简易信号发生器的设计
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1、课程设计说明书 第 XIV页1绪 论信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形,如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称简易信号发生器。简易信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。例如在通信、广播、电视系统中，都需要射频（高频）发射，这里的射频波就是载波，把音频（低频）、视频信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频的振荡器。在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器。1.1 概要 在工业，科研和学校等单
2、位和一般无线电爱好者，维修人员都需要多电子设备进行必要的测量，在电子测量中又需要大量的、不同的测量仪器和仪表，而信号发生器是重要的测量仪器之一。最常用的波形包括：正弦波、方波和三角波。本设计重点在于应用模拟电子技术，采用集成运算放大器，选用RC串并联正弦波产生电路，实现正弦波的输出。采用限幅过零比较器实现方波输出，进而应用反相积分电路产生三角波。 1.2设计要求设计一个简易信号发生器，要求产生正弦波，方波，三角波。并且要求稳压电源自行设计。该设计要求设计出正确的电子线路、选择合适的元器件（包括元的型号，特性和应用技巧），并对线路原理做出较深入地分析探讨，同时要求写出相应的设计说明书，画出电路图
3、。对于设计说明书要求层次清楚，行文流畅，概念正确，原理分析准确详实等等2设计过程2.1简易信号产生方案对于波形产生电路的模拟电路的实现方案，也有几种电路方式可供选择。本实验选用最常用的，线路比较简单的电路加以分析。用正弦波发生器产生正弦波信号，然后用过零比较器产生方波，再经过积分电路产生三角波，其电路框图如图1所示。图1 2.2 单元电路设计2.2.1稳压电源设计一.设计思路 首先，题目要求设计的是一个直流稳压电源，而电网电压的有效值与所需的直流电压相差较大，且电网电压含有的交流成分大，波动也较大。所以先让电网电压经过电源变压器、整流电路、滤波电路转换成直流电压。由于题目要求的输出电压是正负1
4、2v，说明稳压电路的集成块需要固定的，这里我选用三端固定的W7812.W7912集成电路。二.设计电路与原理 1.直流稳压电源的基本原理直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。一般由电源变压器、整流电路、滤波电路及稳压电路组成，基本框图如下图2： 图2 其中：电源变压器：这里用的是降压变压器，它的作用是将220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压。(1) 整流电路：将变压器副边的交流电压转换成直流电压，即将正弦波电压转换成单一方向的脉动电压。整流有半波整流和全波整流，它们的电路图和输出波形如下。在实用电路中多采
5、用单相全波整流电路，最常用的就是单相桥式整流电路。本试验中采用也是单相桥式整流电路。 图3 图图图(2) 滤波电路：整流电路的输出电压含有较大的交流成分，不能适应大多数电子电路及设备的需要，所以利用滤波电路将脉动的直流电压变为平滑的直流电压。最常用也最简单的滤波电路是电容滤波电路，电路图如下。电容滤波电路利用电容的充放电作用，使输出电压趋于平滑。(3) (4) 图4 (4)稳压电路:由于输出电压平均值取决于变压器副边电压有效值，当电网电压波动时，输出电压平均值将随之产生相应的波动；另外，当负载变化时，整流滤波电路内阻上的电压将产生变化，输出电压平均值也随之产生相反的变化。为了获得稳定性好的直流
6、电压，必须采取稳压措施。最简单的稳压电路是由稳压二极管和限流电阻组成的。在电路中，利用稳压管所起的电流调节作用，通过限流电阻上电压或电流的变化进行补偿，来达到稳压目的。本课程设计中采用可调式三端集成稳压器W7812,W7912。图52.2.2正弦波发生器RC桥式正弦振荡电路如图所示。其中R1、C1和R3、C4为串、并联选频网络，接于运算放大器的输出与同相输入端之间，构成正反馈，以产生正弦自激振荡。R3、RW及R4组成负反馈网络，调节RW可改变负反馈的反馈系数，从而调节放大电路的电压增益，使电压增益满足振荡的幅度条件。了使振荡幅度稳定，通常在放大电路的负反馈回路里加入非线性元件来自动调整负反馈放
7、大电路的增益，从而维持输出电压幅度的稳定。为了维持振荡输出，必须让 为了保证电路起振，起振的幅值条件： 电路的振荡频率 ：f0=12RC R=(R5+RW) 因为现频率可调范围是：20Hz200kHz 所以R=R3=50,R2=R4=10K,C1=C4=0.1uF,C2=C5=1uF,C3=C6=10uF2.2.3 方波发生器过零比较器电压比较器简称比较器，其基本功能是对两个输入电压进行比较，并根据比较结果输出高电平或低电平电压，据此来判断输入信号的大小和极性。电压比较器通常由集成运放构成，与普通运放电路不同的是，比较器中的集成运放大多处于开环或正反馈的状态。只要在两个输入端加一个很小的信号，
