文氏桥电路产生正弦波方波.docx
- 文档编号:9576110
- 上传时间:2023-02-05
- 格式:DOCX
- 页数:14
- 大小:214.99KB
文氏桥电路产生正弦波方波.docx
《文氏桥电路产生正弦波方波.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《文氏桥电路产生正弦波方波.docx(14页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
文氏桥电路产生正弦波方波
电子线路课程设计
院
部:
专
业:
姓
名:
学
号:
指导教师:
完成时间:
电子线路课程设计任务书
姓名班级指导老师
设计课题:
简易的函数发生器
设计任务与要求
根据题目,然后完成以下任务:
1、查阅资料,设计一个函数发生器
2、能产生正弦波、方波
3、编写课程设计说明书
要求:
1、频率为100~1KHz
2、幅度为2.5V
3、掌握文氏桥震荡电路
4、完成电路的制作,测试结果
1、查阅相关资料;
2、先给出总体方案并对工作原理进行大致的说明;
3、依次对各部分分别给出单元电路,并进行相应的原理、参数分析计算、功能以及与其他部分电路的关系等等说明;
4、列出标准的元件清单;
5、制作并调试电路,进行测试,得到想要的波形。
6总体电路及总体电路原理相关说明;
7、列出设计中所涉及的所有参考文献资料。
设计说明书字数不得少于3000字。
参
考文献
[1]李万臣主编.《模拟电子技术基础头验与课程设计》.哈尔滨:
哈尔滨工程大学出版2001.3
[2]沈明发等编.《低频电子线路实验》.广州:
暨南大学出版社,2001.10
[3]刘志军主编.《模拟电路实验教程》•北京:
清华大学出版社,2005.5
[4]康华光•电子技术基础(模拟部分)(第四版)•武汉:
高等教育出版社,2005.7
[5]舒庆莹•凌玲•模拟电子技术基础实验•武汉:
武汉理工大学出版社,
2008.2
目录1
第1章弓I言1
第2章基本原理2
2.1基本文氏振荡器2
2.2振荡条件3
第3章参数设计及运算5
3.1结构设计5
3.2参数计算6
第4章仿真效果与实物9
心得体会10
参考文献10
第1章引言
无论是从数学意义上还是从实际的意义上,正弦波都是最基本的波形之一一一在数学
上,任何其他波形都可以表示为基本正弦波的傅里叶组合;从实际意义上来讲,它作为测试
信号、参考信号以及载波信号而被广泛的应用。
在运算放大电路中,最适于发生正弦波的是
文氏电桥振荡器和正交振荡器。
第2章基本原理
2.1基本文氏振荡器
基本文氏电桥反馈型振荡电路如图1所示,它由放大器即运算放大器与具有频率选择性
的反馈网络构成,施加正反馈就产生振荡。
运算放大器施加负反馈就为放大电路的工作方式,施加正反馈就为振荡电路的工作方式。
图中电路既应用了经由R3和R4的负反馈,也应用了
经由串并联RC网络的正反馈。
电路的特性行为取决于是正反馈还是负反馈占优势。
将这个电路看作一个同相放大器,它对Vp进行放大,其放大倍数为
V。
r3
A—13
VpR4
在这里为了简化我们假设运算放大器是理想的。
令,Ri=R2=R,Ci=C2=C。
反过来,Vp
是由运算放大器本身通过两个RC网络产生的,其值为Vp=[Zf/(Zp+Zi)]Vo。
式中Zp=R//
(1/j2nfC),ZsR17j2fC。
展开后可以得到
Bjf
Vo1
Vp3jf/fofo/f
上式中fo1/2fC。
信号经过整个环路的总增益是TjfAB或者表示为
Tjf
1R3/R4
3jf/fofo/f
这是一个带通函数,因为它在高频和低频处均趋于零。
它的峰值出现在ffo处,其值为
大小,可有三种不同的可能性:
Tjf<1,也就是Av3V/V。
从直观上即可看出,这一扰动每次环绕回路后均会被
减小,直至其降到零为止。
这时可以认为回路的负反馈(通过R3和R4)胜过了正反馈(通
过Zs和Zp),使其成为一个稳定的系统。
Tjf>1,也即A>3V/V。
这时正反馈超过了负反馈,说明频率为fo的扰动会被再
生的放大,导致整个电路进入一个幅度不断增长的震荡过程中。
此时电路时不稳定的。
Tjf=1,或A=3V/V。
这种情况称为中性的稳定状态,因为此时正负反馈量相等。
任何频率为fo的扰动首先被放大3V/V倍,然后再缩小1/3V/V,这就说明一旦电路工作它就会无限的持续下去
2.2振荡条件
放大电路的反馈回路网络采用R和C串并联回路,具有频率选择性,由R3和R4设定
放大电路的增益。
图2-2
图1的电路可以考虑为四端子桥式网络,电路平衡的条件是运算放大器各自输入端的电
位相等,即eiei'。
压乂相乘的电压,即
e。
反向输入端电压ei'为:
C2R1
C1R2
3R3+R41R3
R4R4
频率条件
f1
2RC
根据以上的计算,振荡开始的振幅条件为A>3,即运算放大器的增益为3倍以上就能
振荡。
因此,改变振幅稳定电路的电阻R3和R4中的任何一个,若控制A-3,就成为一个
振荡电路。
第3章参数设计及运算
3.1结构设计
为了使文氏电桥振荡电路能产生振荡,非常重要的是正反馈的作用是输出不饱和,为此,
在负反馈侧接入限幅和自动增益控制电路。
最简单的就是接入二极管。
图3-1
如图3所示电路,应用了一个简单的二极管-电阻器网络来控制R3的有效值。
信号较小时R5不起作用。
从而有
R2/Ri>2,
也就是说此事振荡在积累。
当振荡不断地增长,这两个二极管以交替半周导通的方式逐渐进入导通状态。
在二极管充分导通的限制下,R2会变小使R2/Rl<2。
然而,在此极限值
到达之前,振幅会自动地稳定在二极管导通的某个中间电平上,正好满足R2/Rl=2。
上述电路的一个缺点是输出电压对二极管的正向压降非常灵敏。
对电路进行改进,采用发光二极管,这里不是利用其发光性质,而是利用其正向电压与
稳定的温度特性,正向电压比通常的硅二极管大,而且,温度特性比二级管串联稳定得多。
电路图设计如图4。
图3-2
由于该电路是采用单电源工作,
因此,运算放大器的输出含有(1/2)Vcc的直流。
C5就
是隔断该直流成分的电容。
3.2参数计算
先讨论振荡频率为1kHz时常数与元器件的选择。
首先,由于运算放大器为单电源工作,偏置电阻是使运算放大器同向输入端的电平为
是,该值的1/2即为7.5k。
Vcc/2,其电阻分压,不管为何阻值,这里设为15k。
R=7.5k时计算电容C的值,即
foR=1/6.28*103*7.5*103=0.0212F
若R4=1k,则R2要为2k以上。
有标准E12系列可知,最近值是R2=2.2k。
然而,若按照原样,则振荡输出饱和达到运算放大器的最大输出振幅,因此,用LED与电
阻进行限幅。
与LED串联的电阻也与电阻R2的阻值有关,考虑到LED正向电压的分散性,采用可调电阻(2.7k固定电阻+5k可调电阻)。
用于补偿可变幅度较大的分散性及调整波形的失真。
振荡频率fo时隔直电容C1的容抗(1/C)足够小。
这里(1/5)fo以下的频率作为截止频率fc。
C11/2仁民=0.796*10-6
100Hz-1000Hz,则取C1=10
1kHz时C1取1F(1:
10F即可),又实际要求为
要使输出在100Hz到1kHz范围内则R要在7.5k到75k之间可变,在原电路图中加入可变电阻即可。
在电路图中,运算放大器使用LM324N,运算放大器的种类没有特别的要求。
由以上分析可得最后设计原理图如图3-3所示。
PCB图如图3-4所示。
图3-3
*
04EHUO
IOOO
O1S
0(5230只3
orrme
图3-4
-
n
8ti6d
OQOOOOOI■
oooooo
R2
R5
第4章仿真效果与实物
经仿真后由示波器得到的正弦波及方波如图4-1所示,如图4-2所示。
图4-1
图4-2
做出的实物
可以看出,所设计的正弦波发生器可以产生符合要求的正弦波形以及方波。
如图4-3所示。
图4-3
心得体会
一周的课程设计结束了,我们的任务也圆满完成了。
作为一个大三学生,我觉得这样的
课程设计还是十分有用的。
在过去的学习中,我们学到的都是专业理论知识,而现在课程设
计就是专业知识综合运用的实践训练。
通过这次的课程设计,我深深地体会到,做任何事情
都必须耐心细致,高度负责,认真对待。
但是这次课程设计也让我发现自己所掌握的知识是如此的贫乏,仅仅只是冰山一角,而且实际运用专业知识的能力是如此的不足。
另外,在这次的课程设计中,我还学会了应用protel2004软件绘制原理图图以及PCB图再
到做出实物来,这也是一个重要的收获。
参考文献
[1]李万臣主编•《模拟电子技术基础实验与课程设计》•哈尔滨:
哈尔滨工程大学出版2001.3
[2]沈明发等编•《低频电子线路实验》•广州:
暨南大学出版社,2001.10
[3]刘志军主编.《模拟电路实验教程》.北京:
清华大学出版社,2005.5
[4]康华光.电子技术基础(模拟部分)(第四版).武汉:
高等教育出版社,2005.7
⑸舒庆莹•凌玲•模拟电子技术基础实验•武汉:
武汉理工大学出版社,2008.2
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 文氏桥 电路 产生 正弦波 方波