而减小、反馈电阻需恒定(一般比较小,参 照datasheet) Rf决定-3db带宽,稳定性受Rf影响 压摆率高,几千V/us 常用型号:OPA695(1400MHz、4300V/us)、 AD8009(700MHz、5500V/us)等 选仪器仪表、放大器类题的同学注意此类运放,一 些使用方法和常规运放不一样
信号产生电路-11页文档资料
第七章信号产生电路第一节学习要求第二节正弦波振荡器的振荡条件第三节 RC正弦波振荡器第四节 LC正弦波振荡器第一节学习要求1、掌握产生正弦波振荡的相位平衡条件和幅值平衡条件及相位平衡条件的判断方法。
2、掌握文氏桥振荡器的电路形式、起振条件、振荡频率的估算;熟悉电感三点式、电容三点式等LC振荡的组成原则,会估算其振荡频率。
3、了解石英晶体振荡器的特点和频率稳定的原理。
学习重点:振荡条件的判断和振荡频率的计算学习难点:振荡条件的判别返回第二节正弦波振荡器的振荡条件从结构上看,正弦波振荡电路就是一个没有输入信号的带选频网络的正反馈放大器。
图9.1(a)表示接成正反馈时,因此有放大电路在输入信号时的方框图。
可改画成图9.1(b)所示。
由图可知,若在放大器的输入端(1端)外接一定频率、一定幅度的正弦波信号经过基本放大器和反馈网络构成的环路传输后,在反馈网络的输出端(2端) ,得到反馈信号与在大小和相位上都一致,那么就可以去除外接信号,而将(1)、(2)两端连接在一起(如图中的虚线所示)而形成闭环系统,其输出端可能继续维持与开环时一样的输出信号。
这样由于便有或正弦波振荡器的振荡条件为:幅度平衡条件:,相位平衡条件:讨论1、如果反馈电压和放大器输入电压幅度相等而相位不同,那么,经放大后,反馈的每一个循环将会使输出电压较前一次的相位提前或推迟一些,振荡周期就会一次比一次缩短或延长,所以始终得不到固定的振荡频率,只能得杂乱无章的信号输出。
讨论2、如果反馈电压和输入电压的相位相同, 而振幅不等,就会出现两种情况:1.|V f|<|V a|,即使电路中产生了振荡,但每经过一轮放大反馈的循环,|V o|的振幅就会减小一些,最终振荡消失。
2.|V f|>|V i|,每经过一个循环, |V o|的振幅就会增大一些,电路中产生增幅振荡,最终由于器件进入非线性区而出现失真。
讨论3、若反馈电压和输入电压不仅幅度相等,而且相位相同,则放大器在没有外加输入信号的情况下,也能维持有等幅的输出电压。
信号处置和信号产生电路
Rf 不能太大,不然 正弦波将变成方波
采用非线性元件 热敏元件 该热敏电阻具有负温度系数,若热敏
热敏电阻旳作用
电阻具有正温度系数,应接在何处?
•
VO
•
IO
Rf 功耗
Rf 温度
Rf 阻值
AV
AV = 3
AV FV = 1 稳幅
4. 稳幅措施
采用非线性元件 二极管
起振时
AV
=1+
R2 + R3 R1
第9章 信号产生电路
9.1 正弦波振荡电路旳振荡条件 9.2 RC正弦波振荡电路 9.3 LC正弦波振荡电路 9.4 非正弦信号产生电路 9.5 集成函数发生器简介
引言
信号产生电路 (振荡器—Oscillators)
分类: 正弦波振荡:
RC 振荡器(1 kHz ~ 数百 kHz) LC 振荡器(几百 kHz 以上) 石英晶体振荡器(频率稳定度高)
(1). 电路构造 (2). 相位平衡条件 (3). 幅值平衡条件
经过选择高增益旳场效应管和调 整变压器旳匝数比,能够满足 A F 1 使电路能够起振。
(4). 稳幅 FET或BJT进入非线性区,波形出
现失真,从而幅值不再增长,到达稳幅目旳。
(5). 选频 虽然波形出现了失真,但因为LC谐振电路旳Q值很高,选
使振幅平衡条件从 AF 回1到 AF = 1 。
2. 起振和稳幅
“噪声中,满足相位平衡条件旳某一频率0旳噪声信号被
放大,成为振荡电路旳输出信号。”
怎样做到:
为了取得单一频率旳正弦波输出,应该有选频网络, 选频网络(就是滤波器)往往和正反馈网络或放大电路合
而为一。选频网络由R、C 和L、C 等电抗性元件构成。
信号产生电路及处理方法
2)高通滤波电路(HPF) )高通滤波电路( ) 其幅频响应如图所示, 其幅频响应如图所示 , 由图可知, 由图可知 , 在 0<ω<ωL ω ω 范围内的频率为阻带, 范围内的频率为阻带 , 高于ω 为通带, 高于 ω L 为通带 , 理论 上 , 其 BW= ∞ , 但实 = 际上 , 受有源器件带 宽的影响 , 高通滤波 电路的带宽也是有限 的。
(ω) -传递函数的相角
通常用幅频响应来表征一个滤波电路的特性。 通常用幅频响应来表征一个滤波电路的特性。
4.滤波电路的分类 .
对于幅频响应, 对于幅频响应,通常把能够通过的信号频率范围定义 为通带,把受阻或衰减的信号频率范围称为阻带, 为通带,把受阻或衰减的信号频率范围称为阻带,通 带和阻带的界限频率叫做截止频率。 带和阻带的界限频率叫做截止频率。 理想滤波电路在通带内应具有零衰减的幅频响应和线 性的相位响应, 而在阻带具有无限大的幅度衰减。 性的相位响应 , 而在阻带具有无限大的幅度衰减 。 按 照通带和阻带的相互位置不同, 照通带和阻带的相互位置不同 , 滤波电路通常可分为 以下几类: 以下几类:
4)带阻滤波电路(BEF) )带阻滤波电路( ) 其幅频响应如图所示 , 由图可知,它有两个 通带:0<ω<ωH和 及一个阻带: ω>ωL , 及一个阻带 : ω ω H <ω <ω L , 因此它的 ω ω 功能是衰减ω 功能是衰减 ωL 到 ωH间 的信号。 的信号。
5)全通滤波电路(APF) )全通滤波电路( ) 其幅频响应如图所示, 其幅频响应如图所示, 由图可知, 由图可知,它的通带 是从零到无穷大。 是从零到无穷大。
4.1 滤波电路的基本概念及分类
3.滤波电路的一般结构 .
电子设计大赛简易信号发生器设计总结报告
电子设计大赛简易信号发生器设计总结报告团队信息团队名称:创新电子团队成员:[成员1],[成员2],[成员3]指导老师:[指导老师姓名]设计时间:2024年4月1日至2024年5月30日一、项目背景与目标随着电子技术的快速发展,信号发生器在电子实验与教学中扮演着重要角色。
本次电子设计大赛,我们团队设计并制作了一个简易信号发生器,旨在通过实践加深对电子电路设计的理解,并提升动手能力。
二、设计目标功能要求:能够产生正弦波、方波和三角波等基本信号。
性能指标:频率范围1Hz至1MHz,波形失真度小于5%。
成本控制:在保证性能的前提下,尽量降低成本。
三、设计方案1. 电路设计振荡器:采用555定时器设计多谐振荡器,产生方波信号。
波形转换:通过RC滤波电路,将方波转换为正弦波。
频率控制:使用可变电阻调整振荡频率。
2. 电源设计电源模块:采用稳定的直流电源供电。
3. 信号输出输出接口:设计标准BNC接口,方便与其他设备连接。
4. 人机交互控制面板:设计简洁直观的控制面板,包括频率调节旋钮和波形选择开关。
四、制作过程1. 电路搭建按照设计方案,使用面包板搭建电路,进行初步测试。
2. 电路调试对振荡器频率进行调试,确保波形稳定。
调整RC滤波电路参数,优化正弦波波形。
3. 封装设计设计电路板封装,提高电路的稳定性和可靠性。
4. 功能测试对信号发生器进行全面的功能测试,包括频率范围、波形失真度等。
五、测试结果频率测试:信号发生器能够稳定输出1Hz至1MHz的信号,满足设计要求。
波形测试:正弦波、方波和三角波波形清晰,失真度小于5%。
稳定性测试:长时间工作后,信号发生器性能稳定,无明显漂移。
六、问题与解决问题一:初期设计中,方波信号的上升沿和下降沿不够陡峭。
解决:优化电路参数,增加电容值,改善了波形质量。
问题二:在高频信号输出时,出现信号失真。
解决:调整滤波电路设计,优化信号传输路径,降低了失真。
七、总结与展望通过本次设计大赛,我们团队不仅提升了电子设计和调试的能力,也加深了对信号发生器工作原理的理解。
全国大学生电子设计大赛实验报告
瓷片电容
1500PF 2700PF 3000PF
3个
参考文献
[1]余孟尝数字电子技术基础。三版。北京:高等教育出版社,1998
[2]清华大学电子电子教研组杨素行主编。模拟电子技术基础。北京:高等教育出版社。2001
[3]倪叶杰常熟理工学院文摘。江苏:常数大学教育出版社。1997
图2利用基波和3次谐波合成的近似方波
2方案设计
2.1系统分析及整体方案
方波信号由基波成分和若干个谐波成分构成,即 ,本作品根据这一理论原理制作而成。
主要思路上是产生分别产生10K 30K的方波,然后分别通过滤波器提取出它的基波,然后再通过加法器生成方波。
总体设计框图
系统框图如图所示,由电源模块,分频、滤波和移相及正弦波生成模块,正弦波模块和显示模块构成。
关键词:方波信号,滤波器,正弦波信号,滤波,移相,合成
1作品简介
1.1设计目标
设计制作一个电路,能够产生多个不同频率的正弦信号,利用傅里叶原理产生以10KHz为基波,以奇次谐波为辅助谐波的信号,并将这些信号再合成为近似方波和其他信号。电路示意图如图1所示:
图1信号波形合成电路示意图
1.2要求及指标
1.2.1基本要求
材料清单
名称
型号
数量
说明
万能版
1个
集成芯片
NE555P
1个
集成芯片
HD74LSOOP
3个
集成芯片
SN74LS161AN
3个
集成芯片
TL084CN
1个
集成芯片
TL081CP
2个
二极管
1N4148
2个
可控电阻
900Ω1kΩ
2个
“TI杯”电子设计竞赛—信号波形合成实验电路—论文(设计报告最终版)
信号波形合成实验电路摘要:本系统利用TI公司MSP430F148处理器产生150KHZ的方波经由计数器74LS161构成的分频电路分频得到频率为10KHZ、30KHZ、50KHZ的方波再经RLC 波形变换电路和运放LF353构成的放大电路输出频率分别为10kHz、30kHz和50KHZ的正弦波信号,最后通过稳幅移相电路、加法器电路合成一个近似方波,波形幅度为5V的信号实现了信号波形的合成。
系统外加以MSP430F148为核心的显示电路可以即时显示信号在各时间段的幅度,精确度达到千分之一。
本系统合理地将模拟电路和数字电路相结合完成了基本部分和部分发挥部分的要求。
关键词:波形变换分频移相加法器 MSP430一、系统方案论证经过仔细分析我们认为此次信号波形合成实验电路可以由方波发生器模块、分频模块、波形变换模块、信号放大模块、稳幅移相模块、加法器模块、数显模块等构成。
方案论证与选择(1)方波发生器电路方案论证与选择方案一:采用由NE555组成的或其它由门电路构成的方波发生电路。
这些电路外围电路较少设计比较简单,但是输出信号频率很难调到某一固定值而且受环境影响明显。
本系统中要求有固定的方波(150KHZ),固此方案不被我们采纳。
方案二:由运算放大器构成的信号发生电路。
此方案具有模拟电路的不确定性的缺点且系统较复杂。
所以在本系统中也不采用。
方案三:由单片机输出固定频率方波。
这种方案得到的方波频率稳定几乎不受外部环境影响,且由于本系统的数显模块需要用到单片机,用单片机输出固定频率方波不会增加任何外围电路只需增加程序,充分利用了电路已有资源。
此方案有效、稳定、经济。
固本系统的方波发生器模块采用此方案。
(2)分频电路方案论证采用同步计数器74161构成分频电路。
(3)波形变换电路方案论证与选择。
方案一:用由运算放大器构成的方波变正弦波电路。
该方案采用波形变换的方法用运算放大器构成的波形变换电路将方波先变换为三角波再用类似的方法将三角波变换为正弦波,从而实现将方波变为正弦波的目的。
7信号的产生与处理电路
+Uo(sat)
uo
UR u i
O
–Uo(sat)
+Uo(sat)
电压传输特性 uo
UR
O
–Uo(sat)
ui
ui
输入信号接在反相端
+ ui + UR R2 – –
R1
– + +
UR O
t1 t2
t
输入信号接在同相端 –Uo (sat) R1 uo – + + +Uo(sat) + + uo UR + O ui R2 – – – –Uo(sat)
– –
R E2
T2
+ +C
+ +
3
CE
RC网络正反馈,RF、RE1组成负反馈,调整到合 21 适的参数则可产生振荡。
7.1.4 LC 振荡电路
1 .变压器反馈式振荡电路 2 .三点式振荡电路
LC振荡电路的选频电路由电感和电容构 成,可以产生高频振荡。由于高频运放价 格较高,所以一般用分立元件组成放大电 路。本节只对 LC振荡电路做一简单介绍, 重点掌握相位条件的判别。
2. 滞回比较器 R1 – + -+ + ui R2 – RF
上门限电压 U'+ :
10
振荡建立过程
uo
uo3 uo2
uf ~ ui
uo ~ ui
(ui1为初始电冲击)
uo1
ui1
ui2
ui3
ui
11
7. 1.2 正弦波振荡电路的组成
通常一个完整的正弦波振荡器由以下四个部分组成:
电子设计大赛单元模块之信号产生以及处理电路.doc
3.3信号产生电路在各种电子设计制作过程中,需要产生各种波形,如矩形波,正弦波,三角波,单脉冲波等。
产生的方法主要利用运算放大器或专用模拟集成电路,配以少量的外接元件可以构成各种类型的信号发生器。
信号发生器又可分为正弦波发生器(又称为张弛振荡器)和非正弦波发生器两大类。
由模拟集成电路构成的正弦波发生器,其工作频率多是1MHz 以下,其电路通常由工作于线性状态的运算放大器和外接移相选频网络构成。
选用不同的移相选频网络便构成不同类型的正弦波发生器。
非正弦波发生器通常由运放构成的滞回比较器(又称施密特触发器)和有源或无源积分电路构成。
不同形式的积分电路便构成各种不同类型的非正弦波发生器,如方波发生器、三角波发生器、锯齿波发生器、单稳态及双稳态触发脉冲发生器及阶梯波发生器等。
此外,用模拟集成电路构成的信号发生器均需附设非线性稳幅或限幅电路,以确保信号发生器产生信号的频率及幅度的高稳定度。
下面以具体电路举例简要说明。
3.3.1. 分立模拟电路构成矩形波产生电路由运算放大器组成的矩形波产生电路如电路图3.3.1所示,图中参数R1,R2,R3可根据具体应用情况调整,而振荡频率取决于R ,C 的大小。
频率计算公式为RCf 39.11。
图3.3.1 由运算放大器组成的矩形波产生电路123U1A7400456U1B74008910U1C7400111213U1D7400CR大器输出级集电极开路的负载。
图3.3.4 由555电路组成的矩形波产生电路图3.3.4电路采用555组成占空比可调的方波发生器。
A 、P 间的电阻为AP R ,P 、B 间的电阻记为R BP ,则充电时间为0.693R AP C 1,放电时间为0.693R BP C 1,占空比D 和频率f 为:BPAP AP R R R D += 1)(44.1C R R f PB AP +=3.3.2.正弦波产生电路图3.3.5这是一个桥T 型RC 振荡器,电路中C C C ==21,振荡频率CR f m π210=,221R R R m +=。
第7章信号产生电路资料精品文档
V cc
R b1
Rc
Cb
石 英 晶体
R b2 R e
C1
C2
Ce
7.5 方波发生器
一.电压比较器
电压比较器是集成运放的应用电路之一,它 是将一个模拟电压信号与一参考电压相比较,输 出一定的高低电平。
运放组成的电路处于非线性状态,输出与 输入的关系uo=f(ui)是非线性关系。
1. 过零比较器: (门限电平=0)
3. 石英晶体的谐振频率 (1)串联谐振
u
C
Co
L
R
u
石英晶体的等效电路
串联谐振频率
1
fs = 2p LC
谐振时晶体等效为纯阻且阻值近似为零
(2)并联谐振
X
感性
并联谐振频率
1
C
fp = 2p
1+ LC C0
= fs
C 1+
C0
0
f
fs fp
容性
容性
通常 CC0 所以 fs 与 fp 很接近
二.石英晶体振荡电路
0
式中: 0
=
1 RC
幅频特性
F =
1
32 +( o )2
o
相频特性
( o)
jf
=arctgo
3
φF
|F|
+90°
1/3
o
o
当
=0
=
1 时, RC
│F│= │F│max=1/3
jF = 0
0
=
1 RC
|F|
1/3
o
φF +90°
o
-90°
信号产生电路设计与制作(精)
项目四信号产生电路设计与制作知识目标:了解集成运放的电路结构,熟知集成运放降低零点漂移的基本方法;掌握集成运放组成的三种输入形式的放大器及信号运算电路的结构特点和主要性能;掌握区分运放工作在不同区域的方法;能按照输出电压与输入电压的关系要求,设计集成运放应用电路,并确定电阻的阻值;掌握典型三角波、方波产生应用电路了解振荡器的功能、电路结构、振荡条件;熟知LC振荡的电路组成、理解电路工作原理,会判别电路是否振荡;了解石英晶体振荡电路的基本形式,理解基本工作原理;掌握函数产生器8038的功能及其应用;技能目标:掌握利用运放工作在不同区域的特点分析运放应用电路的方法;能正确识读集成运放的引脚;会用电阻测量法或电压测量法判断集成运放质量的好坏;初步具有排除集成运放常见应用电路故障的能力;练习识读特色信号产生电路实例;会用示波器观察振荡波形的频率和幅度;掌握振荡电路频率调整方法会用集成函数产生器8038设计实用信号产生电路,并掌握调试方法。
工作任务:比例运算电路制作与测试三角波、方波发生器设计与制作函数信号发生器设计与制作实训任务1 比例运算电路制作与测试实训流程:运算放大器是具有两个输入端,一个输出端的高增益、高输入阻抗的电压放大器。
若在它的输出端和输入端之间加上反馈网络就可以组成具有各种功能的电路。
当反馈网络为线性电路时可实现乘、除等模拟运算等功能。
运算放大器可进行直流放大,也可进行交流放大。
使用运算放大器时,调零和相位补偿是必须注意的两个问题,此外应注意同相端和反相 端到地的直流电阻等,以减少输入端直流偏流 U I 引起的误差。
U O1.反相比例放大器 电路如图7.1所示。
当开环增益为 ∞(大于 104以上)时,反相放大器的闭环增益为: 1R R U U A f I Ouf -==(1) 图7.1 反相比例放大器 由上式可知,选用不同的电阻比值R f / R 1,A uf 可以大于1,也可以小于1。
信号产生与检测电路讲义
3.1信号产生与检测电路的组成信号产生与检测电路的组成框图如图3.1所示。
6图3.1 信号产生与检测电路的组成框图信号产生与检测电路的主要技术指标和功能如下:(1)网络接口:100Mb/s,全双工,支持TCP/IP协议;(2)串行接口:1个RS232接口,1个RS485接口,1个RS485转接接口,波特率最高115200B,数据位8位,停止位1位,校验位无;(3)IIC总线:连接信号处理器、主控制器、码产生器、方位控制板插座,经开关控制连接6片PCF8574;(4)高速DAC:2路,位数14位,最大采样速率210 MSP;(5)串行DAC:6路,串行控制接口SPI;(6)输入输出数字信号电平标准:5V CMOS/TTL电平;(7)检测插座:为9种电路板提供检测插座;(8)激励信号:为9种电路板诊断提供电源和激励信号;(9)检测信号:被测信号通过信号诊断钩引入信号产生与检测电路,一部分由FPGA或ARM检测,一部分经模拟开关选通输出至数据采集器检测。
信号产生与检测电路实现的功能见表3.1。
表3.1 信号产生与检测电路的功能3.2主处理芯片介绍3.2.1 FPGA(EP3C25)FPGA模块使用的是EP3C25系统,该系统属于FPGA-Cyclone III系列。
Altera公司于2007年07月宣布开始发售业界的首款65nm低成本FPGA-Cyclone III系列,Cyclone III FPGA含有5~120KB逻辑单元(LE),288个数字信号处理(DSP)乘法器,存储器达到4Mb。
在可编程逻辑发展历史中,Cyclone III FPGA比其他低成本FPGA系列能够支持实现更多的应用[5]。
对于软件无线电(SDR),Cyclone III系列在单个器件中集成了所需的逻辑、存储器和DSP乘法器等信号处理功能,成本非常低;与前一代产品和竞争产品相比,Cyclone III FPGA的低功耗、高密度和充足的DSP功能使设计人员可以在大量新的无线应用中使用低成本系列产品;在视频和图像处理应用中,Cyclone III FPGA恰当地结合了DSP乘法器、存储器和逻辑资源;Cyclone III器件针对显示应用进行了优化,是第一款能够满足所有1080p HDTV性能需求的低成本FPGA。
电子设计大赛(与“信号”有关文档共10张)
第7页,共10页。
。力系统中是很有必要的。数字载波机由于采用语音压缩技术、正交幅度调制、
数字通信是现代通信技术发展的方向,并且在电力系统中的应用越来越广,采用数字技术来研制开发数字电力线载波机在电力系统中是很有必要的
。自适应均衡、纠错编码以及回波抵消技术,是得通信质量远优于以往模拟方 式。 电容三点式振荡器的频率计算公式f=1/2π√LC,C=C1*C2/(Ca+Cb)
第6页,共10页。
如图二。在接收电路中,由耐高压耦合电容C1C2,中周T3,电容C3组成 的谐振回路接收载波信号,再经二极管V3检波送至场效应管放大,R3为场 效应管提供工作电压,再送至集成功率放大器。通过调节C3和T3磁芯可改 变谐振频率,以达到最佳接收效。V1V2为1N4001硅管,导通电压为0.7v. 二极管V3为2AP点触式的锗管,其导通电压为0.2v,此处专用于检波。
摘要
•
此作品实现音频信号在电力线上的单工传输。在
发送端将输入信号进行放大,然后由三极管和中周组
成的电容三点式振荡器进行调制,其振荡频率约为
200KHz,调幅信号再经耐压电容耦合进入220V交流电
力线。在接收端,电力线中的载波信号经耐压耦合电
容取出,再经谐振回路接收~检波~场效应管放大~功
放输出。本作品将音频信号在不经过变压器的电力线
(1)传送电话信息,为电力调度服务。 (2)传送远动、数据,对变电站、发电厂实现遥测,遥控。 (3)传送远方保护信息,保证电力系统的稳定运行。
(4)电力管理,如远程抄表系统。
(5)家电用电器近距离通信。
第2页,共10页。
在接收在端,过电力去线中的的载几波信十号年经耐里压耦,合电电容取力出,线再经载中周波谐振通回路信接收在~二电极管力检波系~场统效应中管放得大集到成功了放输广出。泛的应用。随 (耐着5)高家现压电电用代容电C器1通近C2距阻信离断通2技2信0。V术低频的交流迅,但猛对载发波高展频导,通良各好。种先进的通信手段如光纤、微波通信等已迅 在调速接制崛收 信端号起,过电高,力导线致呈中载的波现载失波真出信;号取经耐而压耦代合电之容取的出,强再经劲谐势振回态路接,收~检电波~力场效线应管载放大波~功通放输信出。所占的比重正在下降, 但数字通信的发展,给电力线载波通信开辟了极为广阔的前景,数字载波机 数字载波机由于采用语音压缩技术、正交幅度调制、自适应均衡、纠错编码以及回波抵消技术,是得通信质量远优务。
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3.3信号产生电路
在各种电子设计制作过程中,需要产生各种波形,如矩形波,正弦波,三角波,单脉冲波等。
产生的方法主要利用运算放大器或专用模拟集成电路,配以少量的外接元件可以构成各种类型的信号发生器。
信号发生器又可分为正弦波发生器(又称为张弛振荡器)和非正弦波发生器两大类。
由模拟集成电路构成的正弦波发生器,其工作频率多是1MHz 以下,其电路通常由工作于线性状态的运算放大器和外接移相选频网络构成。
选用不同的移相选频网络便构成不同类型的正弦波发生器。
非正弦波发生器通常由运放构成的滞回比较器(又称施密特触发器)和有源或无源积分电路构成。
不同形式的积分电路便构成各种不同类型的非正弦波发生器,如方波发生器、三角波发生器、锯齿波发生器、单稳态及双稳态触发脉冲发生器及阶梯波发生器等。
此外,用模拟集成电路构成的信号发生器均需附设非线性稳幅或限幅电路,以确保信号发生器产生信号的频率及幅度的高稳定度。
下面以具体电路举例简要说明。
3.3.1. 分立模拟电路构成矩形波产生电路
由运算放大器组成的矩形波产生电路如电路图3.3.1所示,图中参数R1,R2,R3可根据具体应用情况调整,而振荡频率取决于R ,C 的大小。
频率计算公式为RC f 39.11 。
图3.3.1 由运算放大器组成的矩形波产生电路
1
2
3
U1A
7400
4
5
6
U1B
7400
8
9
10
U1C
7400
11
12
13
U1D
7400
C
R
放大器输出级集电极开路的负载。
图3.3.4 由555电路组成的矩形波产生电路
图3.3.4电路采用555组成占空比可调的方波发生器。
A 、P 间的电阻为AP R ,P 、B 间的电阻记为R BP ,则充电时间为0.693R AP C 1,放电时间为0.693R BP C 1,占空比D 和频率f 为:
BP AP AP R R R D += 1)(44.1C R R f PB AP +=
3.3.2.正弦波产生电路
图3.3.5这是一个桥T 型RC 振荡器,电路中C C C ==21,振荡频率C R f m π210=
,221R R R m +=。
为了减少失真,Q 值不大于5,1002
1=R R ,正反馈系数F=R3/(R3+R4)。
图3.3.5 由运放组成的正弦波产生电路
图3.3.6 自激式的等效电感振荡器
图3.3.6是一个自激式的等效电感振荡器,在等效电感电路的基础上,加P C 构成谐振选频电路。
采用光隔离器稳幅方式。
当放大器增益大于一时,是负阻性。
等效关系如下: c s o o G R R C Le =,1Re --=c S G R ,11R R R G P e += 则振荡频率p e C L f π21
0=。
按图中的参数输出正弦波的频率为1.6KHz 。
3.3.3三角波产生电路
图3.3.7中运放采用4136,a U 1是一个门限检测器;b U 1是一个积分器;1P R 是用于幅度调节,2P R 用于控制1C 的充电电流,进行频率的调节。
图3.3.7 由运放组成的三角波发生器电路
3.3.
4.多种信号发生电路
图3.3.8所示电路中R1/R2决定三角波输出幅度,振荡频率为RC f 69.010=。
图3.3.9中ICL8038为单片集成电路函数发生器,其工作频率为几Hz 至几百千Hz 之间,它可以同时输出方波、三角波、正弦波等信号。
1P R 调节频率范围,其范围值为20Hz —20KHz ,3P R 改善正弦波负向失真。
4P R 改善正弦波正向失真。
图3.3.8 由运放组成的三角波和方波发生器
图3.3.9 单片集成电路函数发生器IC8038
3.4信号处理电路
信号处理电路主要利用集成运算放大器或专用模拟集成电路,配以少量的外接元件可以构成各种功能的处理电路。
主要功能有信号放大、信号滤波、阻抗匹配、电平变换、非线性补偿、电流/电压转换、电压/频率转换等。
3.4.1有源滤波电路
滤波电路的作用实质上是“选频”,即允许某一部分频率的信号顺利通过,而使另一部分
3.4.2电压/频率、频率/电压变换电路
电压—频率变换电路(VFC)能把输入信号电压变换成相应的频率信号,既它的输出信号频率与输入信号的电压值成正比例,故又称之为电压振荡器(VCO)。
VFC广泛的应用于调频、调相、模/数变换(A/D)、数字电压表、数据测量仪器及远距离遥测遥控设备中。
由通用模拟集成电路组成的VFC电路,尤其是专用模拟集成V/F转换器,其性能稳定、灵敏度高、非线性误差小。
VFC电路通常主要由积分器、电压比较器、自动复位开关电路等三部分组成。
各种类型VFC电路的主要区别在于复位方法及复位时间不同而已。
下面将讨论由运放构成的各种VFC 电路的和典型的模拟集成V/F转换器。
模拟集成V/F、F/V转换器,具有精度高、线性度高,温度系数低、功耗低、动态范围宽等一系列优点,目前已广泛地应用与数据采集,自动控制和数字化及智能化测量仪器中。
集成V/F、F/V转换器大多采用恒流源复位型VFC电路作基本电路。
图3.4.3 电压-频率转换器电路
图3.4.3所示电路,采用多谐振荡器CA3130,产生恒定幅度和宽度的脉冲。
输出电压经积分电路(R3、C2)加到比较器的同相输入端,比较器输出经R4、D4反馈至A1的反相输入端。
输入电压范围在0~10V,输出频率在0~10KHz,转换灵敏度为1KHz/1V。
图3.4.4 用比较器组成的压控振荡器
图3.4.4所示的电路为利用比较器SF339(或LM339)组成压控振荡器。
电路由三个部分组成,A比较器构成积分器,控制电压U C对电容充电;B比较器接成施密特触发器,实现三角波到方波的转换;C比较器接为控制开关,控制电容器的放电。
图3.4.5所示电路中,施密特反相器CC40106的U SS端接至运放的“虚地”端。
输入为低电平时,反相器输出为高电平对C1充电;输入为高电平时,C1放电。
在一个周期内平均放电电流为I=Q/T=U DD C1f,输出电压U O=-IR=-U DD RC1f,电容C2、C3有抑制开关尖峰,起平滑滤波的作用。
图3.4.5 频率-电压转换器
3.4.3电流-电压变换电路
图3.4.6所示的电路为将微小电流转换成电压的变换器,图中的参数可以将5pA的电流变换成5V电压输出。
若将图中的有关电阻减小则可以将毫安级的电流变换成几伏级电压。
图3.4.6 电流-电压变换器
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