项目三信号发生器设计与制作ppt课件

1、模拟电子技术与运用常州机电技术学院电气工程系钱金法常州机电职业技术学院 模拟电子技术与运用模拟电子技术与运用工程一 电子工艺根底训练工程二 放大电路的装配与调试工程三 信号发生器设计与制造工程四 直流稳压电源装配与调试附录一 半导体器件命名附录二 仿真软件的运用工程三 信号发生器设计与制造常州机电职业技术学院 模拟电子技术与运用模块一 RC震荡器的装配与调试模块二 LC振荡骑的装配与调试模块三 集成函数发生器的运用常州机电职业技术学院 模拟电子技术与运用 工程三 信号发生器设计与制造一、学习目的终极目的：可以根据要求利用分立元件或集成芯片完成一个简单的信号发生器设计与制造促成目的：1掌握波形发

2、生器的电路组成及性能分析2能运用分立元件及集成芯片设计简单的信号发生器3会根据原理图安装调试信号发生器常州机电职业技术学院 模拟电子技术与运用二、任务义务1完成利用分立元件组装RC振荡器并进展调试2完成利用分立元件组装LC振荡器并进展调试3利用ICL8038组装简易信号发生器并进展调试常州机电职业技术学院 模拟电子技术与运用模块一 RC震荡器的装配与调试一、学习目的终极目的：能完成RC振荡电路设计与制造。促成目的：1掌握RC振荡电路的选频特性。2能根据RC振荡电路原理图进展安装调试。3能对RC振荡电路进展分析和缺点诊断。常州机电职业技术学院 模拟电子技术与运用二、任务义务1根据图3-1-1组装

3、RC振荡器。2调理RF，使电路起振，测试电路的振荡频率。3分析电路的任务原理。常州机电职业技术学院 模拟电子技术与运用图3-1-1 常州机电职业技术学院 模拟电子技术与运用三、实际知识 信号产生电路分为正弦波振荡电路和非正弦波振荡电路，正弦波振荡器是一种不需外加信号作用，可以输出正弦信号的自激振荡电路。正弦波振荡电路又分为RC振荡器、LC振荡器、石英晶体振荡器等。 1正弦波振荡器的根本知识 1自激振荡:一个放大电路通常在输入端接上信号源的情况下才有信号输出。假设输入端不外接信号，电路仍有某一频率的信号输出，这种景象就是放大电路的自激振荡。 常州机电职业技术学院 模拟电子技术与运用如左图所示的框

4、图与我们前面所讲的负反响有点类似，不过其反响变成了正反响。图中输入信号为Xi，输出信号为Xo，输出信号经过反响电路F馈送回输入端的信号为Xf，设法使 ，即它们大小相等、相位一样，那么反响信号就可以完全替代外加输入信号。这时，去掉输入信号，用反响信号替代输入信号，输出信号的幅度仍坚持不变，放大器就变成自激振荡器。常州机电职业技术学院 模拟电子技术与运用2振荡条件:建立：必需具有选频特性的正反响放大器。稳定：靠非线性条件限制振荡幅度。实践上，当幅度足够后，再增大Uo，将出现非线性失真(截止或饱和)，此时Au限制幅度继续增长，直至AF=1最终到达平衡，获得稳幅振荡。即，振荡条件为： 1振幅平衡条件:

5、公式1即反响信号等于输入信号常州机电职业技术学院 模拟电子技术与运用 2相位平衡条件: n = 0, 1, 2, 公式2 即反响信号与输入信号同相，电路为正反响。当电路电源启动瞬间和或有扰动或噪声使电路输入端有微小的增量，相当于一个初始信号，经过放大反响再放大再反响循环，振荡由小大建立起来，尤其是其中特定o(由选频网络而定)的信号幅度最大。其它频率被衰减。而从微弱信号逐渐增大，电路处于增幅。常州机电职业技术学院 模拟电子技术与运用 公式1 所表示的振幅平衡条件，是指振荡电路已进入稳态振荡而言的，欲使振荡电路能自行建立振荡，就必需满足的条件，故也称为起振条件。这样，在接通电源后，振荡电路就有能够

6、自行起振，或者自激，最后趋于稳态平衡见以下图所示。常州机电职业技术学院 模拟电子技术与运用2RC正弦振荡器典型的RC振荡器有文氏桥振荡器和移相振荡器。它们适于产生1Hz1MHz的低频振荡，频率稳定度约在10-210-3量级之间。1RC移相式振荡器 1)RC移相选频原理 RC电路具有超前移相或滞后移相两种 aRC超前移相电路 bRC滞后移相电路 常州机电职业技术学院 模拟电子技术与运用在移相电路中，假设用其中一种移相电路作为反响网络，至少需三节RC超前或滞后电路串接，才干相移180，由于一节RC电路最大相移不超越90。 2) RC移相式振荡电路 RC移相式振荡电路分为相位超前的RC移相式正弦波振

7、荡电路和相位滞后的RC移相式正弦波振荡电路. 图3-1-2 RC移相式正弦波振荡电路 常州机电职业技术学院 模拟电子技术与运用由于根本放大电路在很宽的频率范围内其 度 假设要求满足振荡相位条件，必需在RC移相网络中也移相，故图1的 RC移相式正弦波振荡电路是采用三级RC超前移相电路组成的RC移相振荡器。振荡频率 起振条件： 放大器A的电压放大倍数： 频率范围： 几赫数十千赫。RC 移相式振荡电路具有构造简单、经济方便等优点。其缺陷是选频性能较差，频率调理不方便，由于输出幅度不够稳定，输出波形较差，普通只用于振荡频率固定，稳定性要求不高的场所。常州机电职业技术学院 模拟电子技术与运用 2 RC串

8、并联式正弦波振荡器(文氏桥振荡器) RC串并联式正弦波振荡电路又称为文氏桥正弦波振荡电路。 1RC串并联网络的选频特性 图3-1-3串并联网络及其高低频等效电路 a RC串并联电路 b低频等效电路 c高频等效电路 0Fu .0f90-90RC 串并联选频网络 式中: 0 = 1/RC当 = 0 时Fu= 1/3. = 0常州机电职业技术学院 模拟电子技术与运用常州机电职业技术学院 模拟电子技术与运用 2文氏桥正弦波振荡电路 组成：文氏桥正弦波振荡电路，其放大电路为同相比例电路反响网络和选频网络由串并联电路组成 如图3-1-4所示A = 2nF = 0同相放大器常州机电职业技术学院 模拟电子技术

9、与运用电路：如图3-1-5常州机电职业技术学院 模拟电子技术与运用振荡频率：振荡条件：运用： Rf不该当太大，否那么方波会变成方波 常州机电职业技术学院 模拟电子技术与运用稳幅措施：由于振荡以后，振荡器的振幅会不断添加，由于受放大环节非线性区的限制，当输出电压的幅值增大到一定程度后，随之减小(反之增大)，最终使=1，这就可以维持Uo的幅值根本不变。为使电 Au 为非线性，起振时，应使 Au 3，稳幅后 Au = 3。常州机电职业技术学院 模拟电子技术与运用二极管稳幅：如图3-1-6所示8R1R2V1V2R38.2 k6.2 k22 k4.3 k0.01 F8.2 k12.4 k R2 8.1

10、k起振时信号小，二极管电阻大Au 1 + (R2+ R3)/R1 3R2 2R1 - R3起振后二极管电阻逐渐减小，Au 1 + R2/R1 = 3为使失真小：R2 2R1f0 = 1.94 kHz常州机电职业技术学院 模拟电子技术与运用四、技艺训练 1RC桥式振荡器的仿真测试 1由运放替代图1的两级放大器如图3-1-7所示，经过调理电位器2，使电路起振，并构成正弦波输出； 2调理电位器1，察看输出频率的变化。 常州机电职业技术学院 模拟电子技术与运用图3-1-7 RC振荡器仿真测试常州机电职业技术学院 模拟电子技术与运用 2RC振荡器的组装与调试 以图1为操作对象 (1)RC振荡器的组装 检

11、测发放的一切元器件参数，作好记录。利用多孔板安装RC振荡器电路。 (2)电路参数调试与调整 1RC串并联网络的幅频特性丈量 将A和A，B和B断开，在RC串并联网络的点加上有效值UA为用交流毫伏表丈量的正弦信号，改动信号频率，在RC串并联网络的点处用毫伏表逐点测出相应的电压B。将丈量结果填入表1中。留意，在丈量过程中，要坚持UA =不变。 常州机电职业技术学院 模拟电子技术与运用表3-1-1f (kHz) 0.010.11.0010.0100.0UA（v） 3333B（v） lg (f) 常州机电职业技术学院 模拟电子技术与运用 2振荡器振荡频率fo的计算与丈量 接通RC串并联网络，并使电路起振

12、，用示波器观测输出电压uo波形，调理Rf使振荡器的输出波形为最大且不失真的正弦波，用示波器测出振荡频率。将丈量结果填入表3-1-2中，计算出实际值并与实验值相比较。改动RC的值，丈量器振荡频率， 将丈量结果填入表2中。常州机电职业技术学院 模拟电子技术与运用表3-1-2Uo波形(V)元件值C(uF)元件值R（）计算值fo（Hz）测量值f（Hz）相对误差ffo常州机电职业技术学院 模拟电子技术与运用五、练习 设计一文氏桥正弦波振荡电路，要求电路输出频率为1000HZ。常州机电职业技术学院 模拟电子技术与运用模块二 LC振荡骑的装配与调试一、学习目的终极目的：利用分立元件完成振荡电路设计与制造。促

13、成目的：1掌握RC、LC振荡电路的选频特性。2能根据原理图设计出相应PCB。3能正确运用电子仪器对函数发生器进展性能目的调试。 常州机电职业技术学院 模拟电子技术与运用二、任务义务 1设计一电容三点式正弦信号发生器，输出信号频率为1MHz。 2对所设计的电路进展安装调试。常州机电职业技术学院 模拟电子技术与运用三、实际知识 用LC并联谐振回路作为选频网络的振荡器称为LC振荡器，LC振荡器根据反响电压取出的方式不同，分为变压反响式、电感和电容三点式三种。 类型：变压器反响式 、 电感三点式、 电容三点式1、变压器反响式 LC 振荡电路LrC(1) LC 并联回路的特性Is.L 的等效损耗电阻Z常

14、州机电职业技术学院 模拟电子技术与运用1. 谐振频率 f02. 谐振阻抗 Z03. 回路质量因数 Q 常州机电职业技术学院 模拟电子技术与运用4. 频率特性0Z Z 0Q 大Q 小0f90-90Q 增大幅频特性相频特性常州机电职业技术学院 模拟电子技术与运用5. 并联谐振的本质 电流谐振LuCr +iiLiC1) Z = Z0 呈纯阻2)构成环流，大小是总电流的 Q 倍 ICILUI常州机电职业技术学院 模拟电子技术与运用常州机电职业技术学院 模拟电子技术与运用2变压器反响式LC正弦波振荡电路1 电路组成 变压器反响的特点是用变压器的初级或次级绕组与电容C构成LC选频网络。 振荡信号的输出和反

15、响信号的传送都是靠变压器耦合完成的。 图3-2-1所示电路为变压器反响式LC正弦波振荡器的根本电路， 它由放大电路、 LC选频网络和变压器反响电路三部分组成。 2变压器反响式振荡电路振荡条件与频率 如图3-2-1LC+VCCVRERB1RB2CECB满足相位平衡条件常州机电职业技术学院 模拟电子技术与运用常州机电职业技术学院 模拟电子技术与运用3电路特点 变压器反响式振荡电路的特点是电路构造简单，容易起振，改动电容大小可方便地调理振荡频率。在运用时要特别留意线圈L2的极性，否那么没有正反响，无法振荡。常州机电职业技术学院 模拟电子技术与运用3电感和电容三点式LC振荡器 把并联LC回路中的C或L

16、分成两个，那么LC回路就有三个端点。把这三个端点分别与三极管的三个极相连，就构成了LC三点式正弦波发生电路。它们又分为电感三点式和电容三点式两类。如图3-2-2 (a)电感三点式 (b)电容三点式常州机电职业技术学院 模拟电子技术与运用1电感三点式电感反响式 1电路组成 电感反响式LC正弦波振荡电路如图3-2-2a所示， 由于反响电压取自电感N1上的电压， 故而得名。 三极管放大电路接成共发射极方式， 交流时并联谐振回路的三个端点相当于分别与晶体管的三个电极相连， 所以又称为电感三点式振荡电路 。 2振荡条件及频率 用瞬时极性法判别相位条件，反响为正反响，满足振荡的相位条件。振荡的幅值条件可以

17、经过调整放大电路的放大倍数Au和L2上的反响量来实现。 常州机电职业技术学院 模拟电子技术与运用该电路的振荡频率根本上由LC并联谐振回路决议： 式中M为线圈L1与L2的互感假设要满足起振条件，管子的值应选得大些，普通有式中， R为包括其他折合电阻在内的谐振回路总损耗电阻。 实践上并不常按 公式去挑选管子，只需适中选取L2/L1的数值， 即改动线圈抽头的位置就可以使电路起振，普通取反响线圈的匝数为电感线圈总匝数的1/81/4即可起振常州机电职业技术学院 模拟电子技术与运用3特点优点：缺陷：易起振(L 间耦合紧)；易调理(C 可调)。输出取自电感，对高次谐波阻抗大，输出波形差。常州机电职业技术学院

18、 模拟电子技术与运用2电容三点式LC振荡器 1电路组成 电容反响式LC正弦波振荡电路如图3-2-2b所示，电容C1、C2与电感L组成选频网络，该网络的端点分别与三极管的三个电极或与运放输入、输出端相衔接。 2 振荡条件和振荡频率 用用瞬时极性法判别相位条件，反响为正反响，满足相位条件，振荡的幅值条件可以经过调整放大电路的放大倍数Au和反响量来实现。 振荡频率为： 起振条件：应使三极管的满足 常州机电职业技术学院 模拟电子技术与运用3电路特点 频率较高，可达100MHz以上。 优点：输出波形好。 缺陷：调理频率不方便。常州机电职业技术学院 模拟电子技术与运用4. 拓展知识石英晶体(Crystal

19、)振荡电路(1)石英晶体谐振器的阻抗特性1 构造和符号化学成分 SiO2构造晶片涂银层焊点符号常州机电职业技术学院 模拟电子技术与运用2. 压电效应形变形变机械振动外力压电谐振外加交变电压的频率等于晶体固有频率时，机械振动幅度急剧加大的景象。常州机电职业技术学院 模拟电子技术与运用3等效电路rqC0CqLqLq 晶体的动态电感10-3 102 H)(大)Cq 晶体的动态电容( I01电子开关 S1188+VCCRRRRSCI01I02uC6932-VEE或地10反相器电压跟随器正弦波变换器常州机电职业技术学院 模拟电子技术与运用当 Q = 0，S 断开，C 充电 (I01) 至 2/3VCCQ = 1当 Q = 1，S 闭合，C 放电 (I02 -I01) 至 1/3VCCQ = 0当 I02 = 2I01， 引脚 9 输出方波，引脚 3 输出三角波；当 I02 2I01， 引脚 9 输出矩形波，引脚 3 输出锯齿波。常州机电职业技术学院 模拟电子技术与运用2. 运用12345678ICL8038141312111091314正弦波失真度调整正弦波失真度调整正弦波输出三角波输出矩形波输出调频偏置电压输入调频偏置电压输出接电阻 RA接电阻 RB接电容 C+VCC-VEE (或地)常州机电