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電子技術課程設計-低頻正弦信號發生器-文庫吧

2026-05-02 12:20 本頁面

【正文】 24鳴謝......................................................................24元器件明細表25收獲與體會，存在的問題25評語26低頻正弦信號發生器摘要本設計的正弦信號發生電路時采用一片MAX038函數發生器芯片，該芯片可通過控制管腳的輸入參數來控制芯片輸出三角波，正弦波，矩形波等波形，本文用于輸出正弦波工作狀態，正弦波產生后通過運放OPA604組成的放大電路對信號進行放大，從而滿足設計要求；電壓的數字顯示主要由555定時器構成的放大整形電路，時基電路和控制電路構成，最終由十六進制加法器74LS160，鎖存器74LS373，譯碼器74LS48使數碼管顯示電壓；頻率數字顯示主要由芯片MC14433,MC1413,MC4511和MC1403構成。關鍵字正弦信號，放大電路，電壓顯示，頻率顯示設計要求信號頻率范圍20HZ～20KHZ。輸出信號電壓幅度5V；輸出信號頻率數字顯示；輸出電壓幅度數字顯示。第一章系統概述根據任務書的要求，系統可分為三大部分，即正弦信號的產生；輸出頻率的范圍和其顯示；輸出電壓的幅度和顯示，我們采用RC選頻率網絡構成的振蕩電路產生正弦信號，信號產生后再通過同相比例運算放大器來滿足輸出電壓的幅度要求，然后通過555定時器組成的施密特觸發器，單穩態電路，多諧振蕩電路對其放大整形和控制，最終通過十六進制加法器74LS160，鎖存器74LS373，譯碼器74LS48使數碼管顯示電壓，由于本學期剛學過555定時器，74LS160,74L48等芯片，設計過程中易于理解和操作，其次是電壓的顯示，我們采用集成電路MC14433,MC1413,MC4511和MC1403設計成數字電壓表，實現對電壓的顯示。其中MC14433的作用是將輸入的模擬信號轉換成數字信號，MC1403為MC14433提供精密電壓，供MC14433A/D轉換器作參考電壓，MC4511的功能是將二十進制轉換成七段信號，MC1413的作用為驅動顯示器的 a,b,c,d,e,f,g七個發光段，驅動數碼管進行顯示，數碼管只將譯碼器輸出的七段信號進行數字顯示，讀出A/D轉換結果，該模塊集成度高，外圍電路簡單，便于實現。以下為電路的系統框圖：圖1電路系統框圖第二章單元電路設計與分析第一節：正弦信號產生和放大電路模塊設計1. 正弦波發生器正弦波發生器是本設計的核心部分，以下介紹四種方案：方案一：采用傳統的直接頻率合成法直接合成。利用混頻器，倍頻器，分頻器和帶通濾波器完成對頻率的算術運算。但由于采用大量的倍頻，分頻，混頻和濾波環節，導致直接頻率合成器的結構復雜，體積龐大，成本高，而且容易產生過多的雜散分量，難以達到較高的頻譜純度。方案二：采用鎖相環間接頻率合成（PLL）。雖然具有工作頻率高，寬帶，頻譜質量好的優點，但由于鎖相環本身是一個惰性環節，鎖定時間較長，故頻率轉換時間較長。另外，由模擬方法合成的正弦波的參數（如幅度，頻率和相位等）都很難控制，而且要實現大范圍的頻率變化相當困難，不易實現。方案三：用函數產生芯片直接產生所需信號。采用MAX038函數產生芯片，通過設置管腳參數的輸入，可設計組成產生幅頻精度很高且易于調整的波形信號，該波失真度很小，而且可實現的頻率范圍很大，在電路參數要求苛刻的工作場所能夠得到較好的應用，用該芯片設計組成的信號產生電路集成度高，而且簡單，容易控制。方案四：采用RC選頻率網絡構成的振蕩電路產生所需正弦波。RC振蕩電路適用于低頻振蕩，結構簡單,經濟方便，一般用于產生1Hz~1MHz的低頻信號。由以上分析可知，方案一和方案二不易實現，方案三雖然可行，但MAX038已經停產，所以我們選擇第四種方案中的RC選頻率網絡構成的振蕩電路來實現所需正弦波。，其放大電路為同相比例運算放大器，反饋網絡和選頻網絡由RC串并聯網絡組成。 RC串并聯正弦波振蕩電路由RC串并聯網絡的選頻特性可知，在w = w 0 = 1/RC或f = f0 = 時，RC選頻網絡的相角為0，而同相比例運算放大電路的相位差為0，從而滿足振蕩的相位條件。由于RC串并聯網絡的選頻特性，使信號通過閉合環路AF后，僅有f = f0 =的信號才滿足相位條件，因此該電路振蕩頻率為f0 ，從而保證了電路輸出為單一頻率的正弦波。為了使電路能振蕩，還應該滿足起振條件，即要求AF1。由于w = w 0 時，F=1/3，則要求A =1 +RfR3. 3 ，即Rf2R1，輸出波形就接近正弦波。振蕩電路起振后，如一只維持A 3 ,則因振幅的增長，致使放大器件工作到非線性區域，波形將會產生嚴重非線性失真。為此必須設法是輸入電壓的幅值在最增大的同時，讓AF的絕對值適當減小，以維持輸出電壓的幅值基本不變。具有二極管穩幅環節的RC串并聯正弦波振蕩電路通常可

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