穩(wěn)幅文氏電橋正弦波發(fā)生器

1、*師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院2014屆通信工程專業(yè)課程設(shè)計報告*課程設(shè)計報告題 目： 文氏電橋正弦波振蕩 學(xué)生姓名： * 學(xué)生學(xué)號： * 系 別： 電氣信息工程學(xué)院 專 業(yè)： 通信工程 屆 別： 2014屆 指導(dǎo)教師： * 電氣信息工程學(xué)院制2013年5月文氏電橋正弦波振蕩學(xué)生：*指導(dǎo)教師：*電氣信息工程學(xué)院 通信工程專業(yè)1 課程設(shè)計的任務(wù)與要求1.1 課程設(shè)計的任務(wù)1. 培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的正確設(shè)計思想，訓(xùn)練綜合運用已經(jīng)學(xué)過的理論和生產(chǎn)實際知識去分析和解決工程實際問題的能力。 2. 學(xué)習(xí)較復(fù)雜的電子系統(tǒng)設(shè)計的一般方法，提高基于模擬、數(shù)字電路等知識解決電子信息方面常見

2、實際問題的能力，由學(xué)生自行設(shè)計、自行制作和自行調(diào)試。 3. 進行基本技能訓(xùn)練，如基本儀器儀表的使用，常用元器件的識別、測量、熟練運用的能力，掌握設(shè)計資料、手冊、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范以及使用仿真軟件、實驗設(shè)備進行調(diào)試和數(shù)據(jù)處理等。1.2 課程設(shè)計的要求（1）熟悉multisim的使用方法，掌握文氏電橋正弦波振蕩原理，以此為基礎(chǔ)在軟件中畫出電路圖。（2）繪制出文氏電橋正弦波振蕩的波形，觀察其波形，通過對分析結(jié)果來加強對其原理的理解。（3）在老師的指導(dǎo)下，獨立完成課程設(shè)計的全部內(nèi)容，并按要求編寫課程設(shè)計論文，文中能正確闡述和分析設(shè)計和實驗結(jié)果。 1.3 課程設(shè)計的研究基礎(chǔ)（設(shè)計所用的基礎(chǔ)理

3、論）以文氏電橋正弦波振蕩電路仿真為例,分析了基本及穩(wěn)幅文氏電橋正弦波發(fā)生器的特點,并采用 Multisim 10軟件對文氏電橋正弦波發(fā)生器進行了仿真,仿真結(jié)果與理論分析結(jié)果一致。軟件仿真在課堂教學(xué)、電路設(shè)計、及實驗教學(xué)中的應(yīng)用,使得課堂教學(xué)信息量飽滿,設(shè)計、實驗變得輕松,使教學(xué)的效果得到提升,在教學(xué)領(lǐng)域具有重要的推廣、應(yīng)用價值。 在自控、測量、無線電通訊、測量等技術(shù)領(lǐng)域中,需用到波形發(fā)生器,較常用的是正弦波振蕩器和多諧振蕩器兩大類。采用Multisim10仿真軟件對正弦波振蕩器進行仿真,該軟件是 NI 公司下屬的 Electronics WorkbenchGroup 發(fā)布的交互式SPICE 仿

4、真和電路分析的軟件。前期發(fā)展經(jīng)歷了 EWB5.0、EWB6. 0、Multisim2001、Mult-isim7、Multisim8、Multisim9 等版本。Multisim10 的特點有:1) 器件豐富。Multisim10比老版本新增了 1200 多個器件、500多個 SPICE 模塊和 100 多個開關(guān)模式電源模塊。2) 虛擬儀器種類齊全。通用儀器有數(shù)字萬用表、信號源,雙通道示波器、波特圖示儀、字信號發(fā)生器、邏輯分析儀、失真度測試儀、頻譜分析儀和網(wǎng)絡(luò)分析儀等。3) 軟件分析功能更強大。分析功能包括靜態(tài)工作點分析、交流小信號分析、瞬態(tài)分析、靈敏度分析、參數(shù)掃描分析、溫度掃描分析、傳輸函

5、數(shù)分析、最壞情況分析、特卡洛分析、批處理分析、噪聲指數(shù)分析、射頻分析等。1 基本文氏電橋正弦波發(fā)生器1-3常用的正弦波振蕩電路有RC 和LC 兩種電路,通常低頻段選用RC 振蕩器,其電路輸出功率小,頻率較低;高頻段選用LC 振蕩電路, 其輸出的功率、頻率都要高一些;頻率穩(wěn)定度要求高時,一般采用電容三點式振蕩電路。若從波形的種類和精度兩方面考慮時, 要生成正弦波時,選用文氏電橋振蕩器,更易組成外穩(wěn)幅振蕩器。文氏電橋正弦波發(fā)生器是一種常用的RC振蕩器,可以用來產(chǎn)生低頻正弦波。采用運算放大器和文氏電橋反饋網(wǎng)絡(luò)組成的基本振蕩電路模型如圖所示。 2 文氏電橋正弦波振蕩系統(tǒng)方案制定2.1 方案論證從理論上

6、講, 滿足振蕩條件后, 振蕩幅值可固定在任意值上 ,但由于環(huán)境溫度等外界條件的變化, 振蕩條件會受到影響, 使振蕩器停振或產(chǎn)生缽形失真。因此須在基本電路上增加穩(wěn)幅電路。為得到穩(wěn)幅的目的, 通常采用兩只反向并接的二極管和電阻R1并聯(lián),它們在輸出電壓的正負(fù)半周內(nèi)分別導(dǎo)通。在起振之初,由于輸出電壓幅度很小,不足以使二極管。利用二極管的非線性特性,使振蕩電路能根據(jù)振蕩幅度的變化,自動地改變基本放大器的負(fù)反饋的強弱,實現(xiàn)穩(wěn)幅目的振蕩過程中,兩只二極管交替導(dǎo)通和截止,若外界因素使振幅增大, 二極管的正向?qū)娮鑂D減小,使RF變小, 負(fù)反饋系數(shù)自動變大,反饋作用加強,從而穩(wěn)定振幅。3 文氏電橋正弦波振蕩系

7、統(tǒng)方案設(shè)計3.1各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計3.2電路參數(shù)的計算及元器件的選擇 在本次課程設(shè)計電路圖中，所用到的元器件包括電容、電阻、直流電源、交流電源、集成功放741、示波器等。3.4 系統(tǒng)整體電路圖4 Multisim軟件系統(tǒng)仿真和調(diào)試 4.1 仿真軟件介紹Multisim軟件前身是加拿大IIT公司在20世紀(jì)八十年代后期推出的電路仿真軟件EWB（Electronics Workbench）,后來，EWB將原先版本中的仿真設(shè)計更名為multisim，2005年之后，加拿大IIT公司隸屬于美國國家儀器公司（National Instrument，簡稱NI公司），美國NI公司于2006年初首次推

8、出Multisim9.0版本。目前最新版本是美國NI公司推出的multisim10。包含了電路原理圖的圖形輸入、電路的硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真能力。它具有更形象直觀的人機交互界面，并且提供了更加豐富的元件庫、儀表庫和各種分析方法。完全滿足電路的各種仿真需要。Multisim軟件是迄今為止使用最方便、最直觀的仿真軟件，其基本元件的數(shù)學(xué)模型是基于Spice版本，但增加了大量的VHDL元件模型，可以仿真更復(fù)雜的數(shù)學(xué)元器件，另外解決了Spice模型對高頻仿真不精確的問題。Multisim在保留了EWB形象直觀等優(yōu)點的基礎(chǔ)上，大大增強了軟件的仿真測試和分析功能，大大擴充了元件庫中的元件的數(shù)目

9、，特別是增加了大量與實際元件對應(yīng)得元件模型，使得仿真設(shè)計的結(jié)果更加精確、更可靠、更具有實用性。4.2 系統(tǒng)仿真實現(xiàn)文氏電橋正弦波振蕩產(chǎn)生波形圖4.3 系統(tǒng)測試（要求測試環(huán)境、測試儀器、測量數(shù)據(jù)）5 總結(jié)5.1 設(shè)計小結(jié)通過這次電子課程設(shè)計，進一步理解并加深了對所學(xué)的模擬及數(shù)字電子技術(shù)的認(rèn)識。學(xué)會了在實踐中運用理論，用理論來指導(dǎo)實踐，培養(yǎng)了理論聯(lián)系實際的正確設(shè)計思想。通過對課題的設(shè)計，訓(xùn)練了運用所學(xué)的理論知識去思考問題并聯(lián)系理論實際解決問題的能力，同時通過此次設(shè)計，學(xué)會了較復(fù)雜的電子系統(tǒng)設(shè)計的一般方法，進一步掌握了分析與設(shè)計一般電子電路的方法，并增強了獨立的思考問題和解決問題的能力。同時進行基本

10、的技能訓(xùn)練，學(xué)會了基本儀器的使用及基本電子元器件的識別與測量。總之，通過這次電子課程設(shè)計，培養(yǎng)了實際運用理論的能力，為以后的學(xué)習(xí)和工作有很好的促進作用。5.1 收獲體會通過這次課程設(shè)計我了解了壓控振蕩器在結(jié)構(gòu)上的特點，使我在選擇壓控震蕩器時更加明確哪種振蕩器更合適，同時讓我更好地掌握了各種電路的分析、調(diào)試與計算方法，收悉了振蕩電路的各種原理和壓控振蕩器的使用方法，更深刻地理解了課本知識。在此次作課程設(shè)計過程中，我深深地感受到自己所學(xué)知識的有限和對所學(xué)知識的生疏，明確了不僅要學(xué)課本知識，還要再通過圖書館和網(wǎng)絡(luò)等各種渠道來擴充自己的知識，并且要學(xué)會對所學(xué)內(nèi)容的取舍及分析?？傊?，從中我學(xué)到了如何對待

11、遇到的困難。增強了對所學(xué)知識的思考整合能力，培養(yǎng)了自己的思維能力。在做課程設(shè)計過程中，老師給了很大的自由發(fā)揮的空間，可以自己選題，讓我自己運用所學(xué)知識去分析和解決實際問題。這次課程設(shè)計培養(yǎng)了我一絲不茍的科學(xué)態(tài)度和做學(xué)問應(yīng)有的耐心及恒心，也使我認(rèn)識到做事要不畏困難和迎難而上的重要要性。6 參考文獻1電子線路：非線性部分/謝佳奎主編：謝佳奎，宣月清，馮軍編.4版.北京：高等教育出版社，（2010重?。?通信原理/樊昌信，曹麗娜編著. 6版.北京：國防工業(yè)出版社，2011.8重印3張肅文，陸兆熊.高頻電子線路.第三版.高等教育出版社，1993年4董在望，肖華庭.通信電路原理.高等教育出版社，1989年5黃智偉.基于Multisim2001的電子電路計算機仿真設(shè)計與分析.北京電子工業(yè)出版社。20046 Multisim7電路設(shè)計及仿真應(yīng)用/熊偉等編著。北京:清華大學(xué)出版社，2005.77 Multisim7 User Guide.Interactive Image Techn