模拟电子正弦波发生器课程教学设计

1、课程设计任务书保密保密保密设计起止日期2015.7.6 2015.7.10设计题目：正弦波发生器设计任务（主要技术参数）设计一个正弦波发生电路，主要技术参数：频率：1000Hz ;幅度：三2V。选择 电路，要求设计放大电路、反馈电路、选频网络和稳幅环节的结构，计算元件参数。指导教师评语：成绩：.签字：年 月日课程设计说明书NO. 11课程设计的目的电子技术基础课程设计是学习理论课程之后的实践教学环节。目的是通过解决比较简单的实际问题，巩固和加深在电子技术基础课程中所学的理论知识和实 验技能。训练学生综合运用学过的电子技术基础知识，在教师指导下完成查找资料, 选择、论证方案，设计电路并仿真，分析

2、结果，撰写报告等工作。使学生初步掌握电 子电路设计的一般方法步骤，通过理论联系实际提高和培养学生分析、解决实际问题 的能力和创新能力，为后续课程的学习、毕业设计和毕业后的工作打下一定的基础。2设计方案论证2.1设计思路正弦波发生电路采用RC串并联式正弦波振荡电路，电路结构如图 1所示，图中错误!未找到引用源。，错误!未找到引用源。为变阻器，其最大阻值为 错误!未找到引用 源。该电路由两部分组成，即放大电路错误!未找到引用源。 和选频网络错误!未找到 引用源。错误!未找到引用源。为由集成运放所组成的电压串联负反馈放大电路，取 其输入阻抗高和输出阻抗低的特点。而 错误!未找到引用源。则由错误!未找

3、到引用源。组成，她们对放大电路形成正反馈，并具有选频作用。图1中错误!未找到引用源。、错误!未找到引用源。和错误!未找到引用源。、错误!未找到引用源。正好形成一个四臂 电桥，电桥由放大电路的输出电压 错误!未找到引用源。供电，另外两个对角顶点分别 接到放大电路的同相和反相输入端，故 RC串并联式正弦波振荡电路又称桥式正弦波振荡电路。课程设计说明书NO. 21Z. = Ji + ftuC1巧=卫/7Z1 + ciRC选频网络的输入电压为 错误!未找到引用源。，输出电压为错误!未找到引用源。，则整理可得令错误!未找到引用源。，代入上式，得于是有(F|= ,(a)幅频特性(b )相频特性根据以上两个

4、式子画出的幅频特性和相频特性如图2所示图2 RC串并联网络的频率特性课程设计说明书NO. 3由图2可以看出，当或者时，幅频相应的幅值最大，即而相频响应的相位角为零，即所以，只有频率为错误!未找到引用源。的信号被选通，且错误!未找到引用源。的幅值 最大，是错误!未找到引用源。的幅值的错误!未找到引用源。，同时错误!未找到引用源。和错误!未找到引用源。同相位，呈纯阻性。而对于其它频率信号 错误!未找到引用源。迅速衰减，说明RC串并联网络确实具有选频特性。2.1.2 RC串并联式正弦波振荡电路分析如图1所示RC串并联式正弦波振荡电路，在 a点断开，并加入输入信号 错误!未 找到引用源。，因为放大电路

5、为同相比例运算电路，输出电压与输入电压是同相位，即错误味找到引用源。；而RC串并联网络作为正反馈网络和选频网络，当满足 错误!未找 到引用源。时，有错误!未找到引用源。，且错误！未找到引用源。由此可见，当错误!未找到引用源。时，有错误!未找到引用源。，电路满足自激振荡 的相位条件。若放大倍数的电压放大倍数 错误味找到引用源。，则有错误!未找到引用源。，此时电路又满足自激振荡的幅值条件。 因此，该振荡电路对频率为 错误!未找到引用源。的信号可以产生自激振荡，输出频率为 错误!未找到引用源。的正弦信号，且:为使上述电路能够起振，在振荡电路未工作时应满足起振条件错误沬找到引用源。，应该使放课程设计说

6、明书NO. 4大电路的电压放大倍数 错误！未找到引用源。，为此应合理地选择电阻 错误!未找到引用 源。由于放大电路为同相比例运算电路，则41 = 1+»3Rp 2R4但是如果错误!未找到引用源。选择过大，又会使振荡电路输出波形失真。由图 1可以看出电阻错误!未找到引用源。和错误!未找到引用源。在电路中引入了电压串联负反馈,负反馈系数为改变错误!未找到引用源。和错误!未找到引用源。阻值的大小可以调节负反馈深度。错 误!未找到引用源。越小，负反馈深度越深，放大电路的电压放大倍数越小，如果不能 满足错误!未找到引用源。，则振荡电路不能起振；反之， 错误味找到引用源。越大，负 反馈越弱，电压

7、放大倍数越大，如果输出波形的幅度太大，会使输出波形产生明显失 真。因此，应通过调整 错误!未找到引用源。和错误!未找到引用源。的阻值，使振荡电 路产生比较稳定而失真较小的正弦波。2.2参数计算本设计中，频率 错误!未找到引用源。，由以上分析可知RC = 2 = 1.59 X 10-血 2 X 3.14 X 1000在本设计中，为了方便，可取R =C = OOlpF2.3元件选择根据上述计算，可选择以下元件作为本设计的实验元件错误!未找到引用源。，错误!未找到引用源。课程设计说明书NO. 5其它的元件可根据需要选择如下错误!未找到引用源。，错误!未找到引用源。，频率计，失真仪，万用表，示波器,

8、集成运算电路。3电路的仿真3.1 NI Multisim 10软件简介NI Multisim 10是美国国家仪器公司(NI，National Instruments)最新推出的Multisim 最新版本。目前美国NI公司的EWB的包含有电路仿真设计的模块Multisim、PCB设计软件Ultiboard、布线引擎Ultiroute 及通信电路分析与设计模块Commsim 4个部分，能完成从电路的仿真设计到电路版图生成的全过程。Multisim、Ultiboard、Ultiroute 及Commsim 4 个部分相互独立，可以分别使用。Multisim、Ultiboard、Ultiroute 及

9、Commsim 4 个部分有增强专业版、专业版、个人版(Personal )、教育版、学生版和演示版等多个版本，各版本的功能和价格有着明显的 差异。NI Multisim 10用软件的方法虚拟电子与电工元器件，虚拟电子与电工仪器和仪 表，实现了“软件即元器件”、“软件即仪器”。NI Multisim 10 是一个原理电路设计、 电路功能测试的虚拟仿真软件。NI Multisim 10的元器件库提供数千种电路元器件供实验选用，同时也可以新建 或扩充已有的元器件库，而且建库所需的元器件参数可以从生产厂商的产品使用手册 中查到，因此也很方便的在工程设计中使用。NI Multisim 10可以设计、测

10、试和演示各种电子电路，包括电工学、模拟电路、 数字电路、射频电路及微控制器和接口电路等。可以对被仿真的电路中的元器件设置 各种故障，如开路、短路和不同程度的漏电等，从而观察不同故障情况下的电路工作状况。在进行仿真的同时，软件还可以存储测试点的所有数据，列出被仿真电路的所 有元器件清单，以及存储测试仪器的工作状态、显示波形和具体数据等。3.2 NI Multisim 10 软件的使用在利用NI Multisim 10软件进行电路仿真时，可按照下面的步骤依次进行:从放置菜单选择元器件或者从工具栏上选择元器件;放置好元器件之后，连线，鼠标指针停留在元件管脚上单击就可以将导线引出来 了，到要连接到的管

11、脚再次单击就可以将导线画好;画好导线之后，选择万用表或者示波器等仪器仪表连接到适当的位置;课程设计说明书NO. 6选择合适的数值对各个元件赋值点击运行就可以仿真了，单击按钮，进行设置和观察仿真结果。3.3电路的仿真错误!在完成以上操作之后，就可以对电路进行仿真了，本设计中，由以上计算可知当 未找到引用源。时电路才会起振，即 错误!未找到引用源。电路才会起振。为此在仿真 时可使错误!未找到引用源。的阻值在72%附近变化。完成以上操作之后，在仿真软件 上可以看到如图3这样的电路图:Krci州礼.Hey=A .G1：；：工lOnF ：；：；：；：；:;VCCSV'VCCxcm* 、J.-VE

12、tMSClC3 lOnr；二图3 NI Multisim 10 仿真电路图4仿真结果及误差分析4.1仿真结果点击运行仿真按钮开始仿真，先将变阻器的阻值调的略微高一点，使电路起振, 然后将变阻器阻值比例调至72%，可得到以下实验数据：万用表读数：7.064V频率计读数：1.001kHz 失真仪读数：0.124%详细结果如图4、图5、图6、图7。课程设计说明书NO. 9万用表7.055 V图4万用表读数图5频率计读数失真分析XDA1总谐诫共SfTMD):0124%启动5止1IkHz1 ；2Ci h：J10'0 Hz基烦频率分將率控制THDSINAD 1Sfl. 1_S7T5阿jlJ输入忖图

13、6 失真仪读数课程设计说明书NO. 10课程设计说明书NO. 11及逻辑器件设计等功能，是进行电子设计最有用的软件之一。几乎所有的电子公司都 要用到它。Multisim 软件，我被它强大的功能所吸引，在不断探讨和摸索后，慢慢熟 悉了这款软件如何操作，通过这次电子技术设计，我在多方面都有所提高。如通过这次电路与计算机仿真设计，综合运用本专业所学课程的理论和将电路应用到计算机的仿真自己的亲自操作，能简单制作出相应的PCB软件。在电子技术设计过程中遇到了很多没有想到的错误及疑惑，经过检查分析错误及和同学一起交流，逐渐学会并掌握了有关电路设计的思想，懂得了如何在设计过程中调试和修改不合理的设计部分。在电子技术设计过程中遇到了很多没有想到的错误及疑惑，经过检查分析错误及