波形发生器

1. 简介

波形发生器是电子技术领域中常见的信号源之一, 在测量、通信、广播、自动控制、和热处理等许多技术领域有着广泛的应用。运用集成运放LM324J设计三种波形发生器,使用文氏电桥构成RC振荡电路, 产生20Hz-20kHz的正弦波波信号源,利用此正弦波,通过过比较器得到频率相同的方波;再将此方波经过一个积分电路得到三角波。用Multisim仿真软件对电路进行验证,可以得到一定频率范围的正弦波,方波,三角波。
这个波形发生器的设计是大二学完数电模电时设计的。

2. 设计要求

主要技术指标:

  1. 输出波形的工作频率范围为20Hz~20kHz连续可调;频率稳定度高。信号幅度可在一定范围内连续可调;
  2. 各种输出波形幅值均连续可调,方波占空比可调。
  3. 设计完成后可利用示波器测量出其输出频率的上限和下限,还可以进一步测出其输出电压范围。

3. 总体结构

4. 电路原理图

1. 双12V直流稳压电源

2. 波形产生

各单元电路

  1. 文氏电桥

文氏电桥产生正弦波

说明:
R1 R2 R6 R7 C1 C2的串并联构成正反馈兼为选频网络,二极管D1 D2构成稳幅电路,同时并联R5以消除二极管的非线性造成的影响
各元器件取值:
频率计算 f=1/(2π√(r_1 r_2 C_1 C_2 )) (其中r1=R9+R13 ,r2=R1+R12)
要求为:输出波形的工作频率范围为20Hz~20kHz连续可调
取 C1=C2=0.1uf
所以 20≤f≤20k ⇒
79Ω≤√(R_1 R_2 )≤79578Ω
通过仿真测试R取68 Ω ~80k Ω合适
所以 R11=R12=70 Ω,R14=R15=80k Ω且为可调电阻。
计算值: 19.89Hz≤f≤22736Hz
实测值: 20Hz≤f≤20833Hz

  1. 电压比较器

    电压比较器由正弦波产生方波

说明:
电压比较器由正弦波产生方波
Vi接文氏电桥的输出端产生的正弦波,参考电压端接地,既参考电压为0v,输入信号电压vi每次过0时输出发生突变。
D3、D4的作用为限幅和稳压。
当改变R11的组值使参考电压变化,由此改变方波占空比。
理论频率与1中的文氏电桥一致。
即: 19.89Hz≤f≤22736Hz
实测值: 20Hz≤f≤20353Hz

  1. 积分电路

    积分电路由方波产生三角波

说明:
积分电路由方波产生三角波
Vi接过0比较器输出端产生的方波。
方波经积分电路产生三角波。
Vo=-1/RC∫v_i ⅆt
积分时间为τ=RC=R15C3
所以v_0≈-v_i/RC t=v_i/τ t
理论频率与1中的文氏电桥一致。
即: 19.89Hz≤f≤22736Hz
实测值: 20Hz≤f≤20139Hz

5.实验仿真

利用Multisim仿真软件对电路进行实验仿真。

1.双12V直流稳压电源

2.正弦波

3.方波

4.三角波

6.结语

这是我两年前的一个设计,存在许多不足,望指正。
参考文献:《电子技术基础——模拟部分》第六版


文章作者: evrStr
版权声明: 本博客所有文章除特別声明外,均采用 CC BY-NC-SA 4.0 许可协议。转载请注明来源 evrStr !
 上一篇
stm32cubeIDE使用printf 发送浮点失败 stm32cubeIDE使用printf 发送浮点失败
stm32cubeIDE在使用到浮点时有的人可能会出现编译直接报错或者程序运行异常,可能是ide的下面两个选项没有勾选按照如图所示勾选即可 document.querySelectorAll('.github-emoji'
2019-12-24
下一篇 
电源怎么选?DC-DC电源 电源怎么选?DC-DC电源
DC-DC电源的设计电源在每个系统中是必不可少的,如何快速高效的设计出适合自己电路的电源,是一个比较难的问题,这包括芯片,电容、电感、电阻的选取,电源的一个仿真的输入输出曲线、pcb的layout等等的一些问题,这里推荐一款专门设计电源的应
2019-11-04
  目录