简易信号发生器-课程设计.doc
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成绩
《EDA技术》考查报告
学号 201095034041 姓名 薛晶晶 班级 10自动化 题目 简易信号发生器
目 录
1.电路设计系统分析…………………………………(2)
1.1 电路设计原理框图……………………………………………(2)
1.2 电路设计方案设计…………………………………………(2)
2.单元电路设计及参数确定……………………………………… (3)
2.1 方波发生电路的工作原理…………………………………(3)
2.2 方波---三角波转换电路的工作原理…………………… (3)
2.3 三角波---正弦波转换电路的工作原理………………… (6)
2.4电路的参数选择及计算…………………………………… (8)
2.5 总电路图……………………………………………………(9)
3.设计验证………………………………………………………… (10)
3.1 电路的调试……………………………………………………(10)
3.2 方波---三角波发生电路的仿真……………………………(11)
3.3 三角波---正弦波转换电路的仿真…………………………(12)
4.课程设计总结…………………………………………………… (13)
附录:元器件明细清单…………………………………………(14)
参考文献一、电路设计系统分析
1.1 电路设计原理框图
图1-1
1.2 电路方案设计
(1)采用滞回比较器产生方波;
(2)采用积分器将方波转换成三角波;
(3)采用差分放大器将三角波转换成正弦波。
二、单元电路设计及参数确定
2.1、方波发生电路的工作原理:
此电路由反相输入的滞回比较器和RC电路组成。RC回路既作为延迟环节,又作为反馈网络,通过RC充、放电实现输出状态的自动转换。设某一时刻输出电压Uo=+Uz,则同相输入端电位Up=+UT。Uo通过R3对电容C正向充电,如图中实线箭头所示。反相输入端电位n随时间t的增长而逐渐增高,当t趋于无穷时,Un趋于+Uz;但是,一旦Un=+Ut,再稍增大,Uo从+Uz跃变为-Uz,与此同时Up从+Ut跃变为-Ut。随后,Uo又通过R3对电容C反向充电,如图中虚线箭头所示。Un随时间逐渐增长而减低,当t趋于无穷大时,Un趋于-Uz;但是,一旦Un=-Ut,再减小,Uo就从-Uz跃变为+Uz,Up从-Ut跃变为+Ut,电容又开始正相充电。上述过程周而复始,电路产生了自激振荡。
图2-1 方波产生电路
2.2 方波---三角波转换电路的工作原理:
图2-2-1
图2-2-1所示的电路能自动产生方波—三角波。电路工作原理若下:若a点断开,运放A1与R1、R2R3、RP3
(2-2-1)
(2-2-2)
(2-2-3)
(2-2-4)
由式子(2-2-1)~(2-2-4)可以得到比较器的电压传输特性,如图所示。
图2-2-2
a点断开后,运放A2与R4、RP3、C2、及R5组成反相积分器,其输入信号为方波U01,则积分器的输出
(2-2-5)
当U01=+Vcc时, (2-2-6)
当U01=-Vcc时, (2-2-7)
可见积分器输入方波时,输出是一个上升速率与下降速率相等的三角波,其波形如图所示。
图2-2-3
当a点闭合,即比较器与积分器首尾相连,形成闭环电路,则自动产生方波-三角波。三角波的幅度为
(2-2-8)
(2-2-9)
(2-2-8)(2-2-9) (2-3-1)
(2-3-2)
式中
——差分放大器的恒定电流;
——温度的电压当量,当室温为25oc时,UT≈26mV。
图2-3-1 三角波—正弦波变换电路
2-3-2三角波-正弦波转换传输特性曲线
角波分
取 ,则R3+RP1=40KΩ,取,RP1为47KΩ的电位器。平衡电阻R1=R2∥(R3+RP1)=8k,取R1=8.2KΩ
由式(2-2-9)得
即R4+RP2=(R3+RP1)/(4FC2R2)
当100Hz≤f≤1kHz时, 取C2=0.1uF, 则10KΩR4+RP2100KΩ,取R4=1kΩ,
RP2=100 kΩ。 当1kHz≤f≤10kH时,取C1=0.01uF以实现频率波段的转换,R4
及RP2的取值不变。取平衡电阻R5=10KΩ。
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