電子電工課程設計(函數發(fā)生器的設計)

1、<p>　　題目： 函數發(fā)生器的設計 </p><p>　　班級： </p><p>　　學號： </p><p>　　姓名： </p><p>　　指導： </p><p><b>　　時間：

2、 </b></p><p>　　電工技術課程設計任務書</p><p>　　姓名： 班級： 指導老師：</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　總體方案與原理說明.............................................

3、...................................................1</p><p>　　2.三角波-方波產生電路..............................................................................................3</p><p>　　3.三角波-正弦波變換電路..

4、........................................................................................4</p><p>　　4.接口電路......................................................................................................

5、..............5</p><p>　　5.總體電路原理相關說明............................................................................................6</p><p>　　6.總體電路原理圖.............................................

6、...........................................................7</p><p>　　7.元件清單....................................................................................................................8</p>&l

7、t;p>　　參考文獻........................................................................................................................9</p><p>　　設計心得體會.........................................................

8、.....................................................10</p><p><b>　　總體方案與原理說明</b></p><p>　　本設計的思想是先由積分器和比較器同時產生三角波和方波,其中比較器起開關的作用,將具有正、負極性的電位交替地反饋到積分器,通過積分得到三角波。</p><p>

9、　　圖1 信號產生電路圖</p><p>　　該電路主要由三個方面組成，即三角波-方波產生電路、三角波-正弦波變換電路、接口電路。</p><p>　　三角波-方波產生電路由三個集成運算放大器組成。其中核心部分是由A1組成積分電路和由A3組成的電壓比較、限幅器,A2實現限幅、反相等功能運算。同時A2和A3組成正反饋電路 。由于開關二極管的作用,A2開始從-0·7 V跳變到+0&

10、#183;7 V,從而迫使A3的輸出隨之翻轉,使uo3從U+跳變到U-,與此同時,A1反相輸入端的電壓也隨之翻轉跳變到負電平U-,A1對電壓U-進行反向積分,使得uo1按著同樣的時間常數RP1及C2上升,電流I2與I1反向。I2= uo1/R2逐漸增加,當正反饋電流I1與I2相等時,uo2再次跳變,從+0·7 V跳變到-0·7 V,迫使Uo3再次翻轉,從U+跳變到U-,這就完成了一個振蕩周期,如此周而復始的循環(huán)。在A

11、1地輸出端產生三角波uo1,在A3的輸出端產生方波uo3。</p><p>　　三角波-正弦波變換電路主要采用鏡像電流源作為有源負載，在差模輸入電壓作用下，Q3,Q4分別輸出數值相等、極性相反的增量電流,即ic1= ICQ+ic,ic2= ICQ-ic,其中ic通過Q1管時,他將等值的轉換到Q2管。因此,輸出電流io= iC2-iC4= iC1-iC4 iC3-iC4=2iC,這就是說,他的值近似等于近雙端輸出時

12、的差模輸出電流, 在共模輸入電壓作用下,Q3,Q4分別輸出數值相等、極性相同的增量電流,即ic1= ICQ+ic,ic2= ICQ-ic,其中ic1通過Q1管時,他將等值的轉換到Q2管.</p><p>　　接口電路需可調輸入電壓,并具備一定的驅動能力.在對輸出進行幅值調節(jié)時,輸出電壓變小,運放的偏移電壓的影響會很大。為了使信號有很大衰減,設計一個-20 dB和-40 dB的衰減器,可以把輸出電壓衰減0.1,0.

13、01倍。在信號衰減的同時偏移電壓也同樣被衰減,這樣就防止了偏移影響的作用。</p><p>　　2.三角波-方波產生電路</p><p>　　三角波-方波產生電路如圖2所示,是由三個集成運算放大器組成。其中核心部分是由A1組成積分電路和由A3組成的電壓比較、限幅器,A2實現限幅、反相等功能運算。同時A2和A3組成正反饋電路,用R1作反饋通路。穩(wěn)定時,A3的輸出電壓只能是正電平U+和負電平U

14、-。假設在初始狀態(tài)時,A3輸出為正電平U+。其中一部分信號反饋到A2的反相輸入端。另一部分通過RP1反饋到A1的反相輸入端,其值的大小由R8與R13的分壓比決定。該信號電壓被積分器反相積分,</p><p>　　使A1的輸出電壓uo1以時間常數RP1C2下降,并通過R2加在A2的反相輸入端,流過R1的反饋電流U+/R1(設為I1),流過電阻R2的電流為uo1/R2(設為I2),當正反饋電流I1與電流I2相等時,A

15、2反相輸入端的電壓為零。由于開關二極管的作用,A2開始從-0·7 V跳變到+0·7 V,從而迫使A3的輸出隨之翻轉,使uo3從U+跳變到U-,與此同時,A1反相輸入端的電壓也隨之翻轉跳變到負電平U-,A1對電壓U-進行反向積分,使得uo1按著同樣的時間常數RP1及C2上升,電流I2與I1反向。I2= uo1/R2逐漸增加,當正反饋電流I1與I2相等時,uo2再次跳變,從+0·7 V跳變到-0·7

16、V,迫使Uo3再次翻轉,從U+跳變到U-,這就完成了一個振蕩周期,如此周而復始的循環(huán)。在A1地輸出端產生三角波uo1,在A3的輸出端產生方波uo3。</p><p>　　圖2　三角波-方波產生電路圖</p><p>　　3.三角波-正弦波變換電路</p><p>　　如圖3所示的電路圖就是三角波-正玄波變換電路,該電路主要采用鏡像電流源作為有源負載。圖中Q1,Q2為

17、PNP型鏡像電流源作為Q3,Q4的有源負載。如前所述,電路利用了差放的轉移特性,將三角波近似逼近為正弦波。</p><p>　　在差模輸入電壓作用下,Q3,Q4分別輸出數值相等、極性相反的增量電流,即ic1= ICQ+ic,ic2= ICQ-ic,其中ic1通過Q1管時,他將等值的轉換到Q2管。因此,輸出電流io= iC2-iC4= iC1-iC4 iC3-iC4=2iC,這就是說,他的值近似等于近雙端輸出時的差

18、模輸出電流在共模輸入電壓作用下,Q3,Q4分別輸出數值相等、極性相同的增量電流,即ic1= ICQ+ic,ic2= ICQ-ic,其中ic1通過Q1管時,他將等值的轉換到Q2管。因此,輸出電流io= iC2-iC4= iC1-iC4= iC3-iC4=0,也就是說,與雙端輸出時的差模輸出電流為零是一致的。</p><p>　　圖3　三角波-正弦波轉換電路圖　</p><p><b&g

19、t;　　4.接口電路</b></p><p>　　由此看來，通過上述的電路分析和設計,已經產生出了三種規(guī)定的函數波形,但是為了滿足應用上的要求,還需要輸入電壓可調,并具備一定的驅動能力。這些要求必須要有一個接口電路來實現和完成。</p><p>　　考慮到音頻信號的輸出阻抗常用600Ω,而帶有反饋的運算放大器的輸出阻抗幾乎為零,那么必須在輸出處加一600Ω的電阻使輸出阻抗變?yōu)?

20、00Ω,這樣且即使發(fā)生誤操作使輸出短路,該電阻也能起到過流保護的作用。在對輸出進行幅值調節(jié)時,輸出電壓變小,運放的偏移電壓的影響會很大。為了使信號有很大衰減,我們又設計了-20 dB和-40 dB的衰減器,可以把輸出電壓衰減0.1倍，0.01倍。在信號衰減的同時偏移電壓也同樣被衰減,這樣就防止了偏移影響的作用。具體電路圖如圖4所示</p><p>　　圖4　接口輸出衰減電路</p><p>

21、;　　5.總體電路原理相關說明</p><p>　　通過查找資料，我們可以了解到，差分放大電路的失調漂移往往是隨時間、溫度、電源電壓等等外界因素的變化而變化的,因為這種失調漂移是隨機的,所以,任何調零裝置是不可能跟蹤的。為解決此類問題,我們利用調零電路給予補償,通過這種補償,使之達到零輸入時零輸出的要求。具體是通過調節(jié)RP6來調節(jié)差分放大電路。該電路主要由LM301集成運算放大器構成,這款運放具有較高的速度,價格

22、雖略高,但是性能優(yōu)越。A6構成閉環(huán)負反饋運算放大器,對輸出具有穩(wěn)壓性。晶體管Q5,Q6構成電流緩沖放大器,使輸出阻抗得以擴展,從而保證輸出的通用性。二極管D5,D6是為消除Q5,Q6的交越失真而設置的。整機總體電路圖見如下圖（下一頁）</p><p><b>　　6.總體電路原理圖</b></p><p><b>　　7.元件清單</b><

23、/p><p>　　7.1電子元件清單明細表</p><p><b>　　7.2主要元件參數</b></p><p>　　1．LM301A/2N2904/2N2222三極管：</p><p>　　2．IN4148二極管：</p><p><b>　　參考文獻</b></p&g

24、t;<p>　　[1] 華成英，童詩白.模擬電子技術基礎[M].3版.北京:高等教育出版社,2006</p><p>　　[2]潘永雄,沙河,劉向陽.電子線路CAD實用教程[M].西安:西安電子科技大學出版社,2004.</p><p>　　[3]蔡忠法.電子技術實驗與課程設計[M].杭州:浙江大學出版社,2003.</p><p>　　[4]李金平.

25、模擬集成電路基礎[M].北京:北方交通大學出版社,2003.</p><p>　　[5]潭博學、苗江靜《集成電路原理及應用》北京：電子工業(yè)出版社。2003.9 </p><p>　　[6] 謝自美《電子線路設計.實驗.測試（第三版）》武漢：華中科技大學出版社。2000.7</p><p>　　[6] 付家才.電工電子實踐教程[M].北京：化學工業(yè)出版社，2003.&

26、lt;/p><p><b>　　設計心得體會</b></p><p>　　一周的電工電子課程設計就快結束了，通過近一周的自己動手動腦筋，自己不僅對電工電子課程的各方面知識和技術有了更深刻的理解，而且提高了自己的電工電子實踐能力，學會了自己設計電工電子產品，獨立設計電路等等，這些將對今后的學習和以后的工作等等有很大的好處。</p><p>　　通過自

27、己的動手設計和理解，該電路是利用集成運算放大器構成的正反饋電路產生了三角波、方波以及最后利用差分電路的傳輸特性將方波轉換成了正弦波,但可以看出正弦波在達到幅值時存在一定的失真,這也是本電路的一些不足之處。在一些正弦波形要求不是絕對嚴格的場合,本電路是十分經濟實用的選擇。</p><p>　　通過本次課題設計，讓我明白了要成功制作一個課題設計，不僅需要基本的專業(yè)知識，還需要一些專業(yè)技能，比如說PROTEL99SE、

28、Proter DXP軟件等，同時還要堅持不懈的毅力?？傮w來說，通過本次課題設計讓我學到了很多，我相信通過學到了這些電工電子課程知識，將對我以后的進一步學習會有很大的幫助。</p><p>　　但是，在課程設計的過程中也暴露了我自身的一些問題，比如不太擅長查找有用的資料，獲取有效資源能力不足，對電路的識圖和理解能力還有待加強，設計思路和原理應該多多深理解，等等，今后對這些問題，我將深刻的進行認識和改正，進一步改善這