波形發(fā)生器-產(chǎn)生正弦波-方波-三角波函數(shù)轉(zhuǎn)換器

模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書適用專業(yè)：測(cè)控專業(yè)設(shè)計(jì)周期：一周一、設(shè)計(jì)題目：波形發(fā)生器的設(shè)計(jì)產(chǎn)生正弦波－方波－三角波函數(shù)轉(zhuǎn)換器二、設(shè)計(jì)目的1、研究正弦波等振蕩電路的振蕩條件。2、學(xué)習(xí)波形產(chǎn)生、變換電路的應(yīng)用及設(shè)計(jì)方法以及主要電路指標(biāo)的測(cè)試方法。三、設(shè)計(jì)要求及主要電路指標(biāo)設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)并仿真能產(chǎn)生方波、三角涉及正弦波等多種波形信號(hào)輸出的波形發(fā)生器。1、方案論證，確定總體電路原理方框圖。2、單元電路設(shè)計(jì)，元器件選擇。3、仿真調(diào)試及測(cè)量結(jié)果。主要電路指標(biāo)正弦波信號(hào)源：信號(hào)頻率范圍20Hz～20kHz連續(xù)可調(diào)；頻率穩(wěn)定度較高。信號(hào)幅度可以在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)；各種輸出波形幅值均連續(xù)可調(diào)，方波占空比可調(diào)；設(shè)計(jì)完成后可以利用示波器測(cè)量出其輸出頻率的上限和下限，還可以進(jìn)一步測(cè)出其輸出電壓的范圍。四、仿真需要的主要電子元器件1、運(yùn)算放大電路2、滑線變阻器3、電阻器、電容器等五、設(shè)計(jì)報(bào)告總結(jié)1、對(duì)所測(cè)結(jié)果〔如：輸出頻率的上限和下限，輸出電壓的范圍等〕進(jìn)行全面分析，總結(jié)振蕩電路的振蕩條件、波形穩(wěn)定等的條件。2、分析討論仿真測(cè)試中出現(xiàn)的故障及其排除方法。3、給出完整的電路仿真圖。4、體會(huì)與收獲。正文一、方案論證與比擬1.1方案提出方案一：由2M晶振產(chǎn)生的信號(hào)，經(jīng)8253分頻后，產(chǎn)生100Hz的方波信號(hào)。由鎖相環(huán)CD4046和8253進(jìn)

行N分頻，輸出信號(hào)送入正弦波產(chǎn)生電路和三角波產(chǎn)生電路，其中正弦波采用查表方式產(chǎn)

生。計(jì)數(shù)器的輸出作為地址信號(hào)，并將存儲(chǔ)器2817的波形數(shù)據(jù)讀出，送DAC0832進(jìn)行D/A

轉(zhuǎn)換，輸出各種電壓波形，并經(jīng)過組合，可以得到各種波形。輸出信號(hào)的幅度由0852進(jìn)

行調(diào)節(jié)。系統(tǒng)顯示界面采用16字x1行液晶，信號(hào)參數(shù)由4x4位鍵盤輸入，用戶設(shè)置信息的

存儲(chǔ)由24C01完成。

方案二：采用我們所熟悉的RC橋式正弦波振蕩電路，輸出一個(gè)正弦波。由集成運(yùn)放構(gòu)成的方波發(fā)生器和三角波發(fā)生器，包括滯回比擬器和RC積分電路二局部，正弦波作為滯回比擬器的輸入，通過滯回比擬器，輸出方波，再經(jīng)RC積分電路輸出三角波。方案三：等1.2設(shè)計(jì)方案的論證和選擇方案一由于ICL8038自身的限制，采用了RC振蕩器，故輸出頻率穩(wěn)定度只能到達(dá)10-3數(shù)量級(jí)。由于壓控振蕩器F/V的線性范圍有限，頻率步進(jìn)的步長(zhǎng)控制比擬困難，難以保

證1000倍的頻率覆蓋系數(shù)。方案一的控制顯示系統(tǒng)比擬簡(jiǎn)單，六位LED的顯示系統(tǒng)制作比擬簡(jiǎn)單，但難以顯示系

統(tǒng)輸出信號(hào)的詳細(xì)信息，使用時(shí)操作難度比擬大，人機(jī)界面比擬難懂。方案二線路比擬簡(jiǎn)單，RC橋式正弦波振蕩電路中兩個(gè)反向并聯(lián)二極管用于穩(wěn)幅，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。采用運(yùn)放組成的積分電路，可實(shí)現(xiàn)恒流充電，使三角波線性大大改善。使用時(shí)控制簡(jiǎn)單，操作方便。因此選擇方案二。二、系統(tǒng)的功能及設(shè)計(jì)框圖2.1系統(tǒng)的全部功能、要求及技術(shù)指標(biāo)。要求系統(tǒng)能穩(wěn)定輸出正弦波，方波，三角波這三種波形。正弦波信號(hào)源：信號(hào)頻率范圍20Hz～20kHz連續(xù)可調(diào)；頻率穩(wěn)定度較高。信號(hào)幅度可以在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)；各種輸出波形幅值均連續(xù)可調(diào)，方波占空比可調(diào)；設(shè)計(jì)完成后可以利用示波器測(cè)量出其輸出頻率的上限和下限，還可以進(jìn)一步測(cè)出其輸出電壓的范圍。2.2確定設(shè)計(jì)框圖〔系統(tǒng)包含的單元電路及結(jié)構(gòu)〕和總體設(shè)計(jì)方案圖1總體設(shè)計(jì)方案框圖2.3單元電路的分析與設(shè)計(jì)：一、RC文氏電橋振蕩器產(chǎn)生正弦波，方波-三角波產(chǎn)生電路可由正弦波振蕩器采用波形變換電路,通過遲滯比擬器變換為方波,經(jīng)積分器獲得三角波輸出。此電路的輸出頻率就是就是RC文氏電橋振蕩器的振蕩頻率.RC文氏電橋振蕩器實(shí)驗(yàn)要點(diǎn):①.振蕩頻率fｏ=1/(2πRC);②.起振幅值條件:Avf1=(R1+Rf)/R1≧3.即Rf/R1≧2.Rf=RW+(R3∥Rd)Rd:二極管正向電阻.電路調(diào)整的關(guān)鍵是：負(fù)反應(yīng)電路中的電位器RW的細(xì)心調(diào)節(jié)，RW過大：輸出方波！RW過?。弘娐凡黄鹫瘢D2RC橋式正弦波振蕩電路圖二、用遲滯比擬器與反相積分器首尾相串聯(lián)構(gòu)成方波-三角波產(chǎn)生電路，然后，采用差分放大器，作為三角波—正弦波變換電路利用差分對(duì)管的飽和與截止特性進(jìn)行變換，此電路的輸出頻率就是就是方波-三角波產(chǎn)生電路的頻率.圖3滯回比擬器和RC積分電路圖系統(tǒng)仿真調(diào)試分析3.1軟件仿真原理圖3.2模擬仿真過程第一步：圖4正弦波第二步：圖5方波第三步：圖6三角波3.3各項(xiàng)指標(biāo)測(cè)試正弦波：頻率333Hz幅值4電壓2.83方波：頻率333Hz幅值6電壓4.24三角波：頻率333Hz幅值2電壓1.41四、結(jié)語(yǔ)我認(rèn)為本次課程設(shè)計(jì)時(shí)間過于緊湊，只有一周的時(shí)間，我們沒有更好的設(shè)計(jì)出更理想的結(jié)果。我建議以后盡量讓設(shè)計(jì)的時(shí)間充分一些，從而我們可以有更多的時(shí)間學(xué)習(xí)參考資料與處理討論設(shè)計(jì)的每一個(gè)環(huán)節(jié)，。覺得自己對(duì)有些知識(shí)還是存在一知半解的現(xiàn)象，可以加強(qiáng)同學(xué)間的討論。仿真軟件過于繁瑣，只要器件選擇錯(cuò)誤，連線不好就不能出來想要的仿真結(jié)果，希望老師選擇一些能提示錯(cuò)誤的仿真軟件。還有就是需要耐心根據(jù)仿真結(jié)果，設(shè)置適宜的參數(shù)，絕對(duì)不能怕麻煩。有一個(gè)問題就是明明已經(jīng)仿真出來了，可是為什么保存了之后就仿真不出來了呢？希望老師總結(jié)出錯(cuò)的原因，可以讓下屆的學(xué)生參考。五、參考文獻(xiàn)1.陳大欽主編．電子技