通信工程畢業(yè)設(shè)計(jì)-多種波形發(fā)生器的設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧資料

　　

【正文】 800mA 則 I2=＊ = () 3）選擇變壓器的功率 變壓器的輸出功率： PoI2U2= () ③ . 選擇整流電路中的二極管 ∵ 變壓器的副邊電壓 U2=12V ∴ 橋式整流電路中的二極管承受的最高反向電壓為： VU 172 2 ? 橋式整流電路中二極管承受的最高平均電流為： AIo ?? 查手冊(cè)選整流二極管 IN4001，其參數(shù)為：反向擊穿電壓 UBR=50V17V 最大整流電流 IF=1A ④ . 濾波電路中濾波電容的選擇 濾波電容的大小可用式 求得。F 大電容放電倒灌入三端穩(wěn)壓器而被損壞。 t?0 ? ?2 ?3 ?422Ut?0 ? ?2 ?3 ?4ou22U圖 圖 輸出波形圖 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 圖 管腳 圖 輸出電壓表達(dá)式為 : ?????? ?? RRPUo () 式中， 是集成穩(wěn)壓塊輸出端與調(diào)整端之間的固有參考電壓 REFV ，此電壓加于給定電阻 1R 兩端，將產(chǎn)生一個(gè)恒定電流通過(guò)輸出電壓調(diào)節(jié)電位器 1RP ， 電阻 1R 常取 ?? 240~120 ，1RP 一般使用精密電位器，與其并聯(lián)的電容器 C 可進(jìn)一步減小輸出電壓的紋波。其電壓調(diào)整率和電流調(diào)整率均優(yōu)于固定式集成穩(wěn)壓構(gòu)成的可調(diào)電壓穩(wěn)壓電源。 317 系列穩(wěn)壓器輸出連續(xù)可調(diào)的正電壓，337 系列穩(wěn)壓器輸出連可調(diào)的負(fù)電壓，可調(diào)范圍為 ~37V，最大輸出電流 maxOI 為 。 因?yàn)橐筝敵鲭妷嚎烧{(diào)，所以選擇三端可 調(diào)式集成穩(wěn)壓器。電路的輸出波形如圖 4 所示。 在 u2 的正半周內(nèi)，二極管 D D2 導(dǎo)通， D D4 截止； u2 的負(fù)半周內(nèi)， D D4 導(dǎo)通， D D2 截止。 （ 4）穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓電路的功能是使輸出的直流電壓穩(wěn)定，不隨交流電網(wǎng)電壓和負(fù)載的變化而變化 ,從而獲得足夠高的穩(wěn)定性 。 （ 2）整流電路：利用單向?qū)щ娫?50Hz 的正弦交流電變換成脈動(dòng)的直流電 。 （ 4）濾波后的直流電壓，再通過(guò)穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓，便可得到基本不受外界影響的穩(wěn)定直流電壓輸出，供給負(fù)載 RL。 （ 2）降壓后的交流電壓，通過(guò)整流電路變成單向 直流電，但其幅度變化大（即脈動(dòng)大）。但 A 比 3 大得多了會(huì)導(dǎo)致輸出正弦波形變差。 正弦波發(fā)生器 ： 又稱文氏電橋振蕩器，如圖 131所示，其中 A放大器由同相運(yùn)放電路組成，圖 342，因此， )1(12RRVVAdov ??? 圖 正弦波電路原理圖 121314DR2R1VdVo+ 圖 F 網(wǎng)絡(luò)由 RC 串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)組成，由于運(yùn)放的輸入阻抗 Ri 很大，輸出阻抗 Ro 很小，其對(duì) F 網(wǎng)絡(luò)的影響可以忽略不計(jì)，從圖 343 有 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 RCjRCjRRCjRVVFofv?????????111 )1(3)1)(1( 2 CCRjRRRCjRRCjR???? ??????? () 由自激振蕩條件： T=AF=1 有 1)1(3 2 ???? CCRjRRAFA vvv?? 所以上式分母中的虛部必須為零，即 012 ??CCR ?? RC10 ?? ?振蕩頻率 () 上式的實(shí)部為 1，即 13 ??RRAv 3?? vA起振條件 () 對(duì)圖 342 同相運(yùn)放， 121 RRAv ?? 須滿足 12 2RR ? () 以上分析表明： ① 文氏電橋振蕩器的振蕩頻率 RC10??，由具有選頻特性的 RC 串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)決定。顯然，三角波 Ou 峰值為： Zom URRU 12? () 下面求振蕩周期。 圖 其中 1Ou 為方波 ， Ou 為三角波。可見(jiàn)，在 2tt? 前的一瞬間， 01?Pu ， ZO Uu ??1 ，則 212 )( RURtu ZO ?? ， 故 在 2tt? 以后電路周而復(fù)始，循環(huán)不以，形成振蕩。可見(jiàn)，在 1tt? 前的一瞬間， 01?Pu ， ZO Uu ?1 ，而從流過(guò) 1R 和 2R 的電流相等，則 211 )( RURtu ZO ?? ， 故 1tt? 后，由于 ZO Uu ??1 ，故電容放電，其兩端電壓 因 tCRUdUCRtu Zt tZO 4041 1)( ???? ?? ????? t ZCZC ttCRUtudtUCRu 0 1414 )()()(1ZOC URRtutu 2111 )()( ??ZO URRtu 211 )( ??西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 故 于是 Ou 線性上升， 1Pu 也上升。 圖 三角波電 路原理圖 根據(jù)上圖可以看出在 t=0 時(shí)，比較器 1A 輸出電壓為高電平，電容兩端的電壓為零，即 1pu 略低于 ZO Uu ?)0(1 ， 0)0( ?Cu ，則積分電路輸出電壓 0)0()0( ??? CO uu 。積分電路的輸出端除了輸出三角波信號(hào) 外，并通過(guò)電阻 R1 將三角波信號(hào)反饋到滯回電壓比較器的輸入端，將三角波信號(hào)整形變換成方波信號(hào)輸出。圖中 1A 等還可構(gòu)成同相滯回比較器， 2A 和 4R 、 C 等組成反相積分電路。圖中的運(yùn)算放大器 1A組成方波信號(hào)發(fā)生器， 2A 組成 RC 積分電路。其振蕩周期為 )21l n(21213 RRCRttT f ???? () 若選取適當(dāng)?shù)?1R 、 2R 值，使 )( 212 ??? RRRF ，則 CRT f2? ，于是振蕩頻率為： 三角波發(fā)生器： 根據(jù) RC 積分電路輸入和輸出信號(hào)波形的關(guān)系可知，當(dāng) RC 積分電路的輸入信號(hào)為方CRTf f2 110 ??西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 波時(shí)，輸出信號(hào)就是三角波，由此可得，利用方波信號(hào)發(fā)生器和 RC 積分電路就可以組成三角波信號(hào)發(fā)生器。如此周而復(fù)始，循環(huán)不已，因此產(chǎn)生振蕩，輸出方波。在 PN uu ? 以前， ZO Uu ?? 保持不變。在 1tt? 時(shí)刻， Nu 上升到略高于 Pu ，Ou 由高電平跳到低電平，即變?yōu)?ZU? 。此時(shí) ZO Uu ? 通過(guò) 1R 向 C 充電，使運(yùn)放反相輸入電壓 CN uu ?由零逐漸上升。 方波發(fā)生器： 如圖 321 用運(yùn)算放大器滯回比較器和 fR 、 C積分電路組成的，輸出電壓經(jīng) fR 、 C反饋到運(yùn)放的反相輸出端，因此積分電路起延遲和負(fù)反饋?zhàn)饔谩? 函數(shù)信號(hào)發(fā) 生器是是由基礎(chǔ)的非正弦信號(hào)發(fā)生電路和正弦波形發(fā)生電路組合而成。電路形式可以采用由運(yùn)放及分離元件構(gòu)成；也可以采用單片集成函數(shù)發(fā)生器。 綜合上述分析， 通過(guò)比較兩種方案 ,我 采用了第二種方案來(lái)產(chǎn)生信號(hào)。另外還可以將三角波通過(guò)觸發(fā)器變成方波輸出。由于外接電容的充、放電電流由兩個(gè)電流源控制，所以電容兩端電壓 的變化與時(shí)間成線性關(guān)系，從而可以獲得理想的三角波 輸出。 方案二 利用 ICL5G8038 芯片構(gòu)成 8038 集成函數(shù)發(fā)生器。而這是電路所不希望的。 ： ① 優(yōu)點(diǎn) ： 這一方案為一開(kāi)環(huán)電路，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，產(chǎn)生的正弦波和方波的波形失真較小 ① 。用 集成運(yùn)放構(gòu)成電壓比較器，將正弦波信號(hào)變換成方波信號(hào)輸出。2 設(shè)計(jì)方案選擇 4 第二 章 設(shè)計(jì) 方案選擇 方案一 由文氏電橋產(chǎn)生正弦振蕩，然后通過(guò)比較器得到方波，方波積分可得三角波 。 在保證正確的前提下，盡量采用典型的電路設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)中任何一部分電路模塊均可移植與實(shí)用開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，電路設(shè)計(jì)具有實(shí)用性。 本文所研究的內(nèi)容 本論文 的任務(wù)是根據(jù)波形發(fā)生器的特點(diǎn)和應(yīng)用情況，結(jié)合新一代高性能芯片及其外圍擴(kuò)展系統(tǒng)設(shè)計(jì)一種使用簡(jiǎn)單、性能優(yōu)良的波形發(fā)生器，該波形發(fā)生器在改變頻率的情況下能產(chǎn)生正弦波、方波、三角波、鋸齒波等波形。這些新一代臺(tái)式儀器具有多種特西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 性，可以執(zhí)行多種功能。 （ 2）隨著信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展，臺(tái)式儀器在走了一段下坡路之后，又在繁榮起來(lái)。各種計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的飛速發(fā)展也推動(dòng)了任意波形發(fā)生器軟件技術(shù)的發(fā)展。任意波形發(fā)生器通常允許用一系列的點(diǎn)、直線和固定的函數(shù)段把波形數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)器。 近幾年來(lái)，國(guó)際上任意波形發(fā)生器技術(shù)發(fā)展主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： （ 1）過(guò)去由于頻率很低應(yīng)用的范圍比較小，輸出波形頻率的提高，使得任意波形發(fā)生器應(yīng)用于越來(lái)越廣的領(lǐng)域。 國(guó)內(nèi)外波形發(fā)生器的發(fā)展?fàn)顩r 任意波形發(fā)生器是能夠產(chǎn)生大量的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)和用戶定義信號(hào)，并保證高精度、高穩(wěn)定性、可重復(fù)性和易操作性的電子儀器。但總體來(lái)說(shuō)，我國(guó)任意波形發(fā)生器還沒(méi)有形成真正的產(chǎn)業(yè)。可見(jiàn)信號(hào)源在各種實(shí)驗(yàn)應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)測(cè)試處理中，它不是測(cè)量?jī)x器，而是根據(jù)使用者的要求，作為激勵(lì)源，仿真各種測(cè)試信號(hào)，提供給被測(cè)電路，以滿足測(cè)量或各種實(shí)際需要。 波形發(fā)生器研究的 目的及 意義 波形發(fā)生器是信號(hào)源的一種，它具有信號(hào)源所具有的特點(diǎn)，更因它高的性能優(yōu)勢(shì)而倍受人們青睞。利用信號(hào)的產(chǎn)生進(jìn)行儀器的控制已經(jīng)是自動(dòng)控制中的一個(gè)重要手段，那么一個(gè)幅度、頻率、占空比以及波形可調(diào)的信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)和完成更具有使用價(jià)值。在為了確定和驗(yàn)證性能極限時(shí)而降低額定或加重信號(hào)時(shí)，任意波形發(fā)生器是一款理想的工具。因?yàn)楝F(xiàn)代的自動(dòng)化控制中基本都會(huì)利用信號(hào)來(lái)控制設(shè)備的工作。 與此相比，基于集成芯片的波形發(fā)生器具有高頻信號(hào)輸出、波形穩(wěn)定、控制簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。體積大，漏電，損耗顯著更是其致命的弱點(diǎn)。而由硬件電路構(gòu)成的低頻信號(hào)其性能難以令人滿意，而且由于低頻信號(hào)源所需的 RC 要很大。但是這種電路存在波形質(zhì)量差，控制難，可調(diào)范圍小，電路復(fù)雜和體積大等缺點(diǎn) 。凡是需 要使用其它標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源所不能提供的激勵(lì)信號(hào)的應(yīng)用，都可能是任意波形發(fā)生器的用武之地；在通信、測(cè)量和遙控等許多技術(shù)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用；在現(xiàn)代社會(huì)中，自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)滲透到社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域中；在超聲波測(cè)量技術(shù)中，超聲換能器（發(fā)射換能器和接收換能器）是超聲波檢測(cè)技術(shù)的核心部件；高精度、寬頻率范圍、高穩(wěn)定性的激勵(lì)源對(duì)于發(fā)射換能器及超聲檢測(cè)系統(tǒng)性能的改善和提高起著至關(guān)重要的作用。非正弦波發(fā)生器又包括方波、三角波、鋸齒波等。 波形發(fā)生器的背景及其應(yīng)用 波形發(fā)生器又稱 函數(shù) 信號(hào)發(fā)生器， 作為實(shí)驗(yàn)信號(hào)源， 是一種不需要輸入信號(hào)而能產(chǎn)生各種周期性波形輸出的電子裝置。 早期的波形發(fā)生器主要著重音頻頻段，現(xiàn)在的 波形發(fā)生器已擴(kuò)展到射頻頻段，它與數(shù)字示波器（ DSO）密 切配合，只要數(shù)字示波器捕獲的信號(hào) ， 波形發(fā)生器就能復(fù)制出同樣的波形。在波形發(fā)生器作為測(cè)量用信號(hào)激勵(lì)源進(jìn)入市場(chǎng)之前，為了產(chǎn)生非正弦波信號(hào)，已使用函數(shù)發(fā)生器提供三角波、斜波、方波和余弦波等幾種特殊波形。 This chip is one kind has the various waveform output precision oscillation integrated circuits, need only individual external ponents can produce the 30KHz Hz ~ from low distortion sinusoidal, triangle wave, rectangle wave etc pulse signal. Through the oscillating circuit produce sine wave, then through other waveform, produce change circuit through power amplifier circuit a