波形发生器实验报告
更新时间:2023-05-31 12:42:01 阅读量:4 实用文档 文档下载
任意波形发生器
波形发生器的设计
第一部分 设计内容 一、任务
利用运算放大器设计并制作一台信号发生器,能产生正弦波、方波、三角波、锯齿波等信号,其系统框图如图所示。
二、要求1不使用单片机,实现以下功能:
(1)至少能产生正弦波、方波、三角波、锯齿波四种周期性波形;在示波器上可以清晰地看清楚每种波形。20分
(2)输出信号的频率可通过按钮调节;(范围越大越好)20分 (3)输出信号的幅度可通过按钮调节;(范围越大越好)20分 (4)输出信号波形无明显失真;10分 (5)稳压电源自制。10分 (6)其他2种扩展功能。20分
第二部分 方案比较与论证
方案一、
以555芯片为核心,分别产生方波,三角波,锯齿波,正弦波电路配置如图1所示
图1
任意波形发生器
此方案较简单,但是产生的频率不够大最后输出正弦波时,信号受干扰大。 方案二‘
由简单的分立元件产生,可以利用晶体管、LC振荡回路,积分电路的实现方波三角波,正弦波的产生。
此方案原理简单但是调试复杂,受干扰也严重。
方案三、采用集成运放如(LM324)搭建RC文氏正弦振荡器产生正弦波,正弦波的频率,幅度均可调,再将产生的正弦波经过过零比较器,实现方波的输出,再由方波到三角波和锯齿波。
此方案电路简单,在集成运放的作用下,可以较容易的测到所需的波形。通过调整参数可以得到较完美的波形。
实际设计过程采用方案三,基本原理如图2所示
第三部分:电路原理及电路设计
电路的构成: 1、正弦波
采用RC桥式振荡器(如图3), RC 串并联网络是正反馈网络,Rf 和R1为负反馈网络。
任意波形发生器
F |=1,所以Af≥3。加入Rf、R1支路,构成串联电压为满足振荡的幅度条件|A
负反馈。
当电路达到稳定平衡状态时:
11V
AV 3 FV f f f0
32πRCVo
由以上原理可设计出产生正弦波的电路图:
图4
F |>1,电路便可起振,随着其中R4为小电阻,只要满足R4+R5略大于2R1使|A
F |=1,使得输出稳定在某一值。通过调整并串谐振网输出的增大A自动降到|A
络中的电阻阻值(满足f f0
1
)便可调整输出频率的范围。 2πRC
为了使振荡幅度稳定,通常在放大电路的负反馈回路里加入非线性元件来自动调整负反馈放大电路的增益,从而维持输出电压幅度的稳定。图中的两个二极管D1,D2便是稳幅元件。当输出电压的幅度较小时,电阻R4两端的电压低,二极管D1、D2截止,负反馈系数由R3、RW及R4决定;当输出电压的幅度增加到一定程度时,二极管D1、D2在正负半周轮流工作,其动态电阻与R4并联,使负反馈系数加大,电压增益下降。输出电压的幅度越大,二极管的动态电阻越小,电压增益也越小,输出电压的幅度保持基本稳定。
为了维持振荡输出,必须让
f
1
R
R3
3
任意波形发生器
为了保证电路起振,
1
RfR
3
3
当:R1=R2=R,C1=C2=C时,电路的振荡频率 :
f起振的幅值条件:
3
2、方波的设计原理
Rf RW (R4//rD)
R
1
f
2RC
R
2
任意波形发生器
方波和三角波发生器的工作原理: A1构成迟滞比较器
同相端电位Vp由VO1和VO2决定。利用叠加定理可得:
12
P0102
2121
当 Vp>0时,A1输出为正,即VO1 = +Vz;当 Vp<0时,A1输出为负即VO1 =-Vz。
A2构成反相积分器
VO1为负时,VO2 向正向变化,VO1 为正时,VO2 向负向变化。假设电源接通时VO1=-Vz,线性增加。
1当:时,可得:
02Z
2
RR
V V V
R RR R
V
R VR
R1R2R1
VP ( VZ) (VZ) 0
R2 R1R2 R1R2
当VO2上升到使Vp略高于0V时,A1的输出翻转到VO1=+Vz。
当VO2下降到使Vp略低于0时,VO1 =-Vz 。这样不断的重复,就可以得到
方波VO1和三角波VO2。其输出波形如图5所示。输出方波的幅值由稳压管DZ决定,被限制在稳压值±Vz之间。 R2电路的振荡频率: f0
4R1RWC
方波幅值: =±
R1
同样:VVZ时 02 R2
V01VZ
R1
R2
三角波幅值:V02
VZ
调节 可改变振荡频率,
R
W
但三角波的幅值也随之而变化。
图5 三角波发生器波形图
任意波形发生器
LM324是四运放集成电路,它采用14脚双列直插塑料封装,外形如左图所示。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器,除电源共用外,四组运放相互独立。
每一组运算放大器可用图3-1所示的符号来表示,它有5个引
出脚,其中“+”、“-”为两个信号输入端,“V+”、“V-”为正、负电源端,“Vo”为输出端。两个信号输入端中,Vi-(-)为反相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反;Vi+(+)为同相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。LM324的引脚排列见图3-2。
图3-1 图3-2 图3-3 各对应管脚
由于LM324四运放电路具有电源电压范围宽,静态功耗小,可单电源使用,价格低廉等优点,因此被广泛应用在各种电路中。如图3-3各对应管脚。
第四部分:电路测试与数据记录
第五部分:测试结果分析与总结
简单波形发生器设计,看上次简单实际设计起来还是碰到许多麻烦。设计之初我们复习和查阅了相关资料,包括如何运用集成运放来产生波形,先产生什么波形,怎样应用积分电路,怎样用运放来放大所需要的电路,如何设计滤波可以使这些波形更好看等等。并初步对电路进行设计,并运用了Multisim10仿真软件对设计的电路进行仿真,通过修改参数最后仿真出的结果符合最初设想的电路。
任意波形发生器
接着我们把理论付诸实践,把焊好的电路板拿到实验室测试,结果出现了许多错误,我们一一排除,在每个模块都输出了基本波形,但是波形都不好看,我们就通过并联电容的方法来使波形更平滑。电路基本达到要求但是总体测试频率变化范围不大。
最后我们把通过验证的电路做成PCB,使电路更加稳定。
总结此次设计,在我们小组成员的共同努力下,基本完成了正弦波、方波、三角波电路的设计与实现。我们收获颇多。我们学会了基本电路功能和理论计算,查找相关资料,进行分析。
附录
正在阅读:
波形发生器实验报告05-31
美好的秋天作文500字06-29
我最熟悉的人作文500字07-12
爱是一道靓丽的风景线作文500字06-29
诸城一中山东三好学生公示04-08
夸一夸我的小狗作文400字06-29
2015年澳门特别行政区法律硕士联考综合课(非法学)真题考资料07-20
公务员 国家 2007年 行测 答案及解析112题为争议题12-05
重大版小学安全教育一等奖教学设计说课稿-《保护我们的眼睛》教学实录05-20
年来了作文600字07-02
- 教学能力大赛决赛获奖-教学实施报告-(完整图文版)
- 互联网+数据中心行业分析报告
- 2017上海杨浦区高三一模数学试题及答案
- 招商部差旅接待管理制度(4-25)
- 学生游玩安全注意事项
- 学生信息管理系统(文档模板供参考)
- 叉车门架有限元分析及系统设计
- 2014帮助残疾人志愿者服务情况记录
- 叶绿体中色素的提取和分离实验
- 中国食物成分表2020年最新权威完整改进版
- 推动国土资源领域生态文明建设
- 给水管道冲洗和消毒记录
- 计算机软件专业自我评价
- 高中数学必修1-5知识点归纳
- 2018-2022年中国第五代移动通信技术(5G)产业深度分析及发展前景研究报告发展趋势(目录)
- 生产车间巡查制度
- 2018版中国光热发电行业深度研究报告目录
- (通用)2019年中考数学总复习 第一章 第四节 数的开方与二次根式课件
- 2017_2018学年高中语文第二单元第4课说数课件粤教版
- 上市新药Lumateperone(卢美哌隆)合成检索总结报告
- 波形
- 发生器
- 实验
- 报告
- 校长信息化学习感悟总结
- 广州地铁5号线火灾自动报警系统的设计_胡志方
- 英语卷&183;2010届湖北省武汉教科院高三5月高考训练题(三)
- 1.1.1 命题 教案(人教A版选修2-1)
- 新生儿的静脉营养的配制及护理
- 体育科学研究方法之 2.doc浅谈篮球运动员的心理训练
- 危险化学品目录(2015)版
- 全球经济一体化中的负面影响
- 学前教育科学研究与论文写作选择题
- 通信电力机务员奇迹通信电力机务员操作考核试题
- 三角锁近似平差及边长计算
- 小学生五一劳动节国旗下演讲稿5篇
- 2015—2016学年第一学期家长学校工作计划
- 体育教研活动记录
- 课程名称中英文对照
- 05963绩效管理复习资料(江苏自考)
- 2014年安徽江淮汽车股份有限公司汽车在吉林省保有量分析年报
- 第二份教育心理学教师招聘考试
- 通信工程专业发展及就业方向汇总
- 广西横县平马镇初级中学2013中考数学总复习 几何部分 第五章 解直角三角形 新人教版