通信工程畢業(yè)設計-多種波形發(fā)生器的設計(更新版)

　　

【正文】 恒流源 1的 2倍，電容器處于放電狀態(tài)，在單位時間內電容器端電壓將線性下降，當電容電壓下降到比較器 2的輸入電壓規(guī)定值的 1／ 3 倍時，比較器 2狀態(tài)改變，使觸發(fā)器又翻轉回到 原來的狀態(tài)，這樣周期性的循環(huán)，完成振蕩過程。一般說來，逼近點越多得到的正弦波效果越好，失真度也越小，在本芯片中 N＝ 4，失真度可以小于 1。由于充電電流與放電電流數(shù)值相等，因而電容上電壓為對稱三角波形 ,Q 為方波，經緩沖放大器輸出。 正弦函數(shù)信號的失真度調節(jié) 由于 ICL8038 單片函數(shù)發(fā)生器所產生的正弦波是由三角波經非線性網絡變換而獲得。由于第 9 腳為集電極開路輸出，必須外接集電極負載電阻 R4。用雙電源供電時，所有輸出波形相對于地（ GND）電平均是正負相稱的。對老師的感激之情是無法用言語表達的。 平時看課本時，有時問題老是弄不懂，做完 設計，那些問題就迎刃而解了。同時，在老師的身上我們學也到很多實用的知識，在 此 我 表示感謝！同時，對給過我?guī)椭乃型瑢W和各位指導老師再次表示忠心的感謝！參考文獻 28 參考文獻 [1] 康華光 , 鄒壽彬 ， 電子技術基礎數(shù)字部分 (第四版 ). 北京 :高等教育出版社 ,1999 [2] 杜膚生 , 數(shù)字集成電路應用精粹 . 北京 :人民郵電出版社 ,2021 [3] 。比如一些芯片的功能， 平時看課本，這次看了，下次就忘了，通過 實踐讓我 對各個元件 印 象深刻。他們細心指導我的學習與研究， 從課題的選擇到項目的最終完成，老師 們 都始終給予我細心的指導和不懈的支持。 （ 3）為 減小正弦波的失真，可將圖 3 中的 R3（ 82kΩ）換成 100kΩ可調電阻。式子 化簡成 : fo= 如果在把第 5 兩腳短接，經過一只公用的定時 電阻 R 接 V+，振蕩頻率的計算公式 : fo = 圖 ICL 8038典型應用電路 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計 （論文） 25 a. 當 R1=R2=R 時， I2=2I，占空比為 D=50%，輸出為方波，三角波，正弦波。圖 561 為一個調節(jié)輸出正弦波失真度的典型應用，其中第 1 腳調節(jié)振蕩電容充電時間過程中的非線性逼近點，第 12腳調節(jié)振蕩 電容在放電時間過程中的非線性逼近點，在實際應用中，兩只 100K的電位器應選擇多圈精度電位器，反復調節(jié)，可以達到很好的效果。通過以上分析可知，改變電容充電放電電流即改變 RA， RB 的數(shù)值，或改變電容 C 的數(shù)值，就改變了充放電時間，因此可改變其頻率。其精度效果相當滿意 。由于觸發(fā)器的工作狀態(tài)變化時間也是由電容電壓的充放電過程決定的，所以，觸發(fā)器的狀態(tài)翻轉，就能產生方波函數(shù)信號，在芯片內部，這兩種函數(shù)信號經緩沖器功率放大，并從管腳 3 和管腳 9 輸出。如此周而復始，產生振蕩，若 I2=2I1， vc上升時間與下降時間相等，就產生三角波輸出到腳 3。 圖 ： 失真和占空比可調 圖 ： 失真、占空比、頻率可調 圖 514電路無法調節(jié)頻率，我們采用外部供給 頻率調節(jié)電壓的方式實現(xiàn)頻率的可調 ,通過 10k 電位器，我們可以控制 8端電壓的調節(jié)范圍 2/3 Vcc 到 Vcc。在初始階段我們用以下幾種由內部供給偏置電壓調節(jié)的接線圖對芯片進行測 試，觀察其特性， 圖 541為基本接法， 圖 542和 圖 543 圖可調節(jié)占空比。通過調節(jié)外部阻容元件值，即可改變振蕩頻率， 產生高質量的中、低頻正弦波，矩形波（或方波，窄脈沖） ,三角波（或鋸齒波）等函數(shù)波形，其應用領域比普通單一波形的信號發(fā)生器更為廣闊。電源電流約 15mA。 當輸入正弦交流信號 ui時，經 T1放大、倒相后同時作用于 T T3的基極， ui的負半周使 T2管導通（ T3管截止），有電流通過負載 RL，同時向電容 C0充電，在 ui的正半周，T3導通（ T2截止），則已充好電的電容器 C0起著電源的作用，通過負載 RL放電，這樣在RL上就得到完整的正弦波。能使低頻信號功率放大的放大器，即為低頻功率放大器，簡稱功率放大器。）然后再經過實驗調整，以達到最好效果。 另外，為了滿足 R=R3//Rf的直流平衡條件，減小運放輸入失調電流的影響。 （ 1）根據振蕩器的頻率，計算 RC 乘積的值。 電路中濾波電容承受的最高電壓為 VU 172 2 ? ，所以所選電容器的耐壓應大于 17V。其電壓調整率和電流調整率均優(yōu)于固定式集成穩(wěn)壓構成的可調電壓穩(wěn)壓電源。 在 u2 的正半周內，二極管 D D2 導通， D D4 截止； u2 的負半周內， D D4 導通， D D2 截止。 （ 2）降壓后的交流電壓，通過整流電路變成單向 直流電，但其幅度變化大（即脈動大）。 圖 其中 1Ou 為方波 ， Ou 為三角波。積分電路的輸出端除了輸出三角波信號 外，并通過電阻 R1 將三角波信號反饋到滯回電壓比較器的輸入端，將三角波信號整形變換成方波信號輸出。如此周而復始，循環(huán)不已，因此產生振蕩，輸出方波。 方波發(fā)生器： 如圖 321 用運算放大器滯回比較器和 fR 、 C積分電路組成的，輸出電壓經 fR 、 C反饋到運放的反相輸出端，因此積分電路起延遲和負反饋作用。另外還可以將三角波通過觸發(fā)器變成方波輸出。 ： ① 優(yōu)點 ： 這一方案為一開環(huán)電路，結構簡單，產生的正弦波和方波的波形失真較小 ① 。本系統(tǒng)中任何一部分電路模塊均可移植與實用開發(fā)系統(tǒng)的設計中，電路設計具有實用性。各種計算機語言的飛速發(fā)展也推動了任意波形發(fā)生器軟件技術的發(fā)展。但總體來說，我國任意波形發(fā)生器還沒有形成真正的產業(yè)。在為了確定和驗證性能極限時而降低額定或加重信號時，任意波形發(fā)生器是一款理想的工具。而由硬件電路構成的低頻信號其性能難以令人滿意，而且由于低頻信號源所需的 RC 要很大。 波形發(fā)生器的背景及其應用 波形發(fā)生器又稱 函數(shù) 信號發(fā)生器， 作為實驗信號源， 是一種不需要輸入信號而能產生各種周期性波形輸出的電子裝置。 輸出波形的頻率和占空比還可以由電流或電阻控制 。 (含起始時間、設計地點 )： (1)選題、收集資料、確定開發(fā)工具、理解題目、開題報告 [3 周， 2021 年 03 月 05 日前 ] (2)需求分析 (需求說明書 )、開發(fā)計劃 (項目計劃書 )[2 周， 2021 年 03 月 15 日前 ] (3)規(guī)劃總體方框圖以及各部分電路方框圖 [2 周， 2021 年 04 月 05 日前 ] (4)畫各部分電路圖 [2 周， 2021 年 04 月 20 日前 ] (5)系統(tǒng)集成 [2 周， 2021 年 05 月 05 日前 ] (6)系統(tǒng)測試 [1 周， 2021 年 05 月 10 日前 ] (7)導師驗收 [1 周， 2021 年 05 月 10 日前 (8)完成論文 [1 周， 2021 年 5 月 15 日前 ] (論文 )的工作量要求 撰寫 15000 字論文 ① 實驗 (時數(shù) )*或實習 (天數(shù) )： ② 圖紙 (幅面和張數(shù) )*： ③ 其他要求： 查閱資料不少于 10 份 指導教師簽名： 年 月 日 學生簽名： 年 月 日 系主任審批 ： 年 月 日 I 多種波形發(fā)生器的設計 摘 要 波形發(fā)生器亦稱為函數(shù)信號發(fā)生器，是一種能夠產生多種波形，如三角波，鋸齒波，方波，正弦波等波形 的電路。 (論文 )的主要內容 (理工科含技術指標 )： (1)方式：采用集成芯片搭外接電路 (2)基本功能： 產生方波，正弦波，三角波等多種波形 (3)認識和分析各部分電路原理及參數(shù)計算 (4)開發(fā)工具： protel99se 5)以實際應用為目的 進行分析、設計和實現(xiàn) (6)論文撰寫符合管理規(guī)范手冊要求。 通過振蕩電路產生正弦波，然后通過變化電路產生其他波形，再通過功率放大電 路已達到所需的波形。在電路構成上，數(shù)字示波器是模擬 /數(shù)字轉換， 波形發(fā)生器是數(shù)字 /模擬的逆轉換，目前 波形發(fā)生器的帶寬達到 2GHz，足夠仿真許多移動通信、衛(wèi)星電視的復雜信號。 在科學研究和生產實踐中，如工業(yè)過程控制，生物醫(yī)學，地震模擬機械振動等領域常常要用到低頻信號源。設計師和測試工程師在設計驗證中為了模擬最壞情西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 2 況，會頻繁地使用任意波形發(fā)生器。目前我國已經開始研制任意波形發(fā)生器，并取得了可 喜的成果。同時可以利用一種非常強力的數(shù)學方程輸入方式，復雜的波形可以由幾個比較簡單的公式復合成 v=f（ t）形成的波形方程的數(shù)學 表達式產生。系統(tǒng)以 ICL8038 芯片為核心，配置相應的外設及接口電路，用 Protel 開發(fā)組成的一個多功能信號發(fā)生系統(tǒng)，電路設計具有典型性。用運放構成積分電路，將方波信號變換成三角波或鋸齒波信號輸出。 8038 電路中含有正弦波變換器，故可以直接將三角波變成正弦波輸出。 下 面我們將分別對各個波形的發(fā)生進行分析，從而達到在合成電路時使電路更加合理。在 2tt? 時刻， Nu下降 到略低于 Pu ， Ou 由低電平跳到高電平，即變?yōu)?ZU ，又回到原始狀態(tài)。信號輸入積分電路，在積分電路的輸出端得到三角波信號。 則根據分析可以畫出 1Ou 和 Ou 的波形，如圖 334 所示。 CCRRVoVo++VfVf 圖 4 單元電路的設計 12 第四章 單元電路的設 計 直流穩(wěn)壓電源 穩(wěn)壓電源設計思路 （ 1）電網供電電壓交流 220V(有效值 )50Hz，要獲得低壓直流輸出，首先必須采用電源變壓器將電網電壓降低獲得所需要交流電壓。T 工 頻交流 脈動直流 直 流整流濾波穩(wěn)壓負載西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 13 整流電路常采用二極管單相全波整流電路，電路如圖 3所示。穩(wěn)壓內部含有過流、過熱保護電路，具有安全可靠，性能優(yōu)良、不易損壞、使用方便等優(yōu)點。 1）求 Δ Ui: 根據穩(wěn)壓電路的的穩(wěn)壓系數(shù)的定義： 設計要求 Δ Uo≤ 15mV ， SV≤ Uo=+3V～ +9V Ui=14V 代入上式，則可求得 Δ Ui 2）濾波電容 C 設定 Io=Iomax=， t= 則可求得 C。 1． 計算和確定電路中的元件參數(shù)。以保證電路能起振和減小波形失真。（ R5一般取幾千歐，在本例中取 R5=2k?。這種以功率放大為目的的電路，就是功率放大電路。靜態(tài)時要求輸出端中點 A 的電位CCA U21U ?，可以通過調節(jié) RW1來實現(xiàn)，又由于 RW1的一端接在 A 點，因此在電路中引入交、直流電壓并聯(lián)負反饋，一方面能夠穩(wěn)定放大器的靜態(tài)工作點，同時也改善了非線性失真。 15V內選取。 （ 5）外圍電路非常簡單， 易于制作 。 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計 （論文） 20 圖 ICL8038管腳圖 電路分析： 由于 ICL8038 單片函數(shù)發(fā)生器有兩種工作方式，即輸出函數(shù)信號的頻率調節(jié)電壓可以由內部供給，也可以由外部供給。下圖為一個調節(jié)輸出正弦波失真度的典型應用，其中第 1 腳調節(jié)振蕩電容充電時間過 程中的非線性逼近點，第 12 腳調節(jié)振蕩電容在放電時間過程中的非線性逼近點，在安裝調試中，我們選用兩只 100K 的多圈精密電位器，反復調節(jié)，達到了很好效果的方波占空比調節(jié)、正弦波和三角波的對稱調節(jié)。當 vc下降到 vc≤ VR/3 時，比西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計 （論文） 22 較器 C2輸出發(fā)生跳變，使觸發(fā)器輸出端 Q 又由高電平變?yōu)榈碗娖剑?I2再次斷開， I1再次向 C 充電， vc又隨時間線性上升。 在以上基本電路中很容易獲得 3種函數(shù)信號，假如電容器在充電過程和在放電過程的時間常數(shù)相等，而且在電容器充放電時，電容電壓就是三角波函數(shù)，三角波信號由此獲得。在實測中得到正弦信號的失真度可達0． 5左右。三角波電壓通過三角波變正弦波電路輸出正弦波電壓。該芯片的第 1腳和第 12腳就是為調節(jié)輸出正弦波失真度而設置的。 特別，當 R1=R2=R 時， I2=2I，即 t1=t2， D=50%，此時輸出為對稱的方波、三角波和正弦波。 （ 2）方波輸出的電壓幅度不受 V+的限制，也可以把負載電阻 R4 改接其它電源電壓 E+上，但 E+不得超過 +30V。 感謝 帶過我的 老師對我的教育培養(yǎng)。而且還可以記住