波形發(fā)生器電路CAD課程設(shè)計(jì)報(bào)告

《電路CAD》

課程設(shè)計(jì)報(bào)告

學(xué)生姓名（學(xué)號）：孔*   09

班    級：電科1501

設(shè)計(jì)完成時(shí)間：1月13日

指導(dǎo)教師：張*

實(shí)驗(yàn)要求

一、波形發(fā)生器的任務(wù)與要求

設(shè)計(jì)制作一臺能產(chǎn)生方波。三角波和正弦波的波形發(fā)生器。

二、.設(shè)計(jì)要求

1.輸出波形頻率范圍為 0.02hz~20khz，且連續(xù)可調(diào)

2. 正弦波幅值為正負(fù) 10v,失真度小于 2%。

3.方波幅值為 10v。

4.三角波峰值為 20v.

5.各種波形幅值均連續(xù)可調(diào)。

6.設(shè)計(jì)電路所需的直流電源。

三、提交設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容

1.摘要

2.設(shè)計(jì)思路及元件選擇

3.三角波和正弦波電路的參數(shù)計(jì)算

4.原理圖設(shè)計(jì)

5.PCB 板設(shè)計(jì)

6.總結(jié)

設(shè)計(jì)報(bào)告

• 摘要
  

此次設(shè)計(jì)的波形發(fā)生器原理為：文氏橋振蕩（RC串-并聯(lián)正弦波振蕩器）產(chǎn)生正弦波輸出，主要采用RC串-并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)作為選頻和反饋網(wǎng)絡(luò)，其振蕩頻率f=1/2ΠRC），改變RC的數(shù)值，可得到不同頻率的正弦波信號輸出。為了使輸出電壓穩(wěn)定，采用穩(wěn)幅措施。用集成運(yùn)放構(gòu)成電壓比較器，將正弦波信號變成方波信號輸出，用RC電路將方波變換成三角波輸出。

• 設(shè)計(jì)思路及元件選擇
  

2.1方案論證

振蕩波形:

正弦波：

方案一、由R、C振蕩電路產(chǎn)生，其中包括R、C串并聯(lián)電路和R、C移相電路兩種。

方案二、由L、C振蕩電路產(chǎn)生。

方案三、由集成運(yùn)放構(gòu)成的RC橋式振蕩電路產(chǎn)生。包括放大、反饋、選頻和穩(wěn)幅等基本部分。輸出波形穩(wěn)定性良好。

方波：

方案一、方波可由NE555構(gòu)成多諧振蕩器來產(chǎn)生。

方案二、由運(yùn)放構(gòu)成的電壓比較器，在運(yùn)放的輸出端引入限流電阻和兩個(gè)背靠背的穩(wěn)壓管組成雙向限幅方波產(chǎn)生電路。

三角波：

方案一、由方波來產(chǎn)生：可以由NE555電路產(chǎn)生的方波或是集成運(yùn)放產(chǎn)生的通過R、C積分來得到。

方案二、由同相輸入遲滯比較器和積分器產(chǎn)生

方案選擇：

通過對以上方案進(jìn)行比較，我們選擇的方案是：正弦波是由集成運(yùn)放構(gòu)成的RC橋式振蕩電路產(chǎn)生。方波由NE555構(gòu)成多諧振蕩器來產(chǎn)生。三角波由方波通過積分電路產(chǎn)生。

2.2 系統(tǒng)組成框圖：

（見附件）

振蕩信號

正弦波

由集成運(yùn)放構(gòu)成的RC橋式振蕩電路產(chǎn)生。兩部分組成，一為放大電路，另一部分為選頻網(wǎng)絡(luò)達(dá)到輸出各種波形工作頻率范圍0.02Hz-20KHz連續(xù)可調(diào)的目的。

將電阻與電容串聯(lián)、并聯(lián)，組成選頻網(wǎng)絡(luò)，連接在功率放大器的同相輸入端與輸出端之間，構(gòu)成RC橋式振蕩電路。

為了輸出正弦波的穩(wěn)定，增加的穩(wěn)壓電路

方波

用施密特觸發(fā)器使正弦波信號通過變換得到方波，使用555電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)施密特觸發(fā)器用來輸出方波。

三角波

由方波通過積分電路產(chǎn)生。選用積分網(wǎng)絡(luò)，對電壓比較器輸出的方波進(jìn)行積分，最終輸出穩(wěn)定的三角波。

2.5總體電路圖

• 三角波和正弦波電路的參數(shù)計(jì)算
  

• 正弦波
  

為了頻率連續(xù)可調(diào)，根據(jù)f=1/（2π*RC），使用可變電阻，通過改變電阻，使頻率在一定的范圍內(nèi)連續(xù)可變。

時(shí)滿足穩(wěn)定輸出，在稍微大于1的時(shí)候可以起振。

• 三角波
  

齊納二極管：

注：公式中R2應(yīng)改為R12

R6連續(xù)可調(diào)，輸出頻率連續(xù)可調(diào)。

三角波的輸出由門限電壓決定

• 原理圖設(shè)計(jì)
  

• PCB板設(shè)計(jì)
  

• 總結(jié)
  

設(shè)計(jì)波形發(fā)生器有很多方案，例如：用正弦波振蕩器產(chǎn)生正弦波輸出，正弦波信號通過電路變換得到方波輸出（例如施密特觸發(fā)器）用RC電路將方波轉(zhuǎn)換為三角波輸出。或者利用多諧振蕩產(chǎn)生正弦波輸出，正弦波信號通過變換電路得到三角波輸出，用折現(xiàn)近似法將三角波變換成方波輸出。在這基礎(chǔ)上，考慮到方案簡單，電路簡單，我采用第一種方案。我又熟悉一遍電路原理正弦波振蕩器，施密特原理，積分電路。又對文氏橋電路進(jìn)行理解，設(shè)計(jì)電路。起初的電路不能達(dá)到要求的幅值，通過多次的改變電阻和電容，正弦波已經(jīng)達(dá)到了要求。在轉(zhuǎn)換為方波的過程我用到的是555計(jì)時(shí)器構(gòu)成的施密特電路，效果很好但限制了幅度的改變，所以我增加了電路的輸入電壓，在采用分壓電路得到我想要的幅值。通過積分電路我得到的三角波，在電路中的電壓損耗，達(dá)不到要求，我增加了放大電路，還是通過改變電阻來改變頻率，這樣就可以達(dá)到要求。

總之，這次大作業(yè)的完成，使我認(rèn)識到在實(shí)踐方面還有很多欠缺，還需多加努力。