正弦波信号发生器制作

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1、 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。正弦波振荡电路的振荡条件RC正弦波振荡电路LC正弦波振荡电路石英晶体振荡电路 正弦波振荡电路就是一个没有输入信号的带选频网络的正反馈放大电路。1FA1FAFAAF = a+ f= 2nfiaXXXfaXX100XXXXXXfaaf振荡条件1faFAFA幅度平衡条件 相位平衡条件 n = 0,1,2动画振荡频率f0由相位平衡条件决定。选频网络可设在 中或 中。FA选频网络由RC元件或LC元件组成。低频1HZ 1MHZ高频1MHZ以上

2、正弦波振荡电路只在一个频率下(f0)满足相位平衡条件。电路原理(1) 电路的构成 RC 串并联网络是正反馈网络，Rf 和R1为负反馈网络。 RC串并联网络与Rf、R1负反馈支路正好构成一个桥路，称为桥式。（2 2）RC串并联选频网络的选频特性串并联选频网络的选频特性212ofZZZVVFVRRCjCjRR11RCRCj131RCjRCjRRCjR1/)/1 (1/）（令0=1/RC0031jFV)j/1 (1CRZ )j/1/(2CRZRCRj1 0031jFV=0=1/RC或 f = f0 =1/2RCFVmax=1/30fRC串并联网络的频率特性曲线 当 f=f0 时的反馈系数 与频率f0

3、无关。此时的相角 f =0。即改变频率不会影响反馈系数和相角，在调节谐振频率的过程中，不会停振，也不会使输出幅度改变。当C1 =C2、R1 =R2时: (3)振荡的建立与稳定RCff210 为满足振荡的幅度条件 =1，所以Af3。加入Rf、R1支路，构成串联电压负反馈。FA31ofVVFV311fRRAf当电路达到稳定平衡状态时：3VA 振荡电路的稳幅作用是靠热敏电阻R1实现的。R1是正温度系数热敏电阻，当输出电压升高，R1上所加的电压升高，即温度升高，R1的阻值增加，负反馈增强，输出幅度下降。反之输出幅度增加。若热敏电阻是负温度系数，应放置在Rf 的位置。.试分析D1、D2自动稳幅原理；.估

4、算输出电压V0m；(VD=0.6V).试画出若R2短路时，输出电压V0的波形；.试画出若R2开路时，输出电压V0的波形；.稳幅原理 当v0幅值很小时， D1、D2接近开路，R3=2.7K。3 . 3/1132RRRRAV 当v0幅值较大时， D1或D2导通，R3减小，AV下降。.估算输出电压V0m (VD=0.6V)31 . 5/1 . 51 . 93KKRKAV稳幅时：KR1 . 13IKVI1 . 16 . 0KKKVm1 . 91 . 51 . 10KKKVKVm1 . 91 . 51 . 16 . 03 .150V35. 8.若R2短路时(4). 若R2开路时，输出电压V0的波形AV3

5、，电路停振，输出电压V0的波形为1132/ RRRRAV运算放大器的基本应用（运算放大器的基本应用（I） 正弦波正弦波发生器发生器 制作制作集成运放的外引线排列集成运放的外引线排列LM324uA741引脚及符号引脚及符号图125正弦波发生器电路图图3.2.1 RC桥式正弦波振荡器 方波输出方波输出正弦波输出正弦波输出正弦波输入正弦波输入运算放大器的基本应用（运算放大器的基本应用（II） 信号放大、转换制作信号放大、转换制作正弦波发生器正弦波发生器 调试调试1、按图焊接好电路。用万用表仔细检查电路安装的、按图焊接好电路。用万用表仔细检查电路安装的正确性。正确性。2、接通、接通5V电源，调节电位器

6、电源，调节电位器RW，用示波器观察到，用示波器观察到一个不失真的正弦波；用交流毫伏表测量正弦波一个不失真的正弦波；用交流毫伏表测量正弦波大小。大小。3、用示波器或频率计测量振荡频率、用示波器或频率计测量振荡频率fO，并与理论值进，并与理论值进行比较。行比较。4、若要得到一个输出幅值可调的正弦波信号，如何、若要得到一个输出幅值可调的正弦波信号，如何解决？在输出正弦波信号加入直流偏移量，如何解决？在输出正弦波信号加入直流偏移量，如何解决？解决？5、注意：集成运算放大器电源端要加入滤波电容。、注意：集成运算放大器电源端要加入滤波电容。正弦波发生器所用元件正弦波发生器所用元件1、14脚脚IC座；集成运

7、算放大器座；集成运算放大器LM324。2、10k电位器。电位器。3、电阻若干。、电阻若干。4、二极管、二极管1N4148.5、电容若干。、电容若干。 电压比较器及弛张振荡器电压比较器及弛张振荡器1电压比较器电压比较器一、一、电压比较器的基本特性电压比较器的基本特性 电压比较器的功能是比较两个输入电压的大小，据此决定输出是高电平还是低电平。高电平相当于数字电路中的逻辑“1”，低电平相当于逻辑“0”。比较器输出只有两个状态，不论是“1”或是“0”，比较器都工作在非线性状态。所以，“虚短路”概念不能随便应用。 图给出了电压比较器的符号及传输特性。其反相输入端加信号ui，同相输入端加参考电压(ur)。

8、比较器一般是开环工作，其增益很大。所以，当ui ur时，输出为“高”；反之，当ui ur时，输出为“低”。而当ui接近ur时，输出电平发生转换，此刻同相端和反相端可看成“虚短路”。其它时刻U+与U-可能差得很远(即U+U-)。电压比较器的输入为模拟量，输出为数字量(0或1)，可作为模拟和数字电路的接口电路，也可作为一位模数转换器，在实际中有着广泛应用。 uiurCUCCUEEuo0uiuourUoHUoL鉴别不灵敏区(a)(b) 电压比较器的符号及传输特性1. 高电平高电平(UoH)和低电平和低电平(UoL) 电压比较器可以用运放构成，也可用专用芯片构成。用运放构成的比较器，其高电平UoH可接

9、近于正电源电压(UCC)，低电平UoL可接近于负电源电压(-UEE)。在有些应用场合，对输出加以限幅，如图所示。其中图749(a)电路的高低电平等于(UVZ+UVD)，图749(b)电路的高低电平等于(UVZ+UVD)。2. 鉴别灵敏度鉴别灵敏度 事实上，集成运放和专用比较器芯片的Aud不为无穷大，ui在ur附近的一个很小范围内存在着一个比较器的不灵敏区。如图748(b)中虚线所示的输入电压变化范围，在该范围内输出状态既非UoH，也非UoL，故无法实现对输入电平大小进行判别。 Aud越大，则这个不灵敏区就越小，工程上称比较器的鉴别灵敏度越高。 图749 输出限幅电路 (a)UoH=UVZ1+U

10、VD2,UoL=-(UVD1+UVZ2); (b)UoH=UVD1+UVZ+UVD2,UoL=-(UVD4+UVZ+UVD3) CUCCUEEuo(a)RCUCC UEEuoR(b)VD2VD4VD3VD1VZVZ1VZ2 3.转换速度 作为比较器的另一个重要特性就是转换速度，即比较器的输出状态产生转换所需要的时间。通常要求转换时间尽可能短，以便实现高速比较。比较器的转换速度与器件压摆率SR有关， SR越大，输出状态转换所需的时间就越短，比较器的转换速度越高。电压比较器一般为开环应用或正反馈应用，不需要相位补偿电容。二、二、电压比较器的开环应用电压比较器的开环应用简单比较器简单比较器1.过零比

11、较器过零比较器 在图748(a)中，令参考电平ur=0,则输入信号ur与零比较， ur 0，输出为低(UoL),而ur 0，输出为高，其波形如图7-50(a)所示。这种电路可做为零电平检测器。该电路也可用于“整形”，将不规则的输入波形整形成规则的矩形波。 图750过零比较器及脉宽调制器输出波形(a)过零比较器整形波形；(b)脉宽调制器输出波形2. 脉宽调制器脉宽调制器 若参考信号ur为三角波，而输入信号ui为缓变信号，如经传感器变换的温度、压力等信号，则随着ui的变化，输出矩形波的脉宽也随之变化。所以，开环比较器还可实现脉宽调制，如图750(b)所示。 三、迟滞比较器三、迟滞比较器双稳态触发器