信號處理電路的研究與設計畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 此信號再經過選頻及正反饋網絡把某一頻率信號篩選出來（而其他信號被抑制），再送回放大電路的輸入端，整個電路的回路增益應略大于 1，這樣不斷循環放大，得到失真的輸出信號，最后經穩幅環節可輸出一個頻率固定、幅值穩定的正弦波信號。 設計方案及比較 正弦波振蕩電路的類型根據選頻網絡的組成元件可大致分為 RC 正弦波振蕩電路、 LC 正弦波振蕩電路、石英晶體正弦波振蕩電路三種。其中 RC 正弦波振蕩電路一般用來產生 1Hz 到 1MHz 范圍內的低頻信號，而 LC 和石英晶體正弦波振蕩電路則一般用來產生 1MHz 以上的高頻信號。 對于產生高頻信號的 LC 正弦波振蕩電路，主要有變壓器耦合式 LC 振蕩器和三點式 LC 振蕩器兩大類。其中變壓器耦合式 LC 振蕩器又可分為共發射極 LC 振蕩器和共基極 LC 振蕩器；而三點式 LC 振蕩器又可分為電感三點式 LC 振蕩器和電容三點式 LC 振蕩器。而對于產生低頻信號的 RC 正弦波振蕩電路，主要有 RC文氏橋振蕩電路和雙 T 型 RC 振蕩電路兩類。 RC 正弦波振蕩電路 沒有 LC 正弦波振蕩電路 那樣尖銳的選擇性，振蕩波形沒有 LC 振蕩器那 樣純，但 RC 網絡簡單、便宜 。 RC 振蕩電路的振蕩頻率一般在 200KHz以下 ， LC 振蕩電路的選頻電路由電感和電容構成，可以產生高頻振蕩 (幾百千赫以上 )。由于高頻運放價格較高，所以一般用分離元件組成放大電路 。根據本設計的設計要求，產生 2kHz 的正弦波，選用 RC 文氏橋式振蕩電路便能達到設計要求。 正弦波產生電路的實現方案 第 7 頁 圖 31 RC 文氏橋式振蕩電路原理圖 如圖 31 所示， RC 串并聯構成選頻網絡，其中 R1 與 R2 阻值相等，均為 8k，C1 與 C2 容值相等，均為 ,R3 和 R4 構成反饋網絡， R4 阻值取 2k,R DD2 構成穩幅電路， R4 阻值取 2k,調節 R3 可改變反饋系數，從而改變放大電路的電壓增益滿足振蕩的幅度條件， 二極管 利用其穩壓特性來 限制輸出幅度，改善輸出波形，避免失真。 由圖所示 RC 串并聯電路 令 其中 R2=R1=R , C2=C1=C 令 其中 , 2V 為運放正相端的電壓， 1V 為運放的輸出電壓， 則得 ??? 21 2v ZZ ZF。 RCCR RC ?? ? j31 j 222 ?）（ =)1(j31RCRC ??? (31) 1j 111 CRZ ???2j122j122CRCRZ?????12v VVF ?。 第 8 頁 當上式分母中虛部系數為零時， RC 串并聯網絡的相角為零。滿足這個條件的頻率可由式 (31)求出： RC10 ??或RC?2 1f0 ? （ 32） 將（ 32）代入（ 31）中有 ?。 vF）（ ???? 00j31? （ 33） 由式（ 33）可知，當 ?? 0?? RC1 或 RC?2 1f0 ? （ 34） 幅頻響應的幅值為最大，即 ?。 vF 31 而相頻響應的相位角為零。 起振條件： |A F|≥ 1 ， A≥ 3，其中， A 為放大電路的增益， F 為反饋系數。 圖 31 中兩個二極管的作用是起穩定幅度的作用，利用二極管導通電阻的非線性可控制負反饋的強弱，從而控制放大器電壓放大倍數以達到穩定幅度的目的。當震蕩剛建立時，振幅較小，流過二極管的電流也小，其正向電阻大，負反饋減弱，保證了起震時振幅增大；但當振幅過大時，其正向電阻變小，負反饋加深，保證了震幅的穩定。也可以用其它的非線性元件來自動調節反饋的強度，以穩定震幅。如：熱敏電阻，場效應管等。 電路仿真結果如圖 32 所示 圖 32 正弦波輸出 第 9 頁 方波產生電路的分析及設計 多諧振蕩方波發生器在各理工科實驗中具有廣泛的應用，同時在生活中的數字設備、家用電器、電子玩具等許多領域也有需求。方波信號是一種應用極為廣泛的信號，它在科學研究、工程教育及生產實踐中的使用非常普遍。它通常作為為標準信號，應用于電子電路的性能試驗或參數測量。另外，在許多測試儀中也需要用標準的方波信號檢測一些物理量。所以研究多諧振蕩方波發生器具有非常重要的現 實意義。本節設計是基于 555 定時器設計方波產生電路 555 定時器 的電路結構和邏輯功能 圖 33 555 定時器的電路結構 由圖可知 555 電路由電阻分壓器、電壓比較器、基本 RS 觸發器、放電管和輸出緩沖器 5 個部分組成。它的各個引腳功能如下： 1 腳： GND(或 Vss)外接電源負端 VSS 或接地，一般情況下接地。 8 腳： VCC(或 VDD)外接電源 VCC，雙極型時基電路 VCC 的范圍是 ～ 16V，CMOS 型時基電路 VCC 的范圍為 3～ 18V。一般 情況下選 用 5V。 第 10 頁 3 腳： OUT（或 Vo）輸出端。 2 腳： TR 低觸發端。 6 腳： TH 高觸發端。 4 腳： R 是直