波形发生电路的设计

第4章 波形发生电路4.1 LC回路中的电磁振荡 4.2 LC正弦波震荡电路 4.3 其它形式的LC正弦波震荡电路 4.4 RC桥式震荡电路 4.5石英晶体荡电路 4.6实训

第4章 波形发生电路本章要求：1.理解电路自激振荡原理和条件 2.掌握LC、RC正弦波振荡器的构成 3.熟悉振荡器电路仿真与分析 4.了解集成函数信号发生器的制作

4.1 LC回路中的电磁振荡形发生电路也称振荡电路或振荡器，是一种不需外加信 号作用便能输出不同频率交流信号的自激振荡电路，通 常有正弦波振荡器与非正弦波(多谐)振荡器之分。 用Multisim软件构建如图4-1(a)所示电路，当开关J1 置右侧时，由L1、C1构成闭合回路。我们将示波器并联 在该闭合回路两侧，示波器中并无任何信号波形出现。

图4-1

当拨动开关J1,使它闭合于电源一侧，使电源 U1和电容 C1构成闭合回路，电源给电容充电，此时示波器屏幕中 仍无任何变化。然后，我们再次拨动开关J1,让L1、C1 构成闭合回路，我们从示波器屏幕中看到了什么？观察 到LC回路两侧的自由等幅振荡正弦波波形，如图4-1(b) 所示。

图4-1

以上电路是一个理想电路，在现实中并不存在。因为， 实际电容、电感和导线都存在着电阻，如

第八章 波形发生与信号转换电路

〖本章主要内容〗

1、在模拟电子电路中测试信号和控制信号； 2、自激振荡的概念；

3、正弦波振荡电路所产生的自激振荡和负反馈放大电路中所产生的自激振荡的区别；正弦波振荡电路中选频网络的组成；

4、正弦波振荡的条件，正弦波振荡电路的组成； 5、矩形波发生电路原理及组成；

6、各类电压比较器原理、组成及分析；

7、矩形波、三角波和锯齿波发生电路的原理及组成；

8、电压-电流转换电路、精密整流电路和电压-频率转换电路的组成和工作原理；

〖本章学时分配〗

本章分为4讲，每讲2学时。

第二十五讲 正弦波振荡电路

一、主要内容

1、产生正弦波的条件和正弦波振荡电路的组成 1) 电路振荡的物理原因：

本质上与负反馈放大器的振荡相同。若反馈信号与放大器净输人信号同相等幅，因而净输人信号靠反馈信号得以维持，则即使外加输人信号为零，输出也不会消失。

2）振荡的条件：

??V?Vfi， 即：相位条件——同相，幅值条件——等幅。

..用开环频率特性表示的振荡条件：幅度平衡条件 ?AF?=1

相位平衡条件 ?AF = ?A+?F = ?2n? 3） 正弦波

第八章 波形发生与信号转换电路

〖本章主要内容〗

1、在模拟电子电路中测试信号和控制信号； 2、自激振荡的概念；

3、正弦波振荡电路所产生的自激振荡和负反馈放大电路中所产生的自激振荡的区别；正弦波振荡电路中选频网络的组成；

4、正弦波振荡的条件，正弦波振荡电路的组成； 5、矩形波发生电路原理及组成；

6、各类电压比较器原理、组成及分析；

7、矩形波、三角波和锯齿波发生电路的原理及组成；

8、电压-电流转换电路、精密整流电路和电压-频率转换电路的组成和工作原理；

〖本章学时分配〗

本章分为4讲，每讲2学时。

第二十五讲 正弦波振荡电路

一、主要内容

1、产生正弦波的条件和正弦波振荡电路的组成 1) 电路振荡的物理原因：

本质上与负反馈放大器的振荡相同。若反馈信号与放大器净输人信号同相等幅，因而净输人信号靠反馈信号得以维持，则即使外加输人信号为零，输出也不会消失。

2）振荡的条件：

??V?Vfi， 即：相位条件——同相，幅值条件——等幅。

..用开环频率特性表示的振荡条件：幅度平衡条件 ?AF?=1

相位平衡条件 ?AF = ?A+?F = ?2n? 3） 正弦波

波形发生器的设计

1选题背景

波形发生器又名信号源，广泛应用于电子电路、自动控制和科学试验等领域。雷达、通信、宇航、遥控遥测技术和电子系统等领域都随处可见波形发生器的应用。如今作为电子系统心脏的信号源的性能很大程度上决定了电子设备和系统的性能的提高，因此随着电子技术的不断发展，现今对信号源的频率稳定度、频谱纯度和频率范围以及信号波形的形状提出越来越高的挑战。

1.1指导思想

利用NE555勾成多谐振荡器产生方波，根据LM324输出的锯齿波分别通入低通滤波器和高通滤波器就可以输出正弦波I、正弦波U。

1.2方案论证

方案一：使用NE555芯片构成多谐振荡器，输出方波，通过锯齿波发生电路产生锯齿波，然后通过一个f H =10KHz的低通滤波器，通过滤波产生一次，8KHz到10KHZ的正弦波，然后再让锯齿波通过一个24KHz~30KHZ勺带通滤波器，输出三次正弦波。其中滤出三次谐波的理论依据是，由于锯齿波是一个关于t的周期函数，并且满足狄里赫莱条件：在

一个周期内具有有限个间断点，且在这些间断点上，函数是有限值；在一个周期内具有有限个极值点；绝对可积。

方案二：使用功放构成文森桥式震荡电路，产生出8KHz~10KHz的正弦波。接着是

用NE555芯片，搭建出施密特触

第八章 波形的发生和信号的转换

自测题

一、判断下列说法是否正确，用“√”或“×”表示判断结果。 （1）在图T8.1所示方框图中，若φF＝180°，则只有当φ时，电路才能产生正弦波振荡。（ ）

A＝±180°

图T8.1

（2）只要电路引入了正反馈，就一定会产生正弦波振荡。（ ） （3）凡是振荡电路中的集成运放均工作在线性区。（ ）

（4）非正弦波振荡电路与正弦波振荡电路的振荡条件完全相同。（ ） 解：（1）√ （2）× （3）× （4）×

二、改错：改正图T8.2所示各电路中的错误，使电路可能产生正弦波振荡。要求不能改变放大电路的基本接法（共射、共基、共集）。

第八章题解－1

图T8.2

解：（a）加集电极电阻Rc及放大电路输入端的耦合电容。 （b）变压器副边与放大电路之间加耦合电容，改同铭端。

三、试将图T8.3所示电路合理连线，组成RC桥式正弦波振荡电路。

图T8.3

解：④、⑤与⑨相连，③与⑧相连，①与⑥相连，②与⑦相连。如解图T8.3所示。

解图T8.3

第八章题解－2

四、已知图T8.4（a）所示方框图各点的波形

实验十 电压比较与波形发生电路一.实验目的

1.掌握比较电路的电路构成及特点。2.学会测试比较电路的方法。

3.掌握波形发生电路的特点和分析方法。二.实验设备与器件 1.实验箱 2.示波器 3.信号发生器

4.交流毫伏表

5.数字万用表1

三.实验内容及步骤：1.过零比较电路: 实验电路如图10.1所示

uT 0 U Z uo - U Z

ui 0 ui 0O

图10.1 过零比较电路uo 6V ui

ui

电压传输特性

t uo

-6V

(1)按图接线，Vi悬空时测VO电压。 (2) Vi输入500Hz有效值为1V的正弦

+6V

t2

波，观察Vi—VO波形并记录。(3)改变Vi幅值，观察VO变化。-6V

2.反相滞回比较电路: 实验电路如图10.2所示

电压传输特性

U 0 U ZR2 UTH UZ RF R2 R2 UTL UZ RF R2 图 10.2 反相滞回比较电路 (1)按图接线，并将RF调为100K,Vi 接DC电压源由负到正变化，

U TH UTL (2)同上, Vi 由正到负变化，测出 VO由-Vom~+Vom时Vi的临界值.(3)Vi 接500Hz、有效值1V的正弦信号，观察并记录Vi~VO波形。 (4)将电路

数 字 电 子 课 程 设 计

专业：电气工程及自动化

班级：05-2 姓名： 学号:

指导老师:

目录

一．目录.................................2

二．设计介绍.............................3

三．设计任务和要求.......................4

四．选用器材.............................4

五．设计方案.............................4

六．电路图...............................8

七．电路说明及原理分析...................8

八．设计总结及心得体会...................9

九．参考文献.............................10

2

波形发生器设计

设计介绍

波形发生器是用来产生一种或多种特定波形的装

摘要：系统采用单片机stc90c51为控制核心，输出数字量，然后由pcf8591p进行数模转换，

在示波器中显示波形。显示利用的是动态LED共阴极数码管，显示其波形，频率。按键采用的是独立按键，用来切换波形及调整频率。波形通过对给定的点定义数组输出进行显示。频率通过中断时间进行调节。8路LED检测按键使用。

关键词：stc90c51，pcf8591p，独立按键

1 / 10

一、题目要求

题目：设计基于51的波形发生器。

设计要求：1、可产生正弦波及方波；

2、频率可调节，并显示在数码管上。 3、LED在运行过程中按要求亮。

二、设计方案

2.1总体设计思路

根据题目的要求，制定了整体方案：以STC90C51单片机为控制核心，P2^0、P2^1口接pcf8591p信号输入并进行数模转换，P3口接8路独立按键，P1口接8路LED ，P0口接数码管显示，由程序控制P2口产生波形（分别是正弦波、方波），再由按键及按键次数控制产生波形的种类及频率在一定范围内可调。在LED上实时的显示波形的频率和种类，波形在示波器上产生。正弦波波形的发生

摘要：系统采用单片机stc90c51为控制核心，输出数字量，然后由pcf8591p进行数模转换，

在示波器中显示波形。显示利用的是动态LED共阴极数码管，显示其波形，频率。按键采用的是独立按键，用来切换波形及调整频率。波形通过对给定的点定义数组输出进行显示。频率通过中断时间进行调节。8路LED检测按键使用。

关键词：stc90c51，pcf8591p，独立按键

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一、题目要求

题目：设计基于51的波形发生器。

设计要求：1、可产生正弦波及方波；

2、频率可调节，并显示在数码管上。 3、LED在运行过程中按要求亮。

二、设计方案

2.1总体设计思路

根据题目的要求，制定了整体方案：以STC90C51单片机为控制核心，P2^0、P2^1口接pcf8591p信号输入并进行数模转换，P3口接8路独立按键，P1口接8路LED ，P0口接数码管显示，由程序控制P2口产生波形（分别是正弦波、方波），再由按键及按键次数控制产生波形的种类及频率在一定范围内可调。在LED上实时的显示波形的频率和种类，波形在示波器上产生。正弦波波形的发生

设计题目：简易波形发生器设计 设计目的：用单片机产生各种波形及改变波形频率 设计目标：设计一个简易波形发生器，要求该系统能通过开关或按钮有选择性的输出正弦波、三角波、方波、及阶梯波等四种波形，并且这四种波形的频率均可通过输入电位器在一定范围内调节 任务下达时间：2010年3月1日 任务完成时间：2010年3月11日 指导教师评语：

年 月 日 设计成绩：

摘要：单片机主要面对的是测控对象，突出的是控制功能，所以它从功能和形态上来说都是应测控领域应用的要求而诞生的。随着单片机技术的发展，它在芯片内部集成了许多面对测控对象的接口电路，如ADC、DAC、高速I/O接口、脉冲宽度调制器（Pulse Width Modulator， PWM）、监视定时器（Watch Dog Timer，WDT）等。这些对外电路及外设接口已经突破了微型计算机传统的体系结构，所以单片机也称为微控制器（Micro Controller）。

关键词：中央处理器；随机存储器；只读存储器

黑龙江科技学院 计算机科学与技术2007级控制