武汉理工大学数电课设函数信号发生器设计
设计两路相位可调方波信号发生器-------武汉理工大学单片机课程设计

课程设计任务书学生姓名:陈疏影专业班级:电信1305指导教师:王绪国工作单位:信息工程学院题目: 设计并实现两路相位可调方波信号发生器初始条件:具备模拟电子电路的理论知识;具备单片机的设计能力;具备模拟电路的基本调试手段;自选相关电子器件;可以使用实验室仪器调试。
要求完成的主要任务: (包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求)1、输出两路方波信号2、键盘控制频率和两信号的相位差3、频率范围和变化步长值自定4、相位范围0~360°5、相位差变化步长值自定6、用双踪示波器观察7、能做到频率和相位差两参数独立变化更好时间安排:一月六号答辩指导教师签名:年月日系主任(或责任教师)签名:年月日摘要单片机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗地、使用方便、价格低廉等一系列优点,目前已经渗入到人们工作和生活的方方面面。
单片机的应用领域已从面向工业控制、通讯、交通、智能仪表等迅速发展到家用消费产品、办公自动化、汽车电子、PC机外围以及网络通讯等广大领域。
本文介绍了两路相位可调方波信号发生器的原理与设计。
利用定时器来实现方波输出,相位变化,最后对设计的系统进行性能分析(精度、实用性、成本等)。
本设计最终产生两路频率相位可调的方波信号。
用"增加"、"减小"2个按钮改变方波给定频率,按钮每按下一次,给定频率改变的步进步长为1Hz,当按钮持续按下的时间超过2秒后,给定频率以10次/秒的速度连续增加(减少),输出方波的频率在数码管上显示。
相位最小步进值为18度,且可以进行左移,右移。
开机默认输出频率为10Hz。
关键词:信号发生器;方波;频率相位可调AbstractMicrocontroller is high level integrated , strong function, high reliability, small size, power consumption, convenient, low price, and a series of advantages, has penetrated into people's work and life. The application field of singlechip has from for industrial control, communications, transportation, intelligent instruments.This paper presents the principle and design of two phase adjustable square wave unit. The whole work includes the design of both hardware and software of the system and then, by using Proteus software, the system is debugged and simulated. The final result of this work is generating the two phase adjustable the square wave signal. The frequency range of the output square wave signal is 1Hz-200Hz, the frequency error rate is less than 0.5%. Using the "increase "and "decrease" buttons, the frequency of the square wave can be changed. Each time the button being pushed, the frequency is changed by 1Hz. If the button being pushed longer than 2 seconds, the frequency will increase of decrease by the rate of 10 times per second. The output square wave will be showed on the Digitron。
武汉理工大学数电课设函数信号发生器设计

课程设计题目函数发生器设计学院信息工程学院专业通信工程班级姓名指导教师年月日课程设计任务书学生姓名:专业班级:指导教师:工作单位:武汉理工大学题目: 函数发生器设计初始条件:集成运放UA741CP;三极管T8050;三极管2N2222A;电阻若干;电位器若干;电容若干要求完成的主要任务:1.设计任务利用集成运算放大器和晶体管差分放大器等设计一个方波-三角波-正弦波函数发生器2.要求(1)频率可调范围:10Hz~10kHz;(2)输出电压:正弦波V PP=0~3V, 三角波V PP=0~5V, 方波V PP=0~15V;(3)输出电压幅度连续可调(4)方波上升时间小于2微秒,三角波线性失真小于1%,正弦波失真度小于3%3.发挥部分(1)矩形波占空比50%~95%连续可调;(2)锯齿波斜率连续可调。
目录摘要 (I)Abstract (II)1绪论 (1)1.1设计目的及意义 (1)1.2设计任务及要求 (1)2设计方案 (2)2.1 可产生满足要求波形的方案 (2)2.2 最优方案设计 (5)3硬件电路设计 (6)3.1方波---三角波产生电路及工作原理 (6)3.2 参数计算 (8)3.3 三角波---正弦波产生电路及工作原理 (9)3.4 参数的选择原则是: (11)4 仿真及分析 (13)4.1 方波-三角波发生器的仿真结果 (13)4.2 三角波-正弦波变换电路的仿真结果 (14)5实物制作 (15)5.1方波---三角波发生电路的安装与调试 (15)5.1.1按装方波——三角波产生电路 (15)5.1.2调试方波——三角波产生电路 (15)5.1.3 三角波---正弦波转换电路的安装与调试 (15)5.2调试三角波——正弦波变换电路 (16)5.3 总电路的安装与调试 (16)5.4 调试中遇到的问题及解决的方法 (16)5.5三角波---正弦波变换电路的装调 (16)5.6 电路的实验结果 (17)5.6.1 方波---三角波发生电路的实验结果 (17)5.6.2 三角波---正弦波转换电路的实验结果 (18)6设计心得及体会 (18)参考文献 (20)附录 (21)实物 (21)单元器件明细清单 (22)摘要函数发生器是一种多波形的信号源,能够产生多种特定的周期性函数的波形,如三角波、方波、正弦波及可调整占空比的锯齿波和矩形波,输出信号的频率范围为几微赫到几十兆赫。
武汉理工大学--数电课设

课程设计任务书学生姓名:曹雄丰专业班级:电信0806班指导教师:阮军工作单位:信息工程学院题目: 多功能数字钟的设计仿真与制作初始条件:利用集成译码器、计数器、定时器、数码管、脉冲发生器和必要的门电路等数字器件实现系统设计。
(也可以使用单片机系统设计实现)要求完成的主要任务: (包括课程设计工作量及技术要求,说明书撰写等具体要求)1、课程设计工作量:1周内完成对多功能数字钟的设计、仿真、装配与调试。
2、技术要求:①设计一个数字钟。
要求用六位数码管显示时间,格式为00:00:00。
②具有60进制和24进制(或12进制)计数功能,秒、分为60进制计数,时为24进制(或12进制)计数。
③有译码、七段数码显示功能,能显示时、分、秒计时的结果。
④设计提供连续触发脉冲的脉冲信号发生器,⑤具有校时单元、闹钟单元和整点报时单元。
⑥确定设计方案,按功能模块的划分选择元、器件和中小规模集成电路,设计分电路,画出总体电路原理图,阐述基本原理。
3、查阅至少5篇参考文献。
按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。
全文用A4纸打印,图纸应符合绘图规范。
时间安排:1) 2010 年 6 月 26~27 日,查阅相关资料,学习设计原理。
2) 2010 年 6 月 28~30 日,方案选择和电路设计仿真。
3) 2010 年 7 月 1~3 日,电路调试和设计说明书撰写。
4) 2010 年 7 月 4 日上交课程设计成果及报告,同时进行答辩。
指导教师签名:年月日系主任(或责任教师)签名:年月日多功能数字钟的设计仿真与制作目录摘要 (2)1 设计功能要求 (3)2 系统原理框图 (3)3 方案设计与论证 (4)3.1 555定时震荡器 (4)3.2时间脉冲产生电路 (5)3.3 分频器电路 (5)3.4 时间计数器电路 (6)3.4.1 60进制计数器 (6)3.4.2 24进制计数器 (9)4 译码及驱动显示单元电路 (9)4.1 显示器原理(数码管) (9)4.3 译码器与显示器的配套使用 (10)5 校时电路 (11)6 整点报时电路 (12)7 定时控制电路 (13)8 完整电路 (13)9 焊接与调试 (14)10 电路特点及方案的优缺点 (14)11 心得体会 (15)12 参考文献 (16)附录一:元件清单 (17)附录二:仿真图 (18)附录三:实物图 (19)附录四:本科生课程设计评定表 (20)摘要数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置,与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性,且无机械装置,具有更更长的使用寿命,因此得到了广泛的使用。
模电课设 之函数信号发生器

1设计内容与目标1.1设计内容本次实验的内容是制作一个函数信号发生器,通过调节能够产生正弦波,三角波,方波。
1.2设计目标与要求(1)正弦波Upp ≈3V ,幅度连续可调,线性失真小。
(2)三角波Upp ≈5V ,幅度连续可调,线性失真小。
(3)方波Upp ≈14V ,幅度连续可调,线性失真小。
(4)频率范围:三段:10~100Hz ,100 Hz~1KHz ,1 KHz~10 KHz ; (5)安装调试并完成符合学校要求的设计说明书2 设计方案及原理2.1方案选择方案一:先产生正弦波,再由整形电路将正弦波变换成方波,再由积分电路将方波变成三角波。
方案二:先产生方波,再由积分电路将方波变成三角波,再利用差分放大器传输特性的非线性将三角波变换成正弦波。
本次设计采用方案一,即由集成运算放大器组成的正弦波—方波—三角波函数发生器的设计方法。
2.2 总方案原理框图2.3 各组成部分的工作原理图 1 总体框图2.3.1正弦波发生电路的工作原理图2 RC 正弦波振荡电路原理如下:如图2所示,正弦波产生电路由放大电路、正反馈网络和选频率网络组成。
RC 串联臂阻抗为Z 1,RC 并联臂阻抗为Z 2,通常要满足R 1=R 2,C 1=C 2,其频率特性分析如下:)/1(111jwC R Z +=,)1/()/1(22222C jwR R jwC R Z +== 反馈网络的反馈系数2222)(31)(sRC sRC sRCZ Z Z s Fv ++=+=因s=jw ,令w 0=1/RC ,则反馈系数为)(310w w w w j Fv -+=幅频特性表达式为2002)(31ww w w Fv -+=当w=w 0=1/RC 时,幅频响应有最大值F vmax =1/3。
此时相频响应为o 0=f ϕ。
这样RC 串并联选频网络送到运算放大器同相输入端的信号电压与输出电压同相,即πϕϕn f A 2=+,RC 反馈为正反馈,满足相位平衡,可能产生振荡。
函数信号发生器课程设计报告

淮海工学院课程设计报告书课程名称:电子技术课程设计题目:函数信号发生器学院:电子工程学院学期: 2012-2013-2 专业班级:通信工程111 姓名:彭孟瑶学号: 2011120688函数信号发生器1.引言在人们认识自然、改造自然的过程中,经常需要对各种各样的电子信号进行测量,因而如何根据被测量电子信号的不同特征和测量要求,灵活、快速的被测电路提供所需要的已知信号(各种波形),然后用其它仪表测量感兴趣的参数。
可见信号源在各种实验应用和实验测试处理中,它不是测量仪器,而是根据使用者的要求,作为激励源,仿真各种测试信号,提供给被测电路,以满足测量需要。
波形发生器就是信号源的一种,能够给被测电路提供所需要的波形,传统的波形发生器多采用模拟电子技术,由分立元件或模拟集成电路构成,其电路结构复杂,不能根据实际需要灵活扩展。
随着微电子技术的发展,运用单片机技术,通过巧妙的软件设计和简易的硬件电路,产生数字式的正弦波、方波、三角波、锯齿等幅值可调的信号。
与现有各类型波形发生器比较而言,产生的数字信号干扰小,输出稳定,可靠性高,特别是操作简单方便。
2.设计要求设计一个能够输出正弦波、三角波和矩形波的信号源电路,电路形式自行选择。
输出信号的频率可通过开关进行设定,具体要求如下:输出信号的频率范围为1000~2000Hz,步进为50Hz。
要求输出信号无明显失真,特别是正弦波信号。
图1函数信号发生器方框图3.函数信号发生器的方案3.1 方案一由555定时器组成的多谐振荡器产生方波,然后由积分电路将方波转化为三角波,最后用低通滤波器将方波转化为正弦波。
图2 方波、三角波、正弦波、信号发生器的原理框图但这样的输出将造成负载的输出正弦波波形变形,因为负载的变动将拉动波形的崎变。
3.2方案二先通过RC正弦波振荡电路产生正弦波,再通过电压比较器产生方波,最后通过积分电路形成三角波。
图3 正弦波、方波、三角波信号发生器的原理框图此电路具有良好的正弦波和方波信号。
函数发生器的课程设计

函数发生器的课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解函数发生器的定义、功能及基本原理;2. 学生能够掌握函数发生器的基本操作,包括波形选择、频率调整、幅度控制等;3. 学生能够运用函数发生器产生常见波形(如正弦波、方波、三角波等),并了解其数学表达式。
技能目标:1. 学生能够独立操作函数发生器,完成波形的设置和调整;2. 学生能够通过观察波形,分析其特点,并利用函数发生器进行简单的信号处理;3. 学生能够结合所学知识,运用函数发生器解决实际问题。
情感态度价值观目标:1. 学生培养对电子仪器的兴趣,增强对物理实验的探究欲望;2. 学生通过动手实践,培养团队协作和问题解决能力;3. 学生在实验过程中,养成严谨的科学态度和良好的实验习惯。
课程性质:本课程为物理实验课,旨在帮助学生掌握函数发生器的使用,提高实验操作能力。
学生特点:学生处于高中阶段,具备一定的物理知识和实验技能,对新鲜事物充满好奇心。
教学要求:教师应结合学生特点和课程内容,采用启发式教学,引导学生主动参与实验,提高学生的实践能力。
在教学过程中,注重培养学生的科学素养和团队协作精神。
通过本课程的学习,使学生能够将所学知识应用于实际操作中,达到学以致用的目的。
二、教学内容1. 函数发生器的基本原理与结构:介绍函数发生器的定义、工作原理、主要组成部分,以及其在物理实验中的应用。
相关教材章节:第五章第二节《信号发生器的基本原理》2. 函数发生器的操作与使用:详细讲解函数发生器的操作面板、功能键、旋钮等,教授如何进行波形选择、频率调整、幅度控制等基本操作。
相关教材章节:第五章第三节《信号发生器的使用方法》3. 常见波形产生与分析:指导学生利用函数发生器产生正弦波、方波、三角波等常见波形,并通过示波器观察波形特点,分析其数学表达式。
相关教材章节:第五章第四节《常见波形的产生与分析》4. 实验操作与练习:安排学生进行实际操作,完成以下实验任务:a. 利用函数发生器产生指定频率和幅度的正弦波;b. 产生方波和三角波,观察并分析两种波形的特点;c. 探究不同波形在信号处理中的应用。
【精品】函数信号发生器课程设计报告

【精品】函数信号发生器课程设计报告函数信号发生器课程设计报告摘要:本课程设计主要是设计一台函数信号发生器,它在从低频(如Sine)到较高频(如Square)常用波形之间能够进行切换,常用于电子仪器和测量检测中,用来给装置注入一定形态的信号,以辅助检测装置的有效性,稳定性,精度等特性。
该设备采用STM32F030F4P6单片机,使用1602液晶屏显示函数状态,用HD74HC4040电路分频输出指定期望频率,使用R-2R电路控制EPWM波形从正弦波到脉冲波,满足多种测试状况下的需求。
本系统实现调整频率的功能,使用户可以设置函数发生器的频率,因此满足用户的不同要求。
关键词: STM32F030F4P6; 1602液晶屏; HD74HC4040 电路; R-2R 电路; PWM 波形一、简介函数信号发生器是一种常用的信号发生器,可以产生多种类型的波形。
包括正弦波、三角波、方波、脉冲波和梯形波等等,其应用广泛,比如在检测仪表中,可以用来观察测量仪表的工作状态,以便于分析测量仪表的特性,进而排除故障。
此外,函数信号发生器通常也可以用在动态信号检测中,对电机、变压器和泵等,进行性能检测和控制应用,也可用来做为一种测试应用,来控制和验证电子设备性能,在现在的电子技术发展中,函数信号发生器扮演重要的作用。
二、设计实现设计本次函数信号发生器主要任务是实现指定期望频率信号的输出,并对多种波形满足需求。
主要设备相关技术如下:(一)STM32F030F4P6单片机STM32F030F4P6单片机,采用ARM 32位内核设计,使用Cortex-M0指令集,配备有SYSTICK时钟,PWM波形输出,I2C接口,满足调整函数信号发生器指定频率和波形的要求。
(二)1602液晶屏它的主要功能是显示函数发生器的状态,如频率,波形,用户可以通过屏幕上的提示,清楚的了解函数发生器当前的实时状态,使用比较简单。
(三) HD74HC4040 电路使用 HD74HC4040 电路进行分频输出,可以实时调整输出信号的频率。
函数信号发生器课程设计

函数信号发生器课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解函数信号发生器的基本原理,掌握其工作流程及各部分功能。
2. 学生能描述函数信号发生器产生的常见信号类型,如正弦波、方波、三角波等。
3. 学生能运用数学知识分析函数信号发生器产生的信号特点及其应用场景。
技能目标:1. 学生能正确操作函数信号发生器,进行信号生成、频率调节、幅度调节等基本操作。
2. 学生能运用函数信号发生器进行简单的信号实验,如叠加、调制等。
3. 学生能通过实验观察和分析信号波形,提高实验操作能力和问题解决能力。
情感态度价值观目标:1. 学生培养对电子技术及信号处理领域的兴趣,激发学习热情。
2. 学生通过合作实验,培养团队协作能力和沟通能力。
3. 学生在学习过程中,树立正确的科学态度,认识到科学技术对社会发展的作用。
课程性质:本课程为电子技术实践课程,注重理论与实践相结合,提高学生的实际操作能力。
学生特点:高二年级学生,已具备一定的电子技术基础知识和实验操作技能。
教学要求:结合学生特点,采用启发式教学,引导学生主动探究,提高学生的实践能力和创新能力。
在教学过程中,注重培养学生的安全意识和实验素养。
通过课程学习,使学生能够将所学知识应用于实际电子电路设计和实验中。
二、教学内容1. 函数信号发生器原理介绍:包括振荡器、放大器、波形发生器等组成部分及其工作原理。
- 教材章节:第二章第三节“函数信号发生器的组成与原理”2. 常见信号类型及其特点:正弦波、方波、三角波、脉冲波等信号的数学描述和实际应用。
- 教材章节:第二章第四节“函数信号发生器的波形及其应用”3. 函数信号发生器操作与使用:基本操作方法、功能键的使用、频率和幅度的调节。
- 教材章节:第三章第一节“函数信号发生器的操作与使用”4. 实验教学:利用函数信号发生器进行信号叠加、调制等实验操作。
- 教材章节:第三章第二节“函数信号发生器实验”5. 信号分析与应用:分析实验中产生的信号波形,探讨其在电子技术领域的应用。
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课程设计题目函数发生器设计学院信息工程学院专业通信工程班级姓名指导教师年月日课程设计任务书学生姓名:专业班级:指导教师:工作单位:武汉理工大学题目: 函数发生器设计初始条件:集成运放UA741CP;三极管T8050;三极管2N2222A;电阻若干;电位器若干;电容若干要求完成的主要任务:1.设计任务利用集成运算放大器和晶体管差分放大器等设计一个方波-三角波-正弦波函数发生器2.要求(1)频率可调范围:10Hz~10kHz;(2)输出电压:正弦波V PP=0~3V, 三角波V PP=0~5V, 方波V PP=0~15V;(3)输出电压幅度连续可调(4)方波上升时间小于2微秒,三角波线性失真小于1%,正弦波失真度小于3%3.发挥部分(1)矩形波占空比50%~95%连续可调;(2)锯齿波斜率连续可调。
目录摘要 (I)Abstract (II)1绪论 (1)1.1设计目的及意义 (1)1.2设计任务及要求 (1)2设计方案 (2)2.1 可产生满足要求波形的方案 (2)2.2 最优方案设计 (5)3硬件电路设计 (6)3.1方波---三角波产生电路及工作原理 (6)3.2 参数计算 (8)3.3 三角波---正弦波产生电路及工作原理 (9)3.4 参数的选择原则是: (11)4 仿真及分析 (13)4.1 方波-三角波发生器的仿真结果 (13)4.2 三角波-正弦波变换电路的仿真结果 (14)5实物制作 (15)5.1方波---三角波发生电路的安装与调试 (15)5.1.1按装方波——三角波产生电路 (15)5.1.2调试方波——三角波产生电路 (15)5.1.3 三角波---正弦波转换电路的安装与调试 (15)5.2调试三角波——正弦波变换电路 (16)5.3 总电路的安装与调试 (16)5.4 调试中遇到的问题及解决的方法 (16)5.5三角波---正弦波变换电路的装调 (16)5.6 电路的实验结果 (17)5.6.1 方波---三角波发生电路的实验结果 (17)5.6.2 三角波---正弦波转换电路的实验结果 (18)6设计心得及体会 (18)参考文献 (20)附录 (21)实物 (21)单元器件明细清单 (22)摘要函数发生器是一种多波形的信号源,能够产生多种特定的周期性函数的波形,如三角波、方波、正弦波及可调整占空比的锯齿波和矩形波,输出信号的频率范围为几微赫到几十兆赫。
函数发生器在通信、仪表、自动控制系统测试等用电测量领域的应用十分广泛,在一些非电测量领域的使用也十分普遍。
此次课程设计中,通过查阅相关的资料,了解了关于函数发生器的原理,得到了几种不同的设计思路。
经过认真地思考与分析,最终选用的方案是由方波变换得到三角波,再由三角波经过差分放大器得到正弦波。
方波电压作为积分运算电路的输入,通过积分运算电路得到三角波电压,得到的三角波电压再作为电压比较器的输入形成方波。
正弦波由三角波输入差分放大器得到。
通过联系书上的知识,运用相关的实践经验,整合电路得到总图。
关键字:函数发生器;方波;三角波;正弦波AbstractFunction generator is a multi waveform signal source, can produce a variety of specific periodic function waveform, such as the triangle wave, square wave, sine wave and adjusted to account for the air than the sawtooth wave and square wave, the output signal frequency range for a few microseconds Hector to tens of megahertz. Function generator is widely used in the field of communication, instrumentation, automatic control system testing, and so on. It is also widely used in the field of non electric measurement.The curriculum design, through access to relevant information, understand the principle of the function generator, has been several different design ideas. After careful consideration and analysis, the final choice of the program is to get the triangle wave by Fang Bo transform, and then by the triangular wave through the differential amplifier to get a sine wave.Square wave voltage as the input of the integral operation circuit, the triangle wave voltage is obtained by the integral operation circuit, and the triangular wave voltage is then used as the input of the voltage comparator to form a square wave. The sine wave is obtained by the triangular wave input differential amplifier. Through the books, related to the use of practical experience, integrated circuit layout. Keywords: function generator, sine wave, square wave, triangle wave1绪论函数信号发生器是一种能够产生多种特定的周期性时间函数波形如三角波、方波、正弦波的专用集成电路。
当调节外部参数时,还可以获得占空比可调的矩形波和锯齿波。
频率范围可从几个微赫到几十兆赫。
除供通信、仪表和自动控制系统测试用外,还广泛用于其他非电测量领域。
正弦波:正弦波发生电路能产生正弦波输出,它是在放大电路的基础上加上正反馈而形成的。
它是各类波形发生器和信号源的核心电路。
正弦波发生电路也称为正弦波振荡电路或正弦波振荡器。
方波:方波是通过电压比较器产生的:比较电压信号(被测试信号与标准信号)大小。
三角波:方波电压作为积分运算电路的输入,积分运算电路的输出得到三角波电压。
现在通过对函数信号发生器的原理以及电路的分析,参数的确定设计出一个能变换出三角波、正弦波、方波的简易发生器。
1.1设计目的及意义利用集成运算放大器和晶体管差分放大器等设计一个方波-三角波-正弦波函数发生器。
通过查阅相关资料,深入学习函数发生器设计原理,进行认真思考与分析,在实践中锻炼自己的动手能力和解决问题的能力。
1.2设计任务及要求(1)频率可调范围:10Hz~10kHz;(2)输出电压:正弦波VPP=0~3V, 三角波VPP=0~5V, 方波VPP=0~15V;(3)输出电压幅度连续可调(4)方波上升时间小于2微秒,三角波线性失真小于1%,正弦波失真度小于3%2设计方案2.1可产生满足要求波形的方案从电路的设计过程来看电路分为三部分:①正弦波部分②方波部分③三角波部分。
(1) 方案一:首先产生正弦波,再将正弦波通过整形电路转换成方波,再由积分电路将方波变成三角波,如图2.3。
根据RC正弦波振荡器可以产生正弦波,而通过迟滞电压比较器可以将正弦波转变成占空比可调的矩形波(如图2.2),其中包括占空比为1/2的方波。
再由三角波发生器,即为积分器,由方波发生器和反向积分器组成,可以将矩形波变为三角波。
其中,关键在于RC正弦波振荡器。
RC文氏桥振荡器是由RC串并联选频网络和负反馈网络构成。
产生正弦振荡的振幅条件为|AF|=1,相位条件为ψA+ψF=2nπ(n=0,1,2,……)。
如图2.1图2-1 RC文氏桥振荡器图2-2 迟滞电压比较器图2-3 正弦波---方波---三角波转换电路(2)方案二:首先产生三角波与方波,再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波。
由比较器和积分器组成方波—三角波产生电路,比较器输出的方波经积分器得到三角波,三角波到正弦波的变换电路主要由差分放大器来完成。
差分放大器具有工作点稳定,输出阻抗高,抗干扰能力较强等特点,可以有效地抑制零点漂移,因此可以将频率很低的三角波变成正弦波。
也可以利用二极管折线近似电路实现三角波变成正弦波的原理图。
如图2.4图2.4方波---三角波---正弦波产生原理框图(3)方案三:用单片集成函数发生器5G8038,如图2.5。
图2-5单片集成函数发生器5G80382.2 最优方案设计比较三种方案,方案三采用了集成芯片,使电路大为简化,但考虑到实验条件及实验成本有限,方案三不予采用。
方案一与方案二相比较,产生正弦波的原理不相同,但都是通过搭建波形变化电路来实现获得正弦波的目的。
从使用元件上看,方案一主要使用元件是电容、电阻、运放和三极管,而方案二使用的是二极管、三极管、运放和电阻等元器件,从电路复杂程度、器件使用方便程度等来看,我们最终选择方案二作为设计方案。
3硬件电路设计3.1方波---三角波产生电路及工作原理三角波发生器是由方波发生器和反向积分器组成。
此电路要求前后电路的时间常数配合好,不能让积分器饱和。
如图3.1。
图3.1 方波—三角波产生电路工作原理:运放的反相端接基准电压,即V_=0,同相端接输入电压Vi ;比较器的输出V01的高电平等于正电源电压+VCC ,低电平电压等于负电源电压-VEE (|+VCC|=|-VEE|)。
当比较器的V+=V-=0时,比较器翻转,输出V01从高电平+VCC 跳到低电平-VEE ,或者从低电平-VEE 跳到高电平+VCC 。
设Uo1=+Vcc,则312231231()0CC ia R RP R U V U R R RP R R RP ++=++=++++ (3-1)将上式整理,得比较器翻转的下门限单位Uia-为(3-2)若Uo1= -VEE,,则比较器翻转的上门限电位Uia+为(3-3)比较器的门限宽度a 点断开后,运放A2与R4、RP2、C2及R5组成反相积分器,其输入信号为方波Uo1,则积分器的输出Uo2为可见积分器的输入为方波时,输出是一个上升速度与下降速度相等的三角波.a 点闭合,既比较器与积分器首尾相连,形成闭环电路,则自动产生方波-三角三角波的幅度为方波-三角波的频率f 为(3-9)223131()EE CC ia R R U V V R RP R RP +-=-=++2312H CC ia ia R U U U I R RP +-=-=+214221()O O U U dt R RP C -=+⎰2231O m CC R U V R RP =+3124224()R RP f R R RP C +=+(3-4)(3-5) (3-6)(3-8)(3-7)由以上两式可以得到以下结论:电位器RP5在调整方波-三角波的输出频率时,不会影响输出波形的幅度。