目前实验原理写的较为简单,以后有空时再补上。 一、设计目的 1.完成简易信号发生器的制作,能够产生正弦波,方波,三角波 2.可以改变各种波形的频率,可以设置正弦波的幅度。(请参照原理部分) 3.另外的细节在原理里面解释 二、设计思路 三个模块,各自将正弦波、方波、三角波完成后的电路通过多个开关控制,接入示波器。 三、实验原理 1.正弦波发生电路 我这里采用的是文氏电桥振荡电路,电路原理图如下
文氏电桥振荡电路(1) 电路的振荡频率是
,可以看出振荡频率和RC的值有关,如果想要改变频率,就需要对RC的值进行设置。 (2) 起振条件:
2R^{'}" style="max-width: 100%; vertical-align: middle; margin-right: 3px; margin-left: 3px; display: inline-block;"> ,具体仿真时可以通过调节
的值来使电路振荡。 其他关于电路的要求就不过多赘述,大家有需要可以自行百度。 (3) 在Multisim14里面的仿真电路图(741运算放大器的vcc和vee一般是采用±15v,我这里虽然用了±5v,问题应该也不大,仿真是没问题的,只是将正弦波幅值控制在10v之内。如果有问题可以换回15v试一试。但是实物就不知道行不行了。。。下文的仿真电路同理。)
正弦波发生电路开始运行后慢慢调节可调电阻,我这里设置0.1%每按一次,电路起振需要时间,具体仿真时可以先调多一点
的值,让它快速起振,这个时候波形会有一点失真,再将
的值调小一点,但一定要满足起振条件。根据原理,你可以设计自己需要的频率,改变RC值,要注意
(具体原理可以百度) 仿真结果:
正弦波仿真结果补充部分:正弦波幅度值的控制(简单来说就是调整幅值) 上图的原理电路我们可以通过对电阻的调节实现频率的变化,接下来我们用一个比例放大电路来控制输出幅度。 比例放大电路的原理图
输出电压:
Multisim14仿真图:
带有比例放大器的正弦波发生电路在图中,我们可以看到,前一级的vpp为8.22v,这个8.22v是前一级输出正弦波峰峰值,其实只要电路起振,这个不随外部电路的变化而改变,基本可以为定值。这句话的意思是,R5是来调节起振条件的,只要电路起振后,怎么调节R5,波形会发生失真,但幅度基本维持在8.22v左右,这应该和运算放大器的自身结构有关。具体的我也不太了解,如果有知道的同学,希望在评论区留下你的看法,先谢为敬! 后一级就是一个比例放大器,前一级的峰峰值我测出来了,搞一个822欧和一个100欧的电阻,比一下,刚好出来是1v。这只是理论仿真结果,具体实物的可以搞一个可调电阻慢慢调比例,可以减小误差,提高精准度。 仿真结果对比:
前一级和后一级波形对比
2.方波发生电路
矩形波发生电路(1)电路组成:集成运放和电阻
,
组成滞回比较器,电阻R和电容C构成充放电回路,稳压管
和电阻
的作用是钳位,将滞回比较器的输出电压限制在稳压管的稳定电压值
。 (2)工作原理:滞回比较器工作原理,电容充放电,一定条件下滞回比较器输出端发生跳变(不再赘述,具体内容书上和百度都能找得到) (3)振荡周期:
,和前面一样,要改变它的周期,改变这几个值就可以完成。 (4)Multisim14 仿真电路图
矩形波仿真电路里面的各个值都可以根据自己需要设置,元件的型号根据自己需要选择,比如这个稳压管,改变周期的方法有很多,不一定局限于图中的可调电阻。 仿真结果
有点失真,但还在可控范围内。根据原理,滞回比较器工作时,电容需要充放电,电容的大小决定了充放电的时间,如果对于这个波形不满意,可以将电容调小,再次仿真。 (5)提高部分:如果电路要求占空比可调,那电路可以稍作修改。 题外话:占空比就是方波正值的部分的时间t1比上整个方波的周期。
可调占空比的方波发生电路输出波形的振荡周期:
矩形波的占空比:
当
位于50%的时候,占空比为1:1 3.三角波发生电路
三角波发生电路众所周知,矩形波积分后可得三角波,将滞回比较器和积分器连接起来就是三角波发生电路,上图就是这么完成的。 工作原理不再分析了 (1)输出幅度:
,通过改变这三个值,来调整三角波输出幅度 (2)振荡周期:
,通过改变这几个值,来调整周期。 (3)仿真电路图
三角波仿真电路图和前面一样,改变参数值从而调整周期和幅度。 仿真结果
到这,三个模块的电路都完成了 下面我们将这三个模块合并,基本完成了要求 4.最终电路图
谢谢各位,如果对你有用不妨点个赞同,码字不易,还望喜欢。
|