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1、 课 程 设 计 课程名称 模拟电子技术基础课程设计 题目名称 波形发生电路_ 学生学院 物理与光电工程学院 专业班级 电子科学与技术（5）班学 号 学生姓名 指导教师 2008-12-17摘要和关键词【摘要】：用RC桥式正弦波振荡电路产生正弦波，正弦波频率可通过调节电阻R及电容C实现100HZ20KHZ的变换，再通过电压跟随器输出正弦波，电压跟随器起到保护前级不受后级影响。正弦波通过过零比较器，整形为方波，同样经过电压跟随器输出方波。方波通过积分运算电路，整形为三角波，同样经过电压跟随器输出三角波，方波、三角波的频率与正弦波频率相同。【关键词】：RC桥式振荡 电压跟随器 过零比较器 积分运算
2、电路设计任务与技术指标要求：设计并制作用分立元件和集成运算放大器组成的能产生方波、三角波和正弦波的波形发生器。指标：输出频率分别为：102HZ、103HZ和104Hz；方波的输出电压峰峰值VPP20V电路设计及其原理1） 方案比较方案一 先通过压控方波振荡电路产生方波信号，方波信号经过积分运算电路整形为三角波，三角波通过低通滤波器整形为正弦波。方案二 用RC桥式正弦波振荡电路产生正弦波，正弦波频率可通过调节电阻R及电容C实现100HZ20KHZ的变换，再通过电压跟随器输出正弦波。正弦波通过过零比较器，整形为方波，同样经过电压跟随器输出方波。方波通过积分运算电路，整形为三角波。方案二同方案一比较
3、，有较为明显的优势，首先，由于是采用滤波方式产生正弦波，高低频特性较差，可实现的波形频率范围较窄。方案二采用RC桥式正弦振荡电路产生正弦波，频率范围较宽，用过零比较器整形为方波，更容易实现幅度的调节。由于方案二的优势，本设计采用方案二。2） 单元电路设计 RC桥式正弦振荡电路 RC桥式正弦波振荡电路，也称文氏桥振荡电路。它可由以下四个部分组成：（1） 放大电路：保证电路能够有从起振到动态平衡的过程，使电路获得一定幅值的输出量，实现能量的控制。（2） 选频网络：确定电路的振荡频率，使电路产生单一频率的振荡，即保证电路产生正弦波振荡。（3） 正反馈网络：引入正反馈，使放大电路的输入信号等于反馈信号
4、。（4） 稳幅环节：也就是非线性环节，作用是使输出信号幅值稳定。 说明： 本设计中选频网络与正反馈网络“合二为一”。UiAFU。Uf+-+-Ui 反馈电路 RC桥式正弦波振荡电路 通过以下计算，可以求出RC串并联选频网络的频率特性和F=UiUfR1jcR+1jc+R1jc (1)整理可得F13+j(RC-1jc) (2)令0=1/RC,则f0=12RC (3)（3）代入（2）,得出F13+j(ff0+f0f) (4)幅频特性为F132+(ff0-f0f)2 (5)相频特性为F=-arctan13(ff0-f0f) (6) 当f=f0时，F13，即Ui13U0,F0o又由AF1A+F2n (n为
5、整数)可知当f=f0时，F13，所以AAu=3 (7)（7）式表明，只要RC串并联选频网络匹配一个电压放大倍数等于3（即输出电压与输入电压同相，且放大倍数的数值为3）的放大电路就可以构成正弦波振荡电路。 电路中的二极管起稳幅作用，即非线性环节。射极跟随器电路 用运放接成的电压跟随器电路，主要起保护上一级不受下一级电路影响的作用。理想运放的开环差模增益为无穷大，因而电压跟随器具有比射极输出器好得多的跟随特性。其电路图如下： 电压跟随器电路 RC桥产振荡产生波形方波产生电路 方波的产生电路主要由一个过零比较器组成，前级产生的正弦波输入过零比较器，整形为相同频率的方波。 过零比较器 输出方波波形三角
6、波产生电路将前级产生的方波进行积分运算，即可得到相等频率的三角波。 积分运算电路 输出波形3） 元件选择运算放大器74LS3181过零比较器74LS3111同轴双层电位器1电阻及电容若干说明：运算放大器选用74LS318,74LS具有四个运算放大器，除了一个做RC桥式振荡电路在的运算放大器，其它三个可以接成三个电压跟随器，做为三个波形输出的后级保护电路，同轴双层电位器要求精确，即两个电位器阻值尽可能相等，这样输出波形才不会失真。4） 电路工作原理总结用RC桥式正弦波振荡电路产生正弦波，RC桥式正弦振荡电路由放大电路、选频网络及正反馈网络、稳幅环节组成，正弦波频率可通过调节选频网络的电阻R及电容
7、C实现100HZ20KHZ的变换，产生的正弦波再通过电压跟随器输出正弦波，电压跟随器起到保护前级不受后级影响。正弦波通过过零比较器，整形为方波，同样经过电压跟随器输出方波。方波通过积分运算电路，整形为三角波，同样经过电压跟随器输出三角波，方波、三角波的频率与正弦波频率相同。电路调试与结果调节直流电压源，使其输出正负十二伏直流电压，调整好示波器。给电路供电，观察示波器，别记录各频段对应波形的情况，峰峰值。调试结果变明，该电路在要求频率范围内的大部分频率范围基本上不失真，除了在最高频及最低频有少许失真，其中，当频率接近10KHZ时，方波高低电压跃变时出现毛刺，这是过零比较器的频率特性所致，过选用频率宽度更宽的过零比较起进行校正。另外，在最高频和最低频段，三角波出现少许的弯斜，这是由积分电容所表示的容性及阻性所导致。可选用频率特性更为宽的电容进行校正。以下实物图供参考。附录 总电路图8