DOC《模电课程设计》

8、实验结果分析・19 改进意见、收获、体会・20 仪器仪表清单・21

9、参考文献・22 课程设计的目的和设计的任务

(一)课程设计的目的 1.掌握电子系统的一般设计方法 2.掌握模拟IC器件的应用 3.培养综合应用所学知识来指导实践的能力 设计的任务 本课题采用由集成运算放大器与晶体管差分放大器共同组成的方波―三角波―正弦波函数发生器的设计方法. 课程设计的要求及技术指标 设计、组装、调试函数发生器 输出波形:正弦波、方波、三角波;

频率范围 :在10-10000Hz范围内可调 ;

输出电压:方波UP-P≤24V,三角波UP-P=8V,正弦波UP-P>

1V 总方案及原理框图 总方案 先通过比较器产生方波,方波通过积分器产生三角波,三角波通过差分放大器产生正弦波.设计差分放大器时,传输特性曲线要对称、线形区要窄,输入的三角波幅度Um应正好使晶体管接近饱和区或截止区.

(二)原理框图 各组成单元电路设计,及电路的原理、工作特性及元件的作用 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. 矩形波发生电路 调节电路中R

1、R

2、R3 的电阻值和C的电容值,即可改变电路振荡频率,调节电路中R

1、R2的电阻值,可改变电路矩形波和三角波的幅值

(二)方波―三角波产生电路 对于虚线左边部分: ±UT=±R2・Uo2m/(R3+Rp1)=±R2・Vcc/(R3+Rp1) 对于虚线右边部分: (Uo1-U2-)/(R4+Rp2)=ic2, (1/C2)∫ic2 dt=U2-U2,将ic2表达式代入此积分中,且U2-=U2+=0, 当U1=+VCC时,U2=-VCC ・ t/(R4+Rp2)C1;

当U1=-VEE时,U2=VEE ・ t/(R4+Rp2)C1. 可见,当积分器的输入为方波时,输出是一个上升速率与下降速率相等的三角波. 三角波的幅值 U2m =R2* Vcc /(R3+Rp1), 输出波形频率 f= 方波―三角波波形

(三)三角波―正弦波变换电路 三角波――正弦波的变换电路主要由差分放大电路来完成. 差分放大器具有工作点稳定,输入阻抗高,抗干扰能力较强等优点.特别是作为直流放大器,可以有效的抑制零点漂移,因此可将频率很低的三角波变换成正弦波.波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性.分析表明,传输特性曲线的表达式为: 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. 如果Uid为三角波,设表达式为 式中 Um――三角波的幅度;

T――三角波的周期. 为使输出波形更接近正弦波,由图可见: 1.传输特性曲线越对称,线性区越窄越好;

2.三角波的幅度Um应正好使晶体管接近饱和区或截止区. 3.图为实现三角波――正弦波变换的电路.其中Rp1调节三角波的幅度,Rp2调整电 路的对称性,其并联电阻RE2用来减小差分放大器的线性区.电容C1,C2,C3为隔直电容,C4为滤波电容,以滤除谐波分量,改善输出波形. 隔直电容C