函数发生器的设计
函数发生器的设计
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工学08-I《电子技术课程设计》报告函数发生器的设计专业:班级:姓名:学号:指导教师:目录1 设计任务要求 02 方案比较 03. 单元电路设计 (1)4. 元件选择 (5)5. 整体电路 (6)6. 总结与体会 (7)7. 参考文献 (8)1 设计任务要求1.设计一个函数发生器,可产生方波,三角波,正弦波信号。
2.频率与幅度可以调节。
3.方波占空比可以调节。
2 方案比较第一种方案由比较器和积分器组成方波—三角波产生电路,比较器输出的方波经积分器得到三角波,三角波到正弦波的变换电路主要由差分放大器来完成。
差分放大器具有工作点稳定,输入阻抗高,抗干扰能力较强等优点。
特别是作为直流放大器时,可以有效地抑制零点漂移,因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。
波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性。
能实现频率可调的指标要求,且能实现一定范围内的幅度调节。
如图一所示:图1 函数发生器电路组成框图第二种方案采用DDS作为信号发生核心器件的全数控函数信号发生器设计方案,选用了AD9850芯片,并通过单片机程序控制和处理AD9850的32位频率控制字,再经放大后加至以数字电位器为核心的数字衰减网络,从而实现了信号幅度、频率、类型以及输出等选项的全数字控制。
第三种方案首先由555定时器组成的多谐振荡器产生方波,然后由积分电路将方波转化为三角波,最后用低通滤波器将方波转化为正弦波,但这样的输出将造成负载的输出正弦波波形变形,因为负载的变动将拉动波形的崎变。
如图二所示:图2 方波、三角波、正弦波信号发生器的原理框图函数发生器方案选择方案一,关于三角波的缺陷,不是能很好的处理,且波形质量不太理想,且频率调节不如方案三简单方便;方案二,知识所限,复杂;方案三的电路结构、思路简单,运行时性能稳定且能较好的符合设计要求,且成本低廉、调整方便,关于输出正弦波波形的变形,可以通过可变电阻的调节来调整。
综上所述,我们选择方案三。
函数信号发生器的设计
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函数信号发生器的设计函数信号发生器是一种电子测试仪器,用于产生各种波形信号,如正弦波、方波、三角波、锯齿波等。
它广泛应用于电子、通信、计算机、自动控制等领域的科研、教学和生产中。
本文将介绍函数信号发生器的设计原理和实现方法。
一、设计原理函数信号发生器的设计原理基于信号发生器的基本原理,即利用振荡电路产生一定频率和幅度的电信号。
振荡电路是由放大器、反馈电路和滤波电路组成的。
其中,放大器负责放大电信号,反馈电路将一部分输出信号反馈到输入端,形成正反馈,使电路产生自激振荡,滤波电路则用于滤除杂波和谐波,保证输出信号的纯度和稳定性。
函数信号发生器的特点是可以产生多种波形信号,这是通过改变振荡电路的参数来实现的。
例如,正弦波信号的频率和幅度可以通过改变电容和电阻的值来调节,方波信号的占空比可以通过改变开关电路的工作方式来实现,三角波信号和锯齿波信号则可以通过改变电容和电阻的值以及反馈电路的参数来实现。
二、实现方法函数信号发生器的实现方法有多种,其中比较常见的是基于集成电路的设计和基于模拟电路的设计。
下面分别介绍这两种方法的实现步骤和注意事项。
1. 基于集成电路的设计基于集成电路的函数信号发生器设计比较简单,只需要选用合适的集成电路,如NE555、CD4046等,然后按照电路图连接即可。
具体步骤如下:(1)选择合适的集成电路。
NE555是一种常用的定时器集成电路,可以产生正弦波、方波和三角波等信号;CD4046是一种锁相环集成电路,可以产生锯齿波信号。
(2)按照电路图连接。
根据所选集成电路的电路图,连接电容、电阻、电感等元器件,形成振荡电路。
同时,根据需要添加反馈电路和滤波电路,以保证输出信号的稳定性和纯度。
(3)调节参数。
根据需要调节电容、电阻等参数,以改变输出信号的频率和幅度。
同时,根据需要调节反馈电路和滤波电路的参数,以改变输出信号的波形和稳定性。
(4)测试验证。
连接示波器或万用表,对输出信号进行测试和验证,以确保输出信号符合要求。
函数发生器的设计------模拟电子技术课程设计
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搭建仿真模型:根据设计要求,搭建函数发生器的仿真模型
设定仿真参数:设定仿真所需的参数,如频率、幅度、相位等
模拟电子技术课程设计中的函数发生器设计
模拟电子技术课程设计是电子工程专业的必修课程
设计目标:掌握模拟电子技术,提高实践能力
高精度和高稳定性:函数发生器将更加精确和稳定,满足更高要求的测试需求
技术挑战:如何实现高精度、高稳定性的函数发生器
市场竞争:如何应对国内外竞争对手的挑战
市场需求:如何满足不同行业对函数发生器的需求
发展趋势:如何把握未来函数发生器的发展趋势,如智能化、网络化等
汇报人:
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设计背景:模拟电子技术在电子工程领域具有广泛应用
函数发生器是模拟电子技术课程设计中的重要项目
设计目标:实现一个具有一定频率和幅度的函数发生器
设计方案:采用模拟电子技术,设计一个具有一定频率和幅度的函数发生器
实现方法:采用模拟电子技术,设计一个具有一定频率和幅度的函数发生器
设计步骤:设计电路、制作电路、测试电路、调试电路
科研教育:用于科研实验和教育教学,进行信号发生和模拟
电子测量:用于测量电子设备的性能和参数
通信系统:用于模拟通信信号,进行通信系统的测试和调试
便携性和小型化:函数发生器将更加便携和小型化,方便携带和使用
网络化和远程控制:函数发生器将支持网络化和远程控制,方便远程操作和监控
数字化和智能化:函数发生器将更加智能化,能够自动生成和调整信号
组成结构:包括振荡器、放大器、滤波器、调制器等部分
应用领域:电子测量、通信、雷达、自动控制等领域
显示和操作界面:显示信号发生器的工作状态和参数设置,并提供操作界面供用户进行参数设置和操作。
函数发生器课程设计实验报告
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函数发生器课程设计实验报告实验名称:函数发生器课程设计实验目的:1.掌握函数发生器的基本原理和特性;2.熟悉常见函数发生器的操作方法;3.学会使用函数发生器进行实际测量与实验。
实验原理:函数发生器是一种可以产生不同频率和波形的电子仪器,常用于科学研究、电子工程实验和生产测试等。
函数发生器可以通过调节工作模式、频率、幅度和偏移量等参数来产生不同的电信号。
常见的波形包括正弦波、方波、锯齿波和三角波等。
实验器材与仪器:1.函数发生器2.示波器3.电源实验步骤:1.连接函数发生器、示波器和电源,确保电路连接正确并稳定。
2.打开函数发生器,并将频率设置为100Hz,幅度设置为5V。
3.在示波器上观察输出波形,并记录实际测量值。
4.将函数发生器的频率和幅度分别调节为500Hz和10V,重复步骤3。
5.将函数发生器的工作模式切换为方波,重复步骤3。
6.将函数发生器的工作模式切换为锯齿波,重复步骤3。
7.将函数发生器的工作模式切换为三角波,重复步骤3。
实验结果与数据分析:经过实验测量得到的数据如下:1.正弦波频率为100Hz,峰峰值为4.88V。
2.正弦波频率为500Hz,峰峰值为9.79V。
3.方波频率为100Hz,峰峰值为4.88V。
4.锯齿波频率为100Hz,峰峰值为4.88V。
5.三角波频率为100Hz,峰峰值为4.88V。
由实验数据可知,函数发生器能够按照设定参数的要求产生不同频率和波形的电信号。
通过调节频率和幅度等参数,可以控制输出信号的特性,满足实际需求。
同时,通过示波器对输出信号进行测量和观察,可以验证函数发生器的工作状态和输出波形的准确性。
实验总结:本次实验通过对函数发生器的使用,熟悉了其基本原理和操作方法,并能够进行实际测量与实验。
函数发生器作为一种常用的仪器设备,广泛应用于各个领域的科学研究和工程实践中。
掌握函数发生器的使用方法对于今后的学习和工作具有重要的意义。
在实验过程中,需要注意正确连接电路和设备,并确保信号的稳定性和准确性。
《模拟电子技术》简易函数信号发生器的设计与制作
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《模拟电子技术》简易函数信号发生器的设计与制作1 整机设计1.1 设计任务及要求结合所学的模拟电子技在此处键入公式。
术知识,运用AD软件设计并制作一简易函数信号发生器,要求能产生方波和三角波信号,且频率可调,并自行设计电路所需电源1.2 整机实现的基本原理及框图1.电源电路组成由变压器—整流电路—滤波电路—滤波电路—稳压电路组成。
变压器将220V 电源降压至双15V,经整流电路变换成单方向脉冲直流电压,此电源使用四个整流二极管组成全波整流桥电源变压器的作用是将电网220V 的交流电压变成整流电路所需要的电压u1。
因此,u1=nu i(n 为变压器的变比)。
整流电路的作用是将交流电压山变换成单方向脉动的直流U2。
整流电路主要有半波整流、全波整流方式。
以单相桥式整流电路为例,U2=0.9u1。
每只二极管所承受的最大反向电压u RN= √2u1,平均电流I D(A V),=12I R=0.45U1R对于RC 滤波电路,C的选择应适应下式,即RC放电时间常数应该满足:RC= (3~5)T/2,T 为50Hz 交流电压的周期,即20ms。
此电源使用大电容滤波,稳压电路,正电压部分由三端稳压器7812输出固定的正12V电压,负电压部分由三端稳压器7912输出固定-12V电压。
并联两颗LED灯分别指示正负电压。
2.该函数发生器由运放构成电压比较器出方波信号,方波信号经过积分器变为三角波输出。
2 硬件电路设计硬件电路设计使用Altium Designer 8.3设计PCB,画好NE5532P,7812及7912的原理图和封装后,按照电路图画好原理图后生成PCB图。
合理摆放好各器件后设置规则:各焊盘大小按实际情况设置为了更容易的进行打孔操作,设置偏大一些,正负12V电源线路宽度首选尺寸1.2mm,最小宽度1mm,最大宽度1.2mm,GND线路宽度首选尺寸1mm,最小宽度1mm,最大宽度1.5mm,其他线路首选尺寸0.6mm,最小宽度1mm,最大宽度1.2mm。
函数信号发生器设计方案
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函数信号发生器设计方案函数信号发生器是一种能够产生各种类型的电信号的测试设备。
它广泛应用于电子和通信领域的研发和生产过程中,用于测试电路的各种性能参数。
为了设计一个高性能、高精度的函数信号发生器,我们可以采取以下方案。
首先,选择合适的信号发生器芯片。
常用的信号发生器芯片有DDS(直接数字合成)芯片和信号调制芯片。
DDS芯片具有数字处理能力强、干扰小的优点,可以产生高精度、宽频带的各种信号波形。
信号调制芯片则可以实现各种调制方式,如AM、FM、PM等。
根据需要,我们可以选择适合的芯片。
其次,设计合理的电路结构。
函数信号发生器的电路结构一般包括时钟发生电路、数字信号处理电路和模拟输出电路。
时钟发生电路用于产生高精度的时钟信号,为后续的数字信号处理提供基准。
数字信号处理电路利用DDS芯片或信号调制芯片产生各种类型的信号波形,并对波形进行加工、调制等。
模拟输出电路将数字信号转换为模拟信号,用于输出到被测设备。
接下来,需要设计合适的控制界面。
函数信号发生器通常配备有操作面板和显示屏,用于用户对信号发生器进行设置和监控。
操作面板需要设计合理的按键和旋钮,方便用户操作。
显示屏可以显示当前的设置参数和输出波形,保证用户对信号的监测。
此外,为了提高信号发生器的性能,我们可以考虑增加一些附加功能。
例如,可以增加RS232、USB等接口,实现信号发生器与计算机之间的数据交互,方便用户对信号发生器进行远程控制和数据采集。
还可以增加自动测试功能,根据用户设定的测试要求,自动产生相应的信号波形并进行测试。
最后,需要进行严格的测试和调试。
在设计完成后,需要对整个信号发生器进行严格的测试和调试,确保各个模块之间正常工作,信号的输出符合要求。
可以利用示波器、频谱仪等测试仪器对信号进行检测和分析,校准信号发生器的性能参数。
综上所述,设计一个高性能、高精度的函数信号发生器,需要选择合适的芯片、设计合理的电路结构和控制界面、增加附加功能,并进行严格的测试和调试。
简单函数发生器的设计
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简单函数发生器的设计函数发生器(function generator)是一种能生成不同函数形式输出信号的仪器。
它广泛应用于电子、通信、自动控制等领域,用于测试、仿真、教学以及其他各种应用。
函数发生器通常由以下几个组成部分组成:信号源、波形形状选择电路、频率选择电路和幅度控制电路。
下面将分别对这些部分进行设计。
首先是信号源。
在函数发生器中,常用的信号源有信号发生器和稳压电源。
信号发生器产生正弦、方波、三角波等各种波形信号。
稳压电源用于提供稳定的电压输出。
这里我们选择使用信号发生器作为信号源。
接下来是波形形状选择电路。
波形形状选择电路用于选择输出信号的波形形状,包括正弦波、方波、三角波等。
这里我们采用多路开关电路来实现波形形状的选择。
多路开关电路可以通过切换不同的开关状态来选择不同的波形形状。
然后是频率选择电路。
频率选择电路用于选择输出信号的频率。
一种常见的频率选择电路是使用可变频率振荡器(VFO)。
可变频率振荡器可以通过调节电路中的电阻、电容或电感等参数来改变输出信号的频率。
最后是幅度控制电路。
幅度控制电路用于控制输出信号的幅度大小。
一种常用的幅度控制电路是使用可变增益放大器。
可变增益放大器可以通过调节放大器的增益来改变输出信号的幅度。
综上所述,一个简单函数发生器的设计包括信号源、波形形状选择电路、频率选择电路和幅度控制电路四个部分。
其中信号源使用信号发生器,波形形状选择电路使用多路开关电路,频率选择电路使用可变频率振荡器,幅度控制电路使用可变增益放大器。
通过调节这些电路的参数,我们可以生成不同形式的函数输出信号。
函数发生器在电子、通信、自动控制等领域具有广泛的应用。
它可以用于测试电路的频率响应、幅度响应等性能指标,也可以用于信号仿真和教学实验。
由于函数发生器的灵活性和可调节性,它成为了各种实验和应用中不可或缺的仪器之一。
函数信号发生器设计方案
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函数信号发生器设计方案设计一个函数信号发生器需要考虑的主要方面包括信号的类型、频率范围、精度、输出接口等等。
下面是一个关于函数信号发生器的设计方案,包括硬件和软件两个方面的考虑。
硬件设计方案:1.信号类型:确定需要的信号类型,如正弦波、方波、三角波、锯齿波等等。
可以根据需求选择合适的集成电路或FPGA来实现不同类型的信号生成。
2.频率范围:确定信号的频率范围,例如从几Hz到几十MHz不等。
根据频率范围选择合适的振荡器、计数器等电路元件。
3.精度:考虑信号的精度要求,如频率精度、相位精度等。
可以通过使用高精度的时钟源和自动频率校准电路来提高精度。
4.波形质量:确定信号的波形质量要求,如波形畸变、谐波失真等。
可以使用滤波电路、反馈电路等技术来改善波形质量。
5.输出接口:确定信号的输出接口,如BNC接口、USB接口等,并考虑电平范围和阻抗匹配等因素。
软件设计方案:1.控制界面:设计一个易于操作的控制界面,可以使用按钮、旋钮、触摸屏等各种方式来实现用户与信号发生器的交互。
2.参数设置:提供参数设置功能,用户可以设置信号的频率、幅度、相位等参数。
可以通过编程方式实现参数设置,并通过显示屏或LED等方式来显示当前参数值。
3.波形生成算法:根据用户设置的参数,设计相应的波形生成算法。
对于简单的波形如正弦波可以使用数学函数来计算,对于复杂的波形如任意波形可以使用插值算法生成。
4.存储功能:可以提供存储和读取波形的功能,这样用户可以保存和加载自定义的波形。
存储可以通过内置存储器或外部存储设备实现,如SD卡、U盘等。
5.触发功能:提供触发功能,可以触发信号的起始和停止,以实现更精确的信号控制。
总结:函数信号发生器是现代电子测量和实验中常用的仪器,可以产生各种不同的信号类型,提供灵活的信号控制和生成能力。
在设计过程中,需要综合考虑信号类型、频率范围、精度、波形质量、输出接口等硬件方面的因素,以及控制界面、参数设置、波形生成、存储和触发等软件方面的功能。
函数发生器的设计
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函数发生器的设计函数生成器的设计是一种用于生成函数对象的工具,它可以根据特定的需求和规则自动创建函数。
这种设计模式可以提供更灵活和可重用的代码结构,使开发人员能够更容易地创建和管理各种不同类型的函数。
函数生成器的设计可以包括以下几个关键组成部分:1.接口设计:-函数生成器应该定义一个明确的接口,使开发人员能够方便地使用和配置生成器。
这可以包括输入参数、输出类型和其他必要的选项。
-接口设计应该尽量简洁和易于理解,以便于其他开发人员能够轻松地使用和扩展生成器。
2.参数和选项处理:-函数生成器应该能够接受一些输入参数和选项,以便根据这些参数和选项生成不同类型的函数。
例如,可以通过参数来指定生成函数的名称、参数列表、返回类型等。
-生成器应该能够验证和处理输入参数和选项,以确保生成的函数符合预期的规范和需求。
3.函数生成逻辑:-生成器应该定义一个生成函数的逻辑,根据输入参数和选项来创建函数对象。
这可以包括使用模板、元编程或其他技术来生成函数的源代码。
-生成器应该能够根据不同的需求和规则生成不同类型的函数。
例如,可以根据输入参数和选项生成不同的函数体、返回值或异常处理逻辑。
4.函数对象的包装和管理:-生成器应该能够将生成的函数对象包装成可执行的代码,并提供一些管理函数对象的功能。
这可以包括保存函数对象到文件、加载函数对象、执行函数对象等。
-包装和管理函数对象的功能可以提供更方便和可靠的方式来使用和维护生成器生成的函数。
5.错误处理和异常处理:-生成器应该能够处理输入参数和选项的错误,并提供适当的错误消息和异常处理机制。
这可以包括输入验证、异常捕获和错误提示等。
-错误处理和异常处理的功能可以提高生成器的健壮性和可靠性,使开发人员能够更好地调试和优化生成器的代码。
函数生成器的设计可以根据具体的需求和场景进行扩展和定制。
例如,可以根据不同的编程语言、应用领域或项目需求来设计特定的函数生成器。
此外,还可以结合其他设计模式和技术,如工厂模式、装饰器模式、元编程等,来增强生成器的功能和灵活性。
函数发生器电路的设计
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函数发生器电路的设计函数发生器是一种用于产生各种波形信号的电路。
它广泛应用于电子测试、仪器仪表、通信和音频设备中。
函数发生器可以产生多种波形,如正弦波、方波、三角波和锯齿波等。
设计一个函数发生器电路需要考虑到以下几个方面:1.波形生成器:波形生成器是函数发生器电路的核心部分。
它由振荡器和滤波器组成。
振荡器一般采用反馈电路,如RC电路、LC电路或晶体振荡器。
滤波器可以通过电容、电感等元件来实现,用于调整波形的频率和幅值。
2.频率控制电路:函数发生器应具备频率可调的功能,可以通过调节电路中的元件值或电压来改变输出波形的频率。
常见的频率控制电路有电位器、电子开关和频率锁相环等。
3.幅值控制电路:函数发生器应具备幅值可调的功能,可以通过调节电路中的元件值或电压来改变输出波形的幅值。
常见的幅值控制电路有电位器、变压器和运算放大器等。
4.波形调制电路:函数发生器通常还具备波形调制的功能,可以通过调节电路中的元件值或电压来改变输出波形的形状。
常见的波形调制电路有振荡电路、计数器和加减法器等。
下面将以正弦波函数发生器的设计为例,详细说明函数发生器电路的设计步骤:1.确定频率范围:首先需要确定函数发生器的频率范围,例如1Hz至100kHz。
2.确定振荡器的类型:根据频率范围,选择合适的振荡器类型。
一般低频区可以采用RC电路,高频区可以采用晶体振荡器。
3.计算振荡器的元件值:根据所选振荡器类型和频率范围,计算振荡器所需的元件值,如电阻、电容或晶体的参数。
4.选取滤波器类型:根据所需的波形形状,选择合适的滤波器类型。
例如,如果需要输出纯净的正弦波,可以采用低通滤波器。
5.计算滤波器的元件值:根据所选滤波器类型和频率范围,计算滤波器所需的元件值,如电容、电感或电阻的参数。
6.添加频率控制电路:根据设计需要,选择合适的频率控制电路。
例如,可以使用电位器或变压器来实现频率的可调。
7.添加幅值控制电路:根据设计需要,选择合适的幅值控制电路。
函数信号发生器实验报告
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函数发生器设计(1)一、设计任务和指标要求1、可调频率范围为10Hz~100Hz 。
2、可输出三角波、方波、正弦波。
、可输出三角波、方波、正弦波。
3、三角波、方波、正弦波信号输出的峰-峰值0~5V 可调。
可调。
4、三角波、方波、正弦波信号输出的直流电平-3V~3V 可调。
可调。
5、输出阻抗约600Ω。
二、电路构成及元件参数的选择 1、振荡器、振荡器由于指标要求的振荡频率不高,由于指标要求的振荡频率不高,对波形非线性无特殊要求。
对波形非线性无特殊要求。
对波形非线性无特殊要求。
采用图采用图1所示的电路。
所示的电路。
同时同时产生三角波和方波。
产生三角波和方波。
图1 振荡电路振荡电路振荡电路根据输出口的信号幅度要求,可得最大的信号幅度输出为:根据输出口的信号幅度要求,可得最大的信号幅度输出为:V M =5/2+3=5.5V 采用对称双电源工作(±V CC ),电源电压选择为:,电源电压选择为: V CC ≥V M +2V=7.5V 取V CC =9V选取3.3V 的稳压二极管,工作电流取5mA ,则:,则: V Z =V DZ +V D =3.3+0.7=4V 为方波输出的峰值电压。
为方波输出的峰值电压。
OM Z CC Z 3Z Z V -V V -1.5V -V 9-1.5-4R ==700ΩI I 5»=()1AR4R2R1R3DZ DZRW2AR5R7CVozVosR6Vi+取680680ΩΩ。
取8.2K 8.2KΩΩ。
R 1=R 2/3=8.2/1.5=5.47(K Ω)取5.1K Ω。
三角波输出的电压峰值为:三角波输出的电压峰值为:V OSM =V Z R 1/R 2=4×5.1/8.2=2.489(V ) R 4=R 1∥R 2=3.14 K Ω取3K Ω。
Z Z V 4RW=8K 0.1~0.2I 0.15==W ´()()取10K Ω。
R 6=RW/9=10/9=1.11(K Ω)取1K Ω。
简易函数信号发生器的设计报告
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简易函数信号发生器的设计报告设计报告:简易函数信号发生器一、引言函数信号发生器是一种可以产生各种类型函数信号的设备。
在实际的电子实验中,函数信号发生器广泛应用于工程实践和科研领域,可以用于信号测试、测量、调试以及模拟等方面。
本文将着重介绍一种设计简易函数信号发生器的原理和方法。
二、设计目标本设计的目标是实现一个简易的函数信号发生器,能够产生包括正弦波、方波和三角波在内的基本函数信号,并能够调节频率和幅度。
同时,为了提高使用方便性,我们还计划增加一个显示屏,实时显示当前产生的信号波形。
三、设计原理1.信号源函数信号发生器的核心是信号发生电路,由振荡器和输出放大器组成。
振荡器产生所需的函数信号波形,输出放大器负责放大振荡器产生的信号。
2.振荡器为了实现多种函数波形的产生,可以采用集成电路作为振荡器。
例如,使用集成运算放大器构成的和差振荡器可以产生正弦波,使用施密特触发器可以产生方波,使用三角波发生器可以产生三角波。
根据实际需要,设计采用一种或多种振荡器来实现不同类型的函数信号。
3.输出放大器输出放大器负责将振荡器产生的信号放大到适当的电平以输出。
放大器的设计需要考虑到信号的频率范围和幅度调节的灵活性。
4.频率控制为了能够调节信号的频率,可以采用可变电容二极管或可变电阻等元件来实现。
通过调节这些元件的参数,可以改变振荡器中的RC时间常数或LC谐振电路的频率,从而实现频率的调节。
5.幅度控制为了能够调节信号的幅度,可以采用可变电阻作为放大电路的输入阻抗,通过调节电阻阻值来改变信号的幅度。
同时,也可以通过增加放大倍数或使用可变增益放大器来实现幅度的控制。
四、设计步骤1.确定电路结构和信号发生器的类型。
根据功能和性能需求,选择合适的振荡器和放大器电路,并将其组合在一起。
2.根据所选振荡器电路进行参数计算和元件的选择。
例如,根据需要的频率范围选择适合的振荡器电路和元件,并计算所需元件的数值。
3.设计输出放大器电路。
函数信号发生器设计
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函数信号发生器设计函数信号发生器是一种可以输出各种形式的信号的电子设备,如正弦波、方波、脉冲等。
它通常用于科学研究、电子工程实验、教学以及通信系统的测试和调试等领域。
本文将介绍函数信号发生器的设计原理、关键模块以及一些常见的应用。
一、设计原理1.参考振荡器:参考振荡器是整个函数信号发生器的核心部分,它负责产生一个稳定的基准频率,通常采用石英晶体振荡器作为参考源。
2.频率调节电路:频率调节电路通过改变参考振荡器的频率来控制信号发生器输出的信号频率。
通常采用电压控制振荡器(VCO)或者数字频率合成技术来实现。
3.振幅调节电路:振幅调节电路用于调节信号发生器输出信号的幅值,通常采用放大电路或者可变增益放大器来实现。
4.波形调节电路:波形调节电路用于调节信号发生器输出信号的波形,可以实现正弦波、方波、脉冲等不同形式的信号输出。
二、关键模块设计在函数信号发生器的设计中,有几个关键模块需要特别注意。
1.参考振荡器设计:参考振荡器的设计要求具有高稳定性和低噪声,可以选择石英晶体振荡器或者TCXO(温度补偿石英晶振)作为参考源。
2.频率调节电路设计:频率调节电路的设计要求具有较大的频率范围和较高的分辨率。
可以采用电压控制振荡器(VCO)和锁相环(PLL)等技术来实现。
3.振幅调节电路设计:振幅调节电路的设计要求具有较大的增益范围和较低的失真。
可以选择可变增益放大器和反馈控制技术来实现。
4.波形调节电路设计:波形调节电路的设计要求具有较高的波形质量和波形稳定性。
可以选择滤波电路、比较器和数字信号处理器等技术来实现。
三、常见应用1.信号测试与调试:函数信号发生器可以用于测试和调试各种电子设备和电路,如滤波器、放大器、通信系统等。
通过调节信号的频率、幅值和波形等参数,可以对电路性能进行评估和优化。
2.教学和实验:函数信号发生器可以用于电子教学实验室和科研实验室的教学和研究。
通过实际操作和观测信号的变化,学生和研究人员可以更好地理解和掌握信号处理和调制技术。
函数发生器界面设计
![函数发生器界面设计](https://img.taocdn.com/s3/m/a9797283e53a580216fcfe62.png)
一、设计总体思路、基本原理和整体框图:1、总体思路及基本原理:该课题是应用所学的DSP知识,编写程序,实现一个函数发生器的控制界面。
实验设备为达盛DSP实验箱,控制界面要求有三种波形(正弦波,文波和锯齿波)可供选择,从实验箱上的键盘输入数字进行选择,并在实验箱上的LCD液晶显示器上显示出来。
利用DSP芯片在LCM12864ZK 显示出界面,芯片HD7279控制键盘输入。
因此还需要对上述芯片进行深入的了解,熟知其工作原理和指令系统。
实验用于程序编译的软件为CCS3.1。
显示程序写入DSP芯片TMS320VC5410,指令可以用C语言或汇编语言来编写,考虑到C语言的功能较汇编语言强且可读性好,这里采用C语言编写。
键盘输入由芯片HD7279控制,HD7279具有串行接口,可同时驱动8位共阴式数码管或64只独立的智能显示驱动芯片,该芯片同时还可以连接多达64键的键盘矩阵,单片即可完成LED显示,键盘接口的全部功能。
HD7279内部含有译码器,可直接接受BCD码或16进制码,并同时具有2种译码方式。
HD7279具有片选信号,可方便地实现多于8位的显示或多于64键的键盘接口。
液晶显示LCM12864ZK的内部DDRAM含8192个16*16点中文字型和128个16*8半宽的字母符号字型;另外绘图显示画面提供一个64*256点的绘图区域GDRAM;而且内含CGRAM提供4组可编程的16*16点阵造字功能。
这里,我们只用到了含有显示汉字功能的DDRAM,其地址范围在后面的资料里有详细说明。
2、整体框图:二、单元函数设计:1、LCD显示驱动:LCD显示时需要将特定的字在Array特定的位置显示出来,这就要求为将要显示的汉字指定固定的位置地址。
驱动程序框图如右:程序如下:fill_chinese_word.asm.global fill_chinese_word.refwrite_command ,write_datafill_chinese_word:;turn off displaystm #08h,ar5call write_command;clear ddramstm #01h,ar5call write_command;turn on displaystm #0ch,ar5call write_command;set display addressstm #80h,ar5;set display addresscall write_command;调用中文字库代码, 显示汉字stm #0c7h,ar5mvdk ar5,1023hcall write_datastm #0ebh,ar5mvdk ar5,1023hcall write_data ; 请stm #0d1h,ar5mvdk ar5,1023hcall write_datastm #0a1h,ar5mvdk ar5,1023hcall write_data ; 选stm #0d4h,ar5mvdk ar5,1023hcall write_datastm #0f1h,ar5mvdk ar5,1023hcall write_data ; 择stm #0b2h,ar5mvdk ar5,1023hcall write_datacall write_data ; 波stm #0d0h,ar5mvdk ar5,1023hcall write_datastm #0ceh,ar5mvdk ar5,1023hcall write_data ; 形;set display addressstm #91h,ar5 ;set display addresscall write_commandstm #0a3h,ar5mvdk ar5,1023hcall write_datastm #0b1h,ar5mvdk ar5,1023hcall write_data ; 1.;set display addressstm #93h,ar5 ;set display addresscall write_commandstm #0d5h,ar5mvdk ar5,1023hcall write_datastm #0fdh,ar5mvdk ar5,1023hcall write_data ;正stm #0cfh,ar5mvdk ar5,1023hcall write_datastm #0d2h,ar5mvdk ar5,1023hcall write_data ;弦stm #0b2h,ar5mvdk ar5,1023hcall write_datastm #0a8h,ar5mvdk ar5,1023hcall write_data ; 波;set display addressstm #89h,ar5 ;set display addresscall write_commandstm #0a3h,ar5mvdk ar5,1023hcall write_datacall write_data ; 2.;set display addressstm #8bh,ar5 ;set display addresscall write_commandstm #0b7h,ar5mvdk ar5,1023hcall write_datastm #0bdh,ar5mvdk ar5,1023hcall write_data ;方stm #0b2h,ar5mvdk ar5,1023hcall write_datastm #0a8h,ar5mvdk ar5,1023hcall write_data ;波;set display addressstm #99h,ar5 ;set display addresscall write_commandstm #0a3h,ar5mvdk ar5,1023hcall write_datastm #0b3h,ar5mvdk ar5,1023hcall write_data ; 3stm #9bh,ar5 ;set display addresscall write_commandstm #0beh,ar5mvdk ar5,1023hcall write_datastm #0e2h,ar5mvdk ar5,1023hcall write_data ; 锯stm #0b3h,ar5mvdk ar5,1023hcall write_datastm #0ddh,ar5mvdk ar5,1023hcall write_data ; 齿stm #0b2h,ar5mvdk ar5,1023hcall write_datastm #0a8h,ar5mvdk ar5,1023hcall write_data ; 波b fill_chinese_word ;testret2、键盘连接驱动:从键盘输入数字时要完成下列步骤:1、按键的识别,即确定是否有按键按下。
模拟电路综合设计案例2
![模拟电路综合设计案例2](https://img.taocdn.com/s3/m/c1aac8f1fab069dc502201ca.png)
模拟电路综合设计案例21、函数发生器设计1 .题目概述函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。
根据用途不同,有产生三种或多种波形的函数发生器,使用的器件可以是分立元件(如视频信号函数发生器S101全部采用晶体管),也可以采用集成电路(如单片函数发生器5G8038)。
为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术,本课题要求设计由集成运算放大器与晶体管差分放大器共同组成的方波-三角波-正弦波函数发生器。
2 .设计任务(1)设计方波-三角波-正弦波函数发生器,性能指标要求:1)频率范围100Hz—1kHz;1—10kHz.2)输出电压范围方波Up-p=24V;三角波Up-p=6V;正弦波U>1V。
3)波形特征方波t r<10μs(kHz,最大输出时),三角波失真系数γ<2%,正弦波失真系数γ<5%。
(2)可以采用双运放μA747差分放大器设计也可以采用其他电路完成。
通过查找资料选定两个以上方案,进行方案比较论证,确定一个较好的方案。
(3)使用电源AC220V3.设计要求1)调研,查找并收集资料。
2)总体设计,画出框图。
3)单元电路设计,进行必要的计算。
4)电气原理设计---绘制原理图。
5)列元器件明细表。
6)用EWB对设计电路进行仿真实验,并给出仿真结果及关键点的波形。
7)上述任务完成后,用单片函数发生器模块或其他类似集成芯片按照上述指标再次设计一台函数发生器电路,并与前一方案进行比较、总结。
8)撰写设计说明书。
9)参考资料目录。
4 .设计提示用运算放大器组成比较器产生方波,将方波输入用运放组成的积分器可以产生三角波,三角波在一定条件下可以变换为正弦波。
2、串联型直流稳压电源设计1.题目概述串联型直流稳压电源是一种应用较为广泛的电源电路,该带路具有输出电压调节范围宽、元器件选择合适、性能指标高等优点。
通过本设计项目,使学生能独立完成小功率直流稳压电源的电路设计、参数运算、器件选择,提高学生运用所学知识进行综合性设计的能力。
函数信号发生器的设计
![函数信号发生器的设计](https://img.taocdn.com/s3/m/31f481b4f71fb7360b4c2e3f5727a5e9856a2724.png)
函数信号发生器的设计首先,函数信号发生器的设计目的是输出一定的频率范围内的连续可变信号,并且可以调整信号的振幅、频率、相位等参数。
为了实现这一目标,函数信号发生器通常由以下几个主要部分组成:1.振荡电路:振荡电路是函数信号发生器的核心部分,它通常采用电容和电感构成的谐振电路,实现正弦波、方波等不同形状的振荡信号。
振荡电路的频率可以通过调整电容或电感的参数来实现。
2.控制电路:控制电路是用于控制振荡电路参数的一部分电路,它通常由微处理器或可编程逻辑器件实现。
通过控制电路,用户可以通过面板上的按钮或旋钮来设置信号的振幅、频率、相位等参数。
3.输出电路:输出电路将振荡电路产生的信号放大并输出到外部设备或电路中。
输出电路通常由放大电路和阻抗匹配电路组成,以确保信号能够正确地传输到外部设备。
4.显示与控制界面:函数信号发生器通常配备有显示屏和控制按钮,用于显示当前设置的信号参数和控制信号的生成。
通过显示界面,用户可以方便地调整信号的频率、振幅等参数。
了解了函数信号发生器的主要组成部分,接下来我们来了解一下其运行原理。
当函数信号发生器接通电源后,控制电路会读取用户设置的参数并进行处理。
然后,控制电路会通过控制振荡电路的参数,从而产生相应的频率、振幅和相位等信号。
振荡信号经过放大电路放大后,通过输出电路输出到外部设备。
总结起来,函数信号发生器是一种常用的仪器设备,用于产生可变的信号波形,通常用于电子设计和实验室测试中。
它由振荡电路、控制电路、输出电路和显示与控制界面等部分组成,并通过控制电路的设置来产生相应的信号。
函数信号发生器不仅可以产生正弦波、方波等常见形式的信号,还可以通过附加功能实现信号的调频、调相等特殊操作。
函数发生器课程设计实验报告
![函数发生器课程设计实验报告](https://img.taocdn.com/s3/m/bc3ef53fe97101f69e3143323968011ca300f7e2.png)
函数发生器课程设计实验报告一、引言函数发生器是计算机科学中的一个重要概念,它可以生成一个序列,而不需要事先计算出所有的值。
本实验旨在通过设计一个函数发生器,来加深对函数发生器的理解,并探索其在实际应用中的作用。
二、实验目的1. 理解函数发生器的基本概念和原理;2. 学会使用Python语言实现一个简单的函数发生器;3. 探索函数发生器在实际应用中的可能性。
三、实验步骤与结果1. 设计函数发生器的算法在设计函数发生器的算法时,我们需要考虑以下几个方面:a. 序列的起始值和结束值:确定函数发生器生成序列的起始值和结束值;b. 序列的递增或递减方式:确定序列是按照递增还是递减的方式生成;c. 序列的步长:确定每一步的增量或减量大小;d. 序列的生成方式:确定序列是按照固定步长生成还是按照自定义函数生成。
2. 编写函数发生器的代码根据设计的算法,我们可以使用Python语言来实现一个简单的函数发生器。
以下是一个示例代码:```pythondef sequence_generator(start, end, step):sequence = []if start < end:while start <= end:sequence.append(start)start += stepelse:while start >= end:sequence.append(start)start -= stepreturn sequence# 测试代码start_value = 1end_value = 10step_size = 2result = sequence_generator(start_value, end_value, step_size) print(result)```3. 运行函数发生器的代码编写好函数发生器的代码后,我们可以运行代码来生成序列。
根据上述示例代码,我们可以得到从1开始,以步长为2递增的序列[1, 3, 5, 7, 9]。
函数信号发生器设计报告
![函数信号发生器设计报告](https://img.taocdn.com/s3/m/22daf227cbaedd3383c4bb4cf7ec4afe04a1b1f3.png)
函数信号发生器设计报告
以下是一份函数信号发生器设计报告的范本,供参考:
设计报告:函数信号发生器
一、概述
函数信号发生器是一种能够产生各种波形(如正弦波、方波、三角波等)的电子设备。
本设计报告将介绍如何设计一个简易的函数信号发生器。
二、设计原理
函数信号发生器的核心是波形生成电路。
本设计采用基于555定时器的波形生成电路,通过调节电阻和电容的值,可以生成不同频率和幅值的波形。
三、电路设计
1.电源电路:采用7805稳压芯片,为整个电路提供稳定的5V电源。
2.波形生成电路:基于555定时器,通过调节R1、R2和C1的值,可以生成不
同频率和幅值的波形。
3.输出电路:采用OP07运算放大器,将波形信号放大后输出。
四、测试结果
经过测试,本设计的函数信号发生器能够产生正弦波、方波和三角波三种波形,频率范围为1Hz~10kHz,幅值范围为0~5V。
在测试过程中,未发现明显的失真现象。
五、结论
本设计报告成功地介绍了一种简易的函数信号发生器的设计和制作过程。
测试结果表明,该函数信号发生器能够产生高质量的波形,具有较宽的频率和幅值调节范围。
在实际应用中,可以根据需要调节波形、频率和幅值,以满足不同的
需求。
函数发生器的设计与制作
![函数发生器的设计与制作](https://img.taocdn.com/s3/m/975822bd710abb68a98271fe910ef12d2af9a9cd.png)
函数发生器的设计与制作函数发生器是一种用于产生特定形式的周期性信号的电子设备。
它可以用于科学实验、电子工程、音频处理等各种领域。
设计和制作一个函数发生器需要涉及电路设计、元器件选型、PCB设计和焊接、测试和调试等方面的工作。
下面将详细介绍函数发生器的设计和制作过程。
首先,我们需要确定函数发生器的输出形式。
常见的函数发生器有正弦波、方波、三角波、锯齿波等输出形式。
根据需要选择合适的输出形式,并确定输出的频率范围和精度要求。
接下来,我们需要进行电路设计。
函数发生器的核心部分是振荡电路。
我们可以选择基于集成电路的振荡器,比如使用555定时器芯片。
这种设计成本较低、稳定性好,适合于频率较低的输出。
对于高频输出,可以选择使用AD9850或DDS芯片等数字合成发生器。
根据振荡电路的输出信号形式,我们需要设计滤波电路对输出信号进行滤波处理。
比如对于正弦波,我们可以使用RC滤波器进行滤波。
对于方波、三角波和锯齿波,可以使用运算放大器和比较器电路进行波形整形。
此外,我们还需要添加控制电路,以便调整函数发生器的频率、幅度和偏置等参数。
可以使用旋钮、开关等控制元件,通过改变电阻、电容和运算放大器的参数来实现控制。
完成电路设计后,我们需要进行元器件选型。
根据电路设计的需求,选择合适的电阻、电容、运算放大器、开关等元器件,并留意其额定功率、精度、容差等参数。
接下来,我们将电路设计进行PCB设计和焊接。
使用软件如EAGLE或Altium Designer进行PCB设计,并选择合适的材料和工艺进行焊接。
在焊接过程中,需要确保焊接质量和连接的可靠性。
完成焊接后,我们需要进行测试和调试。
首先,我们可以使用示波器对输出信号进行波形分析,以确保输出形式和频率精度满足要求。
其次,我们可以通过电位器等元器件调节频率、幅度和偏置等参数,以验证函数发生器的控制功能。
最后,我们需要进行功能测试。
通过连接外部设备如示波器和信号分析仪,检测函数发生器的输出信号的频率、相位、幅度等参数,确保其输出符合预期。
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1.课程设计的目的和任务设计目的函数发生器作为电子教学中一种必不可少的实验仪器,在很多的实验中都要用到它,它可以产生正弦波、方波、三角波和锯齿波,通过对它的学习和制作,可以使我们更好的掌握它的内部构造和基本原理,同时本次课程设计还具有以下几点意义:(1)掌握电子系统的一般设计方法;(2)培养综合应用所学知识来指导实践的能力;(3)掌握常用元器件的识别和测试;(4)熟悉常用仪表并且了解电路调试的基本办法。
(5)通过焊接实物来提高自己的动手能力,通过实物调试来提高自己的分析和总结能力课程设计的要求及技术指标(1)设计方波——三角波——正弦波函数信号发生器(2)频率范围三段:10~100Hz,100 Hz~1KHz,1 KHz~10 KHz;(3)正弦波Uopp≈3V,三角波Uopp≈5V,方波Uopp≈14V;(4)输出电压幅度连续可调,线性失真小;(5)设计、组装、调试函数发生器;(6)焊接实物;(7)撰写课程设计报告。
2 总体电路方案设计与选择函数发生器的组成函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。
根据用途不同,有产生三种或多种波形的函数发生器,使用的器件可以是分立器件(如低频信号函数发生器S101全部采用晶体管),也可以采用集成电路(如单片函数发生器模块8038)。
产生正弦波、方波、三角波的方案有多种,如首先产生正弦波,然后通过整形电路将正弦波变换成方波,再由积分电路将方波变成三角波;也可以首先产生三角波—方波,再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波等等。
下面对不同的方案做一个对比。
方案对比方案一:由RC桥式电路振荡产生正弦波,再经整形积分产生方波和三角波。
图1 方案一优点:RC桥式电路适合于产生低频振荡信号,振幅和频率较稳定,频率调节方便。
缺点:用RC桥式电路及整形积分电路构成的函数发生器所产生的信号难控制,不易调试,信号幅度的调节不是很方便。
通过仿真的结果来看,当频率较高时,输出的波形产生了较大的失真,不符合设计的要求。
方案二:用ICL8038集成函数信号发生器所需信号。
接入外部电路后ICL8038的9、3、2引脚就可分别产生方波、三角波、正弦波,频率调节部分通过其它的引脚接外电路来完成.然后从ICL8038出来经过选择开关选择所需波形进入LM31D8进行放大和幅度调节,最后从LM31D8出来的波即为频率和幅度可调的方波,三角波和正弦波。
图2方案二优点:电路结构简单,频率调节方便,波形失真较小,精度很高缺点:LCL8038是集成电路,它的内部有完整的产生正弦波、方波、三角波的电路,不易分析内部构成原理,十分复杂,如果运用此芯片,则不能很好的将我们所学到的基本运放知识应用于实践,达不到课程设计的根本目的,同时LCL8038比较贵,成本较高。
方案三:利用比较器产生方波,后用积分器产生三角波,经过有源一阶低通滤波器产生正弦波。
图3 方案三优点:电路结构简单,将我们所学到的电压比较器、反相积分器和有源二阶压控型低通滤波器结合到一起,原理易懂,很容易控制产生的信号,而且产生的方波、三角波、正弦波的频率和幅度都是很容易的调节,通过更换不同的元件,通过理论值的计算,输出波形的频率都能达到设计的要求,并且波形的失真也较小。
综合以上对各个方案优劣势的分析,最终选择了方案三做为本次模拟电子技术课程设计的总设计方案。
3.正负可调电源的设计可调电源的组成变压电路 整流电路 滤波电路 稳压电路交流输入 直流输出图4 电源组成框图电源原理图图5 正负可调电源原理图电源说明:变压电路采用的是输出电压为15V,电流为,功率为30W的变压器;整流电路采用的是IN4007整流二极管,Um>=50V,I=1A;滤波电容采用的是1000Uf,50V的电解电容;稳压电路分别采用的是LM317和LM337,其特性参数Uo=—37V,Im=,最大、最小输入输出电压各位3V和40V。
防止高频信号干扰和自己振荡的电容采用的是和的瓷片电容。
4.函数发生器的具体设计原理框图电压比较器反相积分器有源二阶低通滤波器图6 函数信号发生器组成框图方波——三角波产生电路图7 方波—三角波产生电路原理分析:以上电路是由一个迟滞电压比较器和一个反相积分器构成,其中迟滞比较器电路是用来产生方波,而反相积分器是为了将产生的方波转换成三角波。
迟滞电压比较器是在单门限电压比较器的基础上加上正反馈构成的,由于正反馈的加入,它加速了输出电压的翻转过程,同时它为电压比较器提供了双极性参考电平,方波的幅值由电源大小决定,当输入为正时,输出为正,当输入为负时,输出负电压。
Rp3用于调节方波输出U1的幅值大小。
方波通过反相积分电路可以转换成三角波,比较器的同相端和积分器的输出端相连,形成闭环电路,使得能够同时自动产生方波和三角波。
方波和三角波的频率为fo=R3/(4R4*Rp1*C1),R1、R5为平衡电阻,调节Rp1可以改变方波和三角波的频率,调节Rp3和PRp4可以分别改变方波和三角波的振幅,此种设计可以满足输出波形频率和幅值连续可调的要求。
如果要想输出频率范围较宽的波形,可以通过改变电容C1的大小来实现,理论上,C1越小,输出的波形频率越大。
三角波—正弦波产生电路图8 三角波—正弦波产生电路原理分析:以上电路为一个有源二阶压控型低通滤波器,三角波通过有源二阶低通滤波器后,可以得到正弦波。
同相放大电路的电压增益就是低通滤波的通带电压增益,即Ao=1+R7/R6=2. 电容C2与运放的输出端相连接,形成了运算放大器的正反馈,对于这个反馈,电容C2使得相位超前,而电容C3使得相位滞后,可以使得整个电路在带有正反馈的同时,又避免了有源滤波器产生自己振荡。
有源二阶压控型低通滤波器的优点是可以使输出电压在高频段以更快的速率下降,同时它的滤波效果比一阶低通滤波器的效果更好。
输出正弦波的幅值大小可以通过可调电阻Rp5来调节,正弦波的频率可以通过可调电阻Rp6和Rp7来调节。
方波—三角波—正弦波电路:图9 整体电路图电路共分为三级,由运算放大器构成的电压比较器,反相积分器和有源二阶压控型低通滤波器,运算放大器的工作电压是+12V和-12V。
在图中有三个输出端,其分别可输出方波,三角波和正弦波。
元件参数计算比较器和积分器的元件参数如下:由理论分析知道电压比较器的输出电压即约等于电源电压,为了输出峰峰值为14v的方波电压,因此选择电源电压应大于或等于7v和-7v,我们选择的工作电压为正负12V直流电源,具体方波的输出电压U=Rp3/(Rp3+R3)*Ui,Rp3取10K电位器,用来调节输出方波的电压;Rp1和Rp2分别取20K和10K,用来调节方波和三角波的输出频率;要求输出的三角波峰峰值为4v,则可以取R2=20K,R4=10K,平衡电阻R1=R4路仿真仿真软件的介绍NI Multisim软件是一个专门用于电子电路仿真与设计的EDA工具软件。
作为Windows 下运行的个人桌面电子设计工具,NI Multisim 是一个完整的集成化设计环境。
NI Multisim计算机仿真与虚拟仪器技术可以很好地解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一问题。
学员可以很方便地把刚刚学到的理论知识用计算机仿真真实的再现出来,并且可以用虚拟仪器技术创造出真正属于自己的仪表。
NI Multisim软件绝对是电子学教学的首选软件工具。
它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式,具有丰富的仿真分析能力。
方波—三角波电路仿真调节可调电阻Rp3,方波的频率大约为30Hz,峰峰值为14V左右,波形如图10:图11 方波三角波的频率30Hz左右,峰峰值大约为7V,波形如下:图12 三角波用示波器进行双踪观察,方波和三角波的波形如图12:图13 方波—三角波三角波—正弦波电路仿真用示波器观察正弦波的波形,频率大约30Hz,峰峰值约为4V,波形如图13:图14 正弦波用示波器进行双踪观察,三角波和方波的波形如图14:图15 三角波—正弦波仿真波形分析在10Hz到5KHz频率范围内,方波、三角波的输出波形很好、很稳定,幅值都可以实现连续可调,而且输出波形的频率甚至可以达到10Hz以下,当波形高于5KHz以上时,方波的波形出现了较大的失真,调节变阻器,输出的波形也得不到根本的改善。
在10Hz到2000Hz频率范围内,正弦波的波形也很稳定,幅值可以连续变化,而且输出的波形失真不大,当频率高于2000Hz以上时,正弦波的波形就发生了很大的失真,而且正弦波的频率达不到10KHz。
通过分析,电压比较器产生的方波的频率可以达到10KHz,但当频率接近10KHz 时,输出的方波就受到其他频率信号的干扰,所以无法输出稳定的、不失真的波形,三角波的输出频率受到方波的影响;由有源二阶压控型低通滤波器产生的正弦波,它的输出频率受到滤波器通带截止频率fo的限制,只有低于截止频率的输入三角波形才可以通过滤波器,并进行放大,当频率高于fo时,三角波信号就会被衰减,所以根本产生不了高于滤波器截止频率的正弦波。
6.电路的安装、调试与分析调试过程与调试结果1 安装方波——三角波产生电路:把两块LM324集成块插入面包板,合理布局,正确接线,注意直流源的正负及接地端。
2 调试方波——三角波产生电路:接入电源后,用示波器进行双踪观察;调节Rp3、Rp4,方波和三角波的幅值能够连续可调,均能满足指标要求;调节Rp1和Rp2,方波和三角波的频率可以实现连续变化;观察示波器,各指标基本能够达到设计要求,然后进行下一部按装。
3 安装三角波——正弦波变换电路:在面包板上接入有源二阶压控型低通滤波电路;接入各电容、电阻及电位器;按图接线,注意直流源的正负及接地端。
4 调试三角波——正弦波变换电路:接入直流源后,利用示波器进行双踪观察,调节Rp6和Rp7,正弦波的频率可以实现连续可调,但是达不到10KHz,当频率达到10K左右时,波形出现了较大的失真;调节Rp5,正弦波的幅值能够实现连续可调。
调试结果表明,各项指标基本达到最初设计的目标。
调试结果分析及结论1方波、三角波和正弦波的输出电压都可以实现连续可调,幅值的大小也能够满足设计的要求;通过调试,方波、三角波的频率能够达到10KHz左右,但是输出波形发生了较大的失真,正弦波的频率达不到10KHz.2通过理论计算,改变电容C1的大小,可以提高输出波形的频率,并且频率可以达到10K.当我们将1uF的电容更换成时,实物调节的结果并不能达到10K,当频率达到4000、5000Hz时,方波和三角波的波形出现了较大的失真,可能受到LM324的影响,导致频率根本上不去。
3 仿真的结果比较理想,但是实际上,波形并不理想,由于使用的元件不是理想元件,都存在较大的误差,所以结果没有仿真的理想,但是基本能够满足课设的要求。