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1、9波形产生电路的设计2010.12 模拟电子技术课 程 设 计 课程名称 模拟电子技术基础课程设计题目名称 波形产生电路的设计 学生学院 信息与机电工程学院 专业班级 08电子国内 学 号 080144951 学生姓名 石康 指导教师 朱品昌 徐凯 2010-12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
2、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 积分运算电路电路设计及其原理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，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
3、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） 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”。UiA
4、FU。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
5、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uA74
6、11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uA741,74LS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
7、，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1正弦波仿真2方波及三角波仿真结论：总结：经过此次课程设计，我真切的明白了信号产生的原理和实现方法，也学会了一些软件的应用，但是在应用的过程中，出现了很多的问题，虽然解决了某些问题，可是仍然还有很多的问题没有办法解决，由于时间关系，没有去求教于老师，感到很可惜。在做仿真的时候，正弦波产生电路能够很好的与理论值相吻合，但是方波三角波产生电路的仿真值和理论值就相差较大，比如说幅值和周期都不相符合，虽然想了很多，但是还是没有办法解决这个问题。个
8、人认为软件的仿真是没有问题的，有可能是理论上的周期幅值计算方法上有问题。还要经过慢慢的研究才能得到更好的答案。致谢：在这里，我要郑重感谢那些曾在课程设计中帮助过我的同学及指导老师，特别是专业课老师和实验老师，在设计中他们给了我很多建议，以及解答了很多在设计中我遇到的问题。谢谢！参考文献：（1）米 永日 主编，Protel2004电路设计与仿真，机械工业出版社，2006.1 ISBN 7-111-18223-5（2）上海师范大学机电学院编，电子实验手册，2008年2月。(3) 陈大钦主编，电子技术基础实验：电子电路实验、设计、仿真2版，P87-91，北京：高等教育出版社，2000 ISBN 7-04-007985-2(4) 康华光主编,电子技术基础 模拟部分（第四版）,P394-424,高等教育出版社1998年2月 ISBN7-04-007241-6附录 总电路图