还剩9页未读,继续阅读
本资源只提供10页预览,全部文档请下载后查看!喜欢就下载吧,查找使用更方便
文本内容:
课程设计I论文说明书正弦波__发生器设计2010年1月19日摘要正弦波是通过__发生器,产生正弦__得到的波形,方波是通过对原__进行整形得到的波形本文主要介绍了基于op07和555芯片的正弦波-方波函数发生器以op07和555定时器构成正弦波和方波的发生系统Op07放大器可以用于设计正弦__,而正弦波可以通过555定时器构成的斯密特触发器整形后产生方波__正弦波方波可以通过示波器检验所产生的__测量其波形的幅度和频率观察是否达到要求,观察波形是否失真关键词正弦波方波op07555定时器目录引言21发生器系统设计
21.1系统设计目标
21.2总体设计
21.3具体参数设计42发生器系统的仿真论证43系统硬件的制作44系统调试55结论5____6附录71引言正弦波和方波是在教学中经常遇到的两种波形本文简单介绍正弦波和方波产生的一种方式在这种方式中具体包含__发生器的设计、系统的论证、硬件的制作,发生器系统的调制
1、发生器系统的设计
1.1发生器系统的设计目标设计正弦波和方波发生器,性能指标要求如下1)频率范围100Hz-1KHz;2)输出电压1V;3)波形特性非线性失真5%
1.2总体设计
(1)正弦波设计正弦波振荡电路由基本放大电路、反馈网络、选频网络组成2图
1.1正弦波振荡电路产生的条件是要满足振幅平衡和相位平衡,即AF=1;φa+φb=±2nπ;A=X/Xid;F=Xf/X;正弦波振荡电路必须有基本放大电路,本设计以op07芯片作为其基本放大电路基本放大电路的输出和基本放大电路的负极连接电阻作为反馈网络反馈网络中两个反向二极管起到稳压的作用振荡电路的振荡频率f0是由相位平衡条件决定的一个振荡电路只在一个频率下满足相位平衡条件,这要求AF环路中包含一个具有选频特性的选频网络f0=1/2πRC要实现频率可调,在电容C不变的情况下电阻R可调就可以实现频率f0的变化
(2)方波设计方波可以把正弦波通过斯密特触发器整形后产生基于555定时器接成的斯密特触发器设斯密特触发器输出波形为V1,V2且V1V2输入正弦波v1从0逐渐升高的过程v11/3Vcc时,输出v0=V1;当1/3Vccv12/3Vcc时,输出v0=V2保持不变;v12/3Vcc时,v0=V2;输入正弦波v1从高于2/3Vcc开始下降的过程当1/3Vccv12/3Vcc时,输出v0=V2保持不变;v11/3Vcc时,输出v0=V1;此电路中会产生V=1/3Vcc的回差电压这个电压就是就是方波的振幅而方波的频率是随着正弦波的频率变化的所以方波的频率等于正弦波的频率f03
(3)正弦波和方波的连接框图图
1.
21.3具体参数设计根据设计的频率范围要求100Hz-1KHz;由f0=1/2πRC,在电容为
0.1uF时可以计算出
1.59kR
15.9k,为了满足设计要求选择50k的级联电阻而正弦波的振幅由反馈网络中的R
1、R
2、二极管构成的稳压管电压VD决定正弦波输出电压V1=3R1/2R1-R2;为了能够起振,要求R1+R22R1,选择R1=
5.1k,那么R
25.1k,所以选择阻值为20k的可变电阻而在电源提供给芯片的电压中还有一些杂波,所以在接入C
4、C
5、C6起到滤波的作用C7是起到积分的作用和隔直流的作用总而使得方波的输出波形更加的稳定原理图(见附录图d)
2、发生器系统的仿真论证在实际制作之前,根据设计的原理图,通过multisim
10.0仿真软件进行仿真,完善原理图的设计仿真原理图(见附录图a),通过示波器检测得到的正弦波形(见附录图b),通过示波器检测得到的方波形(见附录图c);
43、系统硬件的制作电路板的绘画可以通过DXP2004来完成,根据设计的电路绘制原理图(见附录)绘制出的原理图导出PCB,再通过人工的排序后,设置线条的大小和安全距离,自动布线,再对自动布线后的结构做必要的修改,只PCB板更加的美观(见附录)根据PCB板做出电路板并焊接完成电路板硬件的制作
4、系统调制用万用表根据原理图线路的连接对电路板进行检测是否有短路、虚焊、断路现象完成这些操作后,正确的把电路板接入电源用示波器检测波形的幅频特性和观察波形是否失真开始调制时由于设计的时候没有考虑到要频率的可调性,在选频网路中没有用到可调电阻,所以频率只能在一个频率点上,并不能满足频率可调的要求,根据频率的范围选择50k的级联电阻,使得选频网络中的电阻能够达到同步可调用级联电阻调节正弦函数的频率产生的正弦波导入斯密特触发器是,回出项较大程度的失真,可能是因为导入的正弦波中存在着杂波,导致整形后得到的方波出现毛尖的问题在导入正弦波之前加一个积分电容得到的波形基本达到要求调制完善后用示波器对波形进行测量,在大致不是真的情况下,频率在32Hz~4kHz,正弦波的峰峰值为
6.8V,方波的峰峰值为
3.1V基本达到了设计的要求频率理论值计算如下;C3=
0.1uF;Rp=0~50k;=
31.8Hz;但是在电路的调制过程中当调制的范围大于4kHz后,波形出项较严重的失真
5、总结正弦波-方波函数发生器可以分为正弦波产生部分和方波产生部分正弦波的产生电路时基于op07的放大电路实现的,通过放大电路的自激振荡来完成,这需要放大器满足自激振荡的条件AF=1;φa+φb=±2nπ由基本放大电路、选频网络、反馈网络构成而方波的才产生是由555构成的斯密特触发器整形后实现本文主要陈述了正弦波-方波函数发生器的原理,正弦波的设计,方波的设计绘制原理图到,设计PCB图,到做电路板和调制的全过程设计的电路基本完成了设计的要求,但其中也有缺点和需要完善的地方在正弦波部分缺点主要是波形有些微弱的失真,波形的上升部分下降部分微弱的不对称,可能是由于选择的元器件精确度不够,导致在调制的时候没有办法做到更加的准确方波部分可能是因为输入的正弦波并没有到达要求,所以输出的方波有些微弱的杂波出现毛尖现在因为电源提供给芯片的电压中也存在微小的杂波,如果能够把电源里的杂波滤除,系统收到的干扰也将会减少通过课程设计掌握了一个电路板从设计到调制完成的全过程5____【1】康华光,陈大钦,__.电子技术基础模拟部分(第五版)【M】北京高等教育出版社,2010339~342,434~441【2】阎石.数字电子技术基础(第五版)【M】.北京高等教育出版社,2010,488~497【3】周巍,黄建华.数字逻辑电路实验设计.仿真【M】.成都电子科技大学出版社,2010,98~99
[1]陈尚松雷加郭庆.电子测量与仪器[M].北京电子工业出版社,2005108~1266附录仿真原理图图a正弦波仿真图b7方波仿真图cDXP原理图图dDXP-PCB图8图e附录f元件清单序号名称数量备注1555芯片12Op07芯片13八角芯片底座24电容
70.1uF5电阻
25.1k6级联电阻150k7可变电阻120k8排针29排线110二极管26V9。