低频信号发生器设计报告(主要)

低频信号发生器设计报告

一.设计要求

1. 方案设计，根据设计任务选择合理的设计设计方案。

2. 硬件设计。选择硬件元件，说明其工作原理及设计过程，使用protel软件画出硬件电路pcb 板。

3. 要求有目录，参考资料，结语。

4. 设计也数不少于20页。

5. 按照规范要求，及时提交课程设计报告，并完成课程设计答辩。

二.设计的作用，目的

1. 学习掌握电子电路设计的方法和步骤。

2. 掌握protel等常用设计软件的使用方法。

三•设计的具体实现

（一）系统概述

根据课题任务，所要设计的低频信号发生器由三大部分组成：

⑴正弦信号发生部分

⑵信号输出部分

⑶稳幅部分

其中由正弦信号发生部分的电路产生所需要的正弦信号，由输出电路将信号放大后进行输出，

再由稳幅电路部分从输出的信号采样反馈回信号发生部分进行稳幅。

1•正弦信号发生部分可以有以下实现方案：

⑴以晶体管为核心元件，加RC （文氏桥或移相式）或LC （变压器反馈式、电感三点式、

电容三点式、晶振等）选频网络以及稳幅电路等构成的分立元件正弦波振荡电路。这种电路的优点是简单、廉价，但由于采用分立元件，稳定性较差，元件较多时调节也较麻烦。

⑵以集成运放为核心元件，加RC （文氏桥或移相式）或LC （变压器反馈式、电感三点式、电容三点式、晶振等）选频网络以及稳幅电路等构成的正弦波振荡电路。这种电路的优点是

更为简单，性价比较好，但频率精度和稳定性较差。

⑶以集成函数信号发生器为核心元件，加适当的外围元件构成正弦波产生电路。例如函数发生器ICL8038芯片加电阻、电容元件，在一定电压控制下，可以产生一定频率的方波、三角波和正弦波。这种电路的优点时调节方便，在所采用的外围元件稳定性好的情况下，可以

得到较宽频率范围的，且稳定性、失真度和现行度很好的正弦信号。

R s R F

F=

R

s

这种电路主要是利用锁相， 即使现象未同步技术来获得频率高稳定度， 且频率可步进变化的

振荡源。

现在已有集成锁相环电路芯片，例如 CC4046，辅以参考频率源、分频器等外围电路后，即

可构成频率合成器。

⑸直接数字合成（DDS ）正弦信号源。下图为 DDS 的原理框图。

由图可知，这是一种数字系统。其工作原理是将所需正弦信号的一个周期的离散样点的幅值 数字量存于数字波形存储器（ROM 或RAM ）中，按一定的地址间隔（即相位增量）读出， 再经D/A 转换成模拟正弦信号，低通滤波器用来滤去 D/A 带来的小台阶以及其他杂波信号。 改变地址间隔的步长，可改变输出正弦信号的频率。

DDS 的频率精度和稳定度由系统的时钟决定。

DDS 可合成产生任意波形的信号，只要把所需波形预先计算好并存于数字波形存储器中， DDS 就可以合成出方波、三角波及各种调制波形和任意形状的波形。

目前有专用的 DDS 集成电路芯片，其时钟频率最高可达 1GHz 以上，产生的正弦信号频率

可达数百兆赫。

本课题对所产生的正弦信号的频率精度没有要求， 再考虑模拟电路课程的基本内容和课程设

计的目的，选择⑴和⑵方案较为合适。

因为课题要求的低频信号振荡频率一般在几十千赫以

下，应选择RC 选频网络的正弦振荡电路（LC 选频网络适合于振荡频率在 1MHz 以上的高

频，RC 选频网络适合于几百千赫以下的低频）

。

2 •稳幅方案

常用的稳幅方法是根据震荡幅度的变化来改变负反馈的强弱 ，若振幅增大，负反馈系数

组成部分

⑷利用锁相环（PLL ）技术构成的高频率精度的频率合成器。其框图如下图所示。

R s R F

就自动变大，加强负反馈，限制振幅继续增长；反之，若振幅减小，负反馈系数就自动变小, 减弱负反馈，防止振幅继续下降，从而达到稳幅的目的。 ⑴利用二极管的非线性特性完成自动

:

.......................................................................................................................... 1DH62 .............................

利用二极管的非线性特性完成自动稳幅的电路，如图所示，为了保证上、下 振幅对称，在图内的电路中，两支稳幅二极管 D i 和D 2必须匹配，从提高温度稳 定性来看，宜选用硅管。不难看出，在振荡过程中，D i 和D 2将交替导通和截止， 并与R 3电阻并联，因此利用二极管的非线性正相导通电阻

6的变化就能改变负

反馈的强弱。当振幅增大时，「D 减小，负反馈加强，限制幅度继续增大；反之， 当振幅减小时，r D 增大，负反馈减弱，防止振荡继续下降，进而达到稳幅的目的。 这种电路简单经济，但它的温度系数较小，输出波形失真较大，适合于要求不高 的场所。

⑵采用热敏电阻作负反馈电阻 R F 进行稳幅

WH62 D2

5V

VCC

R6 1.0KQ

HH

TpF U1

当输出电压U o 因外界条件增大时，流过R F 的电流增大，R F 温度升高，电阻

R

变小，负反馈系数F=1+生变小，从而使输出幅度减小。反之，当 U o 因外界条

R 件减小时，流过R F 的电流减小，R F 温度降低，电阻变大，负反馈系数F=1+ R F R

变大，从而使输出幅度增大，从而达到稳幅的目的。

用二敏电阻进行稳幅的优点是电路简单，失真度低；缺点是热敏电阻本身 受环境温度影响，使输出幅度变化。

⑶用N 沟道结型场效应管组成的压敏电阻 R ds 进行稳幅

原理图如图所示，运算放大器 A 接成负半波放大器，并与 w 、R 4、G 、

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