通信工程畢業(yè)設(shè)計-多種波形發(fā)生器的設(shè)計-wenkub.com

　 　

【正文】 這次 畢業(yè) 設(shè)計終于順利完成了，在設(shè)計中遇到了很多專業(yè)知 識問題，最后在 老師的辛勤指導(dǎo)下，終于 迎刃 而解。認識來源于實踐，實踐是認識的動力和 最終目的，實踐是檢驗真理的唯一標準。增強解決問 題的能力。在此，我要向諸位老師深深地 鞠上一躬 并 致以誠摯的謝意和崇高的敬意。老師他們嚴謹細致 、 一絲不茍的工作作風，嚴謹求實的態(tài)度，踏踏實實的精神，不僅授我以文，而且教我做人，雖歷時三載，卻給以終生受益無窮之道。還可以采用圖 5所示電路，該電路適合對振蕩器作小范圍調(diào)整（ R 是調(diào)節(jié)電阻），并使正弦波的失真度減小到 %以下， R R7為失真度調(diào)節(jié)電阻。 ④ 當開關(guān) S 接在 4C =10uF 時， fo= : （ 1）用單電源供電時，三角波和正弦波的平均值等于 V+ /2，而方波幅度為 V+。振蕩頻率為 fo=。 R3 用來調(diào)整正弦波的失真。 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設(shè)計 （論文） 24 圖 正弦波失真度 調(diào)節(jié)電路 ICL8038 的 典型應(yīng)用 IC8038 的典型應(yīng)用電路見圖 771。15 V ，頻率的可調(diào)范圍為 ～ 250 kHz，輸出矩形波的占空比可調(diào)范圍為 5％～ 90％。 ICL8038 是性能優(yōu)良的集成函數(shù)發(fā)生器。重復(fù)上述過程，周而復(fù)始，電路產(chǎn)生了自激振蕩。 工作原理 當給函數(shù)發(fā)生器 ICL8038 接通電源時，電容 C的電壓為 0 V，電壓比較器 Ⅰ 和 Ⅱ 的輸出電壓均為低電平；因而 RS觸發(fā)器的輸出 Q 為低電平， Q’ 為高電平；使電子開關(guān) S斷開，電流源 IS1 對電容充電，充電電流時間的增長而線性上升。 ICL8038 中的非線性網(wǎng)絡(luò)是由 4級擊穿點的非線性逼近網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。 適當選擇外部的電阻 RA和 RB和 C可以滿足方波函數(shù)等信號在頻率、占空比調(diào)節(jié)的全西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設(shè)計 （論文） 23 部范圍。當觸發(fā)器的狀態(tài)使恒流源 2處于關(guān)閉狀態(tài)，電容電壓達到比較器 1輸入電壓規(guī)定值的 2／ 3 倍時，比較器 1狀態(tài)改變，使觸發(fā)器工作狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，將模擬開關(guān) K由 B點接到 A點。而觸發(fā)器輸出的方波經(jīng)緩沖器輸出到腳 9。而電流源 I1則向外接電容 C 充電，使電容兩端電壓 VC隨時間線性上升，當 VC上升到 VC=2VR/3 時，比較器 C1輸出發(fā)生跳變，使觸發(fā)器輸出端 Q 由低電平變?yōu)楦唠娖?，控制開關(guān) S 使電流源I2接通。 ICL8038 內(nèi)部原理 ICL8038 是單片集成函數(shù)發(fā)生器，其內(nèi)部 原理電路框圖 如圖 52。見圖 514， 由于該芯片所產(chǎn)生的正弦波是由三角波經(jīng)非線性網(wǎng)絡(luò)變換而獲得。 圖 圖 圖 在以上應(yīng)用中，由于第 7 腳頻率調(diào)節(jié)電壓偏置一定 ，所以函數(shù)信號的頻率和占空比由 RA、RB 和 C 決定，其頻率為 F，周期 T， t1 為振蕩電容充電時間， t2 為放電時間。再利用正弦波變換器將三角波變換成正弦波，從第 2 腳輸出。此外 8038還能實現(xiàn) FM調(diào)制，掃描輸出 ICL8038原理簡介 ICL8038 采用 DIP－ 14 封裝，管腳如下圖所示。三角波的線性度高達 %。 （ 2）振蕩頻率范圍寬，頻率穩(wěn)定性好。 （ 1） 5G8038電源電壓范圍寬，采用單電源供電時， V+GND的電壓范圍 +10+30V；采用雙電源供電時， V+V的電壓可在177。 C2和 R 構(gòu)成自舉電路，用于提高輸出電壓正半周的幅度，以得到大的動態(tài)范圍。 IC1 的一部分流經(jīng)電位器 RW2 及二極管 D， 給T T3提供偏壓。 . OTL 功率放大器 圖 48 所示為 OTL 低頻功率放大器。 功率放大器 電子電路一般都由多級放大器組成。 R5 確定后，可按下式求出 R2。而且二極管 D D2 的特性必須一致，以保證輸出波形的正負半周對稱。由 Rf=和 R=R3//Rf可求出： R3= R = ????? 33 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 取標稱值 : R3=30k ? 所以 :Rf== 31030?? ?=63k?. 為了達到最好效果 , Rf與 R3的值還需通過實驗調(diào)整后確定。 因此，初選 R=20kΩ，則： uFFC 73 4 ?????? ?? （ 3）確定 R3和 Rf(在圖 1 中 Rf=R4+Rw+rd//R5)的值。 )( 12 1 40 sfRC ??????? ? () （ 2）確定 R、 C 的值 為了使選頻網(wǎng)絡(luò)的 特性不受運算放大器輸入電阻和輸出電阻的影響。 設(shè)計舉例：設(shè) 計一個振蕩頻率 為 800Hz 的 RC（文氏電橋）正弦波 振蕩器。 振蕩電路 RC 振蕩器的設(shè)計 RC 振蕩器的設(shè)計，就是根據(jù)所給出的指標要求，選擇電路的結(jié)構(gòu)形式，計算和確定電路中各元件的參數(shù)，使它們在所要求的頻率范圍內(nèi)滿足振蕩的條件，使電路產(chǎn)生滿足指標要求的正弦波形。 LM317 其特性參數(shù)： 輸出電壓可調(diào)范圍： ～ 37V 輸出負載電流： 輸入與輸出工作壓差Δ U=UiUo： 3～ 40V 能滿足設(shè)計要求 ,故選用 LM317 組成穩(wěn)壓電路。 LM317系列和 LM337 系列的引腳功能相同，管腳圖和典型電路如圖 45 和圖 46。 可調(diào)式集成穩(wěn)壓器，常見的 主要有 CW31 CW33 LM31 LM337。正負半周內(nèi)部都有電流流過的負載電阻 RL，且方向是一致的。 （ 3）濾波電路： 為了減小電壓的脈動 ,可以將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分通過低通濾波器 加以濾除，從而得到比較平滑的直流電壓。 （ 3）脈動大的直流電壓須經(jīng)過濾波電路變成平滑，脈動小的直流電，即將交流成份濾掉，保留其直流成份。 ② 圖 中 文氏電橋振蕩 器的起振條件為 3?vA ，即要求放大器的電壓增益大于等于 3，略大于 3 的原因是由于電路中的各種損耗，致使幅度下降而給予補償。 Ou 之所以為三角波，是由于電容充放電的時間常數(shù)相等，積分電路輸出電壓 Ou 上升和下降的幅度和時間相等，上升和下降的斜率的絕對值也相等。直到 2tt? 時， 1Pu 略大于零， 1Ou 從 ZU? 突 跳到 ZU 。該電路的工作波形圖如圖 333所示。該電路的工作原理是：方波信號發(fā)生器輸出的方波。 根據(jù)上邊的分析，可以畫出 Cu 與 Ou 的波形如 下 圖 所示： 圖 由波形可知， Cu 從 1t 時刻的 ZZZ FURRUR ?? )( 21 下降到 2t 時刻的 ZFU? ，再上升到 3t 時刻的 ZFU ，所需的時間就是一個振蕩周期 OT 在 1t 到 2t 這段時間， Cu 的變化規(guī)律是簡單 RC 電路充放電規(guī)律，其常數(shù)為 CRf ，初始值為 ZFU （ 1t 時刻），終了值為 ZU? （ t→∞ ），故 CRttZZZC feUFUUu /)( 1)]([ ??????? () 在 2tt? 時， ZC FUu ?? ，代入上式后可求得 )21l n(11ln 1 212 RRCRFFCRtt ff ?????? 同樣可求得 )21l n(121223 RRCRtttt f ????? () 由于高低電平所占的時間相等，故 Ou 是方波。 ZO Uu ?? 時， ZP FUu ?? ，同時 ZO Uu ?? 通過 fR 向 C 充電，使運放反相輸入端3 單元信號發(fā)生器的基本原理 7 電壓 CN uu ? 由零逐漸上升。 圖 方波發(fā)生器電路原理圖 參看圖 321 所示電路，設(shè)在接通電源的時刻，電容器兩端電壓 0?Cu ，輸出電壓 ZO Uu ? ，則加到運放同相輸出端的電壓為 ZZP FUURR Ru ??? 21 2 () 式中，)( 21 2RR RF ??。根據(jù)用途不同，有產(chǎn)生三種或多種波形的函數(shù)發(fā)生器，本課題介紹方波、三角波、正弦波函數(shù)發(fā)生器的方法。 的特 點 : ⑴ 線性良好、穩(wěn)定性好； ⑵ 頻率易調(diào)，在幾個數(shù)量級的頻帶范圍內(nèi)，可以方便地連續(xù)地改變頻率，而且頻率改變時，幅度恒定不變； ⑶ 不存在如文氏電橋那樣的過渡過程，接通電源后會立即產(chǎn)生穩(wěn)定的波形； ⑷ 三角波和方波在半周期內(nèi)是時間的線性函數(shù)，易于變換其他波形。 ： 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 R C 振 蕩 電 路I C L 8 0 3 8 集 成 函 數(shù)信 號 發(fā) 生 器功 率 放 大 電 路直 流 電 源各 種 波 形 : 8038 集成函數(shù)發(fā)生器是一種多用途的波形發(fā)生器，可以用來產(chǎn)生正弦波、方波、三角波和鋸齒波，其振蕩頻率可通過外加的直流電壓進行調(diào)節(jié)，所以是壓控集成信號產(chǎn)生器。 ② 缺點： 但是對于三角波的產(chǎn)生則有一定的麻煩，因為題目要求有 較高 的頻率覆蓋系數(shù)，顯然對于 這樣 的頻率變化會有積分時間的變化從而導(dǎo)致輸出電壓振幅的 變化。 : 文 氏 橋振 蕩 器方 波 形成 電 路三 角 波 形成 電 路頻 率 選 擇控 制直 流 電 源正 弦 波鋸 齒 波方 波 ： 文氏橋振蕩器（ RC 串 并聯(lián)正弦波振蕩器）產(chǎn)生正弦波輸出，采用 RC 串 并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)作為選頻和反饋網(wǎng)絡(luò)，改變 RC的數(shù)值，可得到不同頻率的正弦波信號輸出。 本設(shè)計將完成以下幾個方面的工作： ，盡量滿足一般工業(yè)控制要求，以增強其實用性。而且外形尺寸與價格都比過去的類似產(chǎn)品減少了一半。目前可以利用可視化編程語言（如 Visual Basic Visual C 等等）編寫任意波形發(fā)生器的軟面板，這樣允許徒手從計算機顯示屏上輸入任意波形，來實現(xiàn)波形的輸入。任意波形發(fā)生器軟件的開發(fā)正使任意波形的輸入變得更加方便和容易。就目前國內(nèi)的成熟產(chǎn)品來看，多為一些 PC儀器插卡，我國目前在任意波形發(fā)生器的種類和性能都與國外同類存在較大的差距，因此加緊對這類產(chǎn)品的研制顯得迫在眉睫。信號源主要給被測電路提供所需要的已知信號（各種波形），然后用其它儀表測量感興趣的參數(shù)。它還被用來確定不可接受的噪聲水平、定時問題、信號電平異常、寬帶損耗、諧波失真，以及各種相關(guān)問題。其中，信號發(fā)生器是自 動化領(lǐng)域中的一個典型應(yīng)用。大電阻，大電容在制作上有困難，參數(shù)的精度亦難以保證。 傳統(tǒng)的波形發(fā)生器通常由晶體管、運放 IC等分離元件制成 ；也可以 硬件電路搭接而成，如采用 555振蕩電路發(fā)生正弦波、三角波和方波的電路便是可取的路 徑之一，不用依靠單片機。按照產(chǎn)生的波形來分，有正弦波發(fā)生器和非正弦波發(fā)生器兩大類。聲音和振動分析需要復(fù)雜調(diào)制的信號源，以便仿真真實的信號，只有借助任意波形發(fā)生器，例如醫(yī)療儀器測試往往需要心電波形，任意波形發(fā)生器很容易產(chǎn)生各種非標準的振動信號。 關(guān)鍵詞 ： ICL8038；波形；原理圖； 常用接法 II Various waveform generator design Abstract Waveform generator also called function signal generator, is a kind of can produce various waveform, such as triangle wave, sawtooth wave, such as pulse waveform circuit, sine wave. Common signal generator majority is posed of a analog circuit, when the analog signal generator for lowfrequency signal output often require RC value is very big, such not only parameters, and hard to ensure accuracy of size and power are large, but by digital circuit consists of low frequency signal generator, although its lowfrequency performance is good but big volume and expensive. Therefore, high accuracy, low price, wide band will be the development trend of the signal generator. For many waveform generator design, have two k