電子線(xiàn)路課程設(shè)計(jì)-正弦波震蕩電路設(shè)計(jì)

1、正弦波震蕩電路設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)專(zhuān)業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù)班級(jí)：12級(jí)3班學(xué)生姓名：馬海龍 李鵬飛 楊永登指導(dǎo)老師：鄭江云摘要本次課程設(shè)計(jì)的目標(biāo)是設(shè)計(jì)一個(gè)RC電容振蕩電路。RC振蕩電路由放大電路和選頻網(wǎng)絡(luò)兩部分組成,施加正反饋就產(chǎn)生振蕩，振蕩頻率由RC網(wǎng)絡(luò)的頻率特性決定。它的起振條件為：Rf>2R1，振蕩頻率為：fo=1/2RC。運(yùn)算放大器選用UA741,采用非線(xiàn)性元件來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)反饋的強(qiáng)弱以維持輸出電壓的恒定，進(jìn)而達(dá)到自動(dòng)穩(wěn)幅的目的，這樣便可以保證輸出幅度為2Vp-p；而頻率范圍的確定是根據(jù)式fo=1/2RC以及題目給出的頻率范圍來(lái)確定電阻R或電容C的值，進(jìn)而使其滿(mǎn)足題目的要求。關(guān)鍵詞：R

2、C振蕩電路、振蕩頻率、輸出幅度目錄摘要2目錄3一、RC震蕩電路概述4常用的RC振蕩電路4(1)RC移相式振蕩器4(2)RC橋式振蕩器4RC振蕩電路工作原理5(1) 起振過(guò)程5(2) 穩(wěn)定振蕩6(3) 振蕩頻率6(4)起振及穩(wěn)定振蕩的條件6二、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求72.1 課程設(shè)計(jì)的目的72.2 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求72.3 課程設(shè)計(jì)的技術(shù)指標(biāo)7三、正弦波振蕩電路理論設(shè)計(jì)81 技術(shù)指標(biāo)82 設(shè)計(jì)方案83實(shí)現(xiàn)方案94仿真結(jié)果9四.安裝調(diào)試104.1安裝調(diào)試過(guò)程104.2 故障分析與結(jié)論12五、使用儀器設(shè)備清單13一、RC震蕩電路概述常用的RC振蕩電路有相移式和橋式兩種。(1)RC移相式振蕩器 具有電路簡(jiǎn)

3、單，經(jīng)濟(jì)方便等優(yōu)點(diǎn)，但選頻作用較差，振幅不夠穩(wěn)定，頻率調(diào)節(jié)不便，因此一般用于頻率固定、穩(wěn)定性要求不高的場(chǎng)合。其振蕩頻率是fo=1/2RC (2)RC橋式振蕩器 將RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)和放大器結(jié)合起來(lái)即可構(gòu)成RC振蕩電路，放大器件可采用集成運(yùn)算放大器。如圖所示，RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)接在運(yùn)算放大器的輸出端和同相輸入端之間，構(gòu)成正反饋，Rf、R1接在運(yùn)算放大器的輸出端和反相輸入端之間，構(gòu)成負(fù)反饋。正反饋電路和負(fù)反饋電路構(gòu)成一文氏電橋電路（如圖右所示），運(yùn)算放大器的輸入端和輸出端分別跨接在電橋的對(duì)角線(xiàn)上，所以，把這種振蕩電路稱(chēng)為RC橋式振蕩電路。（如圖）振蕩信號(hào)由同相端輸入，故構(gòu)成同相放大器，輸出電壓Uo

4、與輸入電壓Ui同相，其閉環(huán)電壓放大倍數(shù)等于A(yíng)u=Uo/Ui=1+(Rf/R1)。而RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)在=o=1/RC時(shí)，F(xiàn)u=1/3,f=0°，所以，只要|Au|=1+(Rf/R1)>3,即Rf>2R1,振蕩電路就能滿(mǎn)足自激振蕩的振幅和相位起振條件，產(chǎn)生自激振蕩，振蕩頻率fo等于fo=1/2RC采用雙聯(lián)可調(diào)電位器或雙聯(lián)可調(diào)電容器即可方便地調(diào)節(jié)振蕩頻率。在常用的RC振蕩電路中，一般采用切換高穩(wěn)定度的電容來(lái)進(jìn)行頻段的轉(zhuǎn)換（頻率粗調(diào)），再采用雙聯(lián)可變電位器進(jìn)行頻率的細(xì)調(diào)。RC振蕩電路工作原理輸出電壓 uo經(jīng)正反饋（兼選頻）網(wǎng)絡(luò)分壓后，取uf 作為同相比例電路的輸入信號(hào)ui。(1

5、) 起振過(guò)程(2) 穩(wěn)定振蕩(3) 振蕩頻率振蕩頻率由相位平衡條件決定。A= 0，僅在 f0處 F = 0 滿(mǎn)足相位平衡條件，所以振蕩頻率f0= 1/2RC。改變R、C可改變振蕩頻率RC振蕩電路的振蕩頻率一般在200KHz以下。振蕩頻率的調(diào)整(4)起振及穩(wěn)定振蕩的條件考慮到起振條件AuF > 1, 一般應(yīng)選取 RF略大2R1。如果這個(gè)比值取得過(guò)大，會(huì)引起振蕩波形嚴(yán)重失真。由運(yùn)放構(gòu)成的RC串并聯(lián)正弦波振蕩電路不是靠運(yùn)放內(nèi)部的晶體管進(jìn)入非線(xiàn)性區(qū)穩(wěn)幅，而是通過(guò)在外部引入負(fù)反饋來(lái)達(dá)到穩(wěn)幅的目的。二、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求2.1 課程設(shè)計(jì)的目的1. 掌握由集成運(yùn)算放大器組成RC串并聯(lián)正弦波振蕩電路的工作原

6、理和電路結(jié)構(gòu)。 2. 研究RC串并聯(lián)振蕩器中RC串、并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性。3. 掌握RC串并聯(lián)正弦波振蕩電路的調(diào)測(cè)技術(shù)。4. 進(jìn)一步掌握用雙蹤示波器測(cè)相位差的方法。5. 掌握常用元器件的識(shí)別和測(cè)試。6.熟悉常用儀表，了解電路調(diào)試的基本方法。2.2 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求1 設(shè)計(jì)一個(gè)fo=500Hz的RC正弦波振蕩電路。2掌握RC正弦波振蕩電路的工作原理。2.3 課程設(shè)計(jì)的技術(shù)指標(biāo)1示波器的調(diào)試。2輸出波形：正弦波。3輸出頻率范圍：在500HZ (±5%)范圍內(nèi)可調(diào)。4輸入電壓：15V的對(duì)稱(chēng)電壓。三、正弦波振蕩電路理論設(shè)計(jì) 1 技術(shù)指標(biāo) 設(shè)計(jì)一個(gè)正弦波振蕩電路，使它能輸出頻率一定的正弦波信

7、號(hào)，振蕩頻率測(cè)量值與理論值的相對(duì)誤差小于±5%，電源電壓變化±1V時(shí)，振幅基本穩(wěn)定，振蕩波形對(duì)稱(chēng)，無(wú)明顯非線(xiàn)性失真。 2 設(shè)計(jì)方案 通過(guò)查閱資料可以知道所謂的正弦波振蕩電路是指一個(gè)沒(méi)有輸入信號(hào)，依靠自激振蕩產(chǎn)生正弦波輸出信號(hào)的電路。正弦波電路由放大電路，正反饋電路和選頻網(wǎng)絡(luò)組成。正弦波振蕩電路的實(shí)質(zhì)是放大器引正反饋的結(jié)果。 正弦波振蕩電路主要有RC振蕩電路，LC振蕩電路和石英晶體振蕩電路。本次試驗(yàn)中我主要設(shè)計(jì)的方案是RC正弦波振蕩電路。RC正弦波振蕩電路是由電阻R和電容C元件作為選頻和正反饋網(wǎng)絡(luò)的振蕩器，RC作為選頻網(wǎng)絡(luò)的正弦波振蕩器有橋式振蕩電路，雙T網(wǎng)絡(luò)和相移式振蕩電路

8、。 根據(jù)橋式振蕩電路和相移式振蕩電路的工作原理，我設(shè)計(jì)了如下方案。 3實(shí)現(xiàn)方案原件參數(shù)如上面仿真電路所示。fo=1/2RC，R=3.3K,C=100nF,計(jì)算得fo大致為500Hz左右（誤差允許范圍內(nèi)）4仿真結(jié)果上圖為我們的設(shè)計(jì)方案RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)震蕩電路在Multisim中的仿真電路。調(diào)節(jié)電位器R5，觀(guān)察電路輸出情況。由虛擬示波器可見(jiàn)，當(dāng)減少Rw至一定值時(shí)，電路將不能震蕩。增大Rw到一個(gè)適合的值時(shí)，電路能夠震蕩，且輸出波形較好，如下圖所示，若繼續(xù)增大Rw，當(dāng)Rw的值太大時(shí)，輸出波形產(chǎn)生嚴(yán)重失真。根據(jù)下圖，從示波器上讀出正弦波的周期一個(gè)周期約為2ms，頻率為500HZ。符合±0.5%，

9、仿真結(jié)果正確。四.安裝調(diào)試4.1安裝調(diào)試過(guò)程上圖為我們自己焊接的震蕩電路。實(shí)際讀出的正弦波頻率為530HZ，與理論值相符合。我們焊的震蕩電路完全符合這個(gè)實(shí)驗(yàn)的要求。4.2 故障分析與結(jié)論我們通過(guò)計(jì)算和聯(lián)系手中的元件，確定了各個(gè)部分元件值的大小，在網(wǎng)上購(gòu)買(mǎi)原件，然后焊成電路，通過(guò)多番檢查，可以確定線(xiàn)路無(wú)誤。但初期，怎么調(diào)試也不出波形，還因?yàn)檎?fù)極接錯(cuò)了，燒壞了一個(gè)放大器。后來(lái)求助于指導(dǎo)老師，在她的指導(dǎo)下，我們從新規(guī)劃了電路，重新焊好了震蕩電路，但還是沒(méi)有波形。經(jīng)過(guò)好長(zhǎng)時(shí)間的辛苦調(diào)試，最后在指導(dǎo)老師的幫助下，更換了放大器，才產(chǎn)生了波形。原來(lái)是我們網(wǎng)上購(gòu)買(mǎi)的放大器發(fā)生故障，不能正常使用。改正了以上所提到的兩個(gè)問(wèn)題以后，我們?cè)俅芜M(jìn)行測(cè)試。通過(guò)不斷的調(diào)節(jié)，最終我們得到了比較理想的波形，波形不失真，頻率大約為530HZ，而通過(guò)計(jì)算可以知道理論上得到的輸出波應(yīng)該大致為500多HZ，由此可見(jiàn)試驗(yàn)結(jié)果大致符合理論，而誤差產(chǎn)生的原因是因?yàn)樵椴怀Ｒ?guī)電阻，理論需要的電阻買(mǎi)不到所以就用相近的電阻。如電阻阻值和標(biāo)明或者是測(cè)試的不完全符合，導(dǎo)線(xiàn)存在著電阻，元器件之間接觸不良。導(dǎo)線(xiàn)和電路板之間接觸不良。直流電源輸出不穩(wěn)定