信号发生电路设计.ppt

电子科技大学电子科技大学 信号发生电路设计信号发生电路设计 UEST of ChinaUEST of China 电子科技大学电子科技大学 电子设计竞赛题目分析 l全国大学生电子设计竞赛从1994年到2005年已经举 办了7届 l从历届电子设计竞赛题目来看，可以归纳成7类 电源类 信号源类 高频无线电类 放大器类 仪器仪表类 数据采集与处理类 控制类 UEST of ChinaUEST of China 电子科技大学电子科技大学 往届信号源类电子设计竞赛题目 l实用信号源的设计和制作 （第二届，1995 年） 题目要求： 在给定15V电源电压条件下，设计并制作一个正弦 波和脉冲波信号源。 l波形发生器 （第五届，2001年） 题目要求： 设计制作一个波形发生器，该波形发生器能产生正 弦波、方波、三角波和由用户编辑的特定形状波 形。 UEST of ChinaUEST of China 电子科技大学电子科技大学 信号发生器 一、正弦波发生器 二、非正弦波发生器 l方波 l三角波 l任意波形 UEST of ChinaUEST of China 电子科技大学电子科技大学信号发生基本原理 l正弦波发生器 运算放大器（工作于线性状态）和外接移相选频网络构成 l非正弦波发生器 施密特触发器和积分电路构成 l正弦波发生器 非正弦波发生器 正弦波 方波 三角波 三角波 正弦波 方波 三角波 方波 正弦波 UEST of ChinaUEST of China 电子科技大学电子科技大学 方波 三角波产生电路 UEST of ChinaUEST of China 电子科技大学电子科技大学 比较器电压传输特性方波-三角波 UEST of ChinaUEST of China 电子科技大学电子科技大学 三角波-正弦波变换电路 UEST of ChinaUEST of China 电子科技大学电子科技大学 方波-三角波-正弦波 UEST of ChinaUEST of China 电子科技大学电子科技大学 其他波形产生电路 方波产生电路 UEST of ChinaUEST of China 电子科技大学电子科技大学 正弦波产生电路 UEST of ChinaUEST of China 电子科技大学电子科技大学 三角波产生电路 UEST of ChinaUEST of China 电子科技大学电子科技大学 多种信号产生电路 UEST of ChinaUEST of China 电子科技大学电子科技大学 555时基集成电路的波形产生应用 l中文名称：定时器或时基电路； l起源：1972年，Signetics公司发明； l类型：模拟数字混合电路； l应用：家用电器、电子玩具等。 UEST of ChinaUEST of China 电子科技大学电子科技大学 100 S R Q Q + - + - 5k 5k 5k 地 GND 放电端 Discharge 触发端 Trigger 控制电压端 Control Voltage 阈值端 Threshold 复位端 Reset 输出端 Output 电源端 VCC T A1 A2 G1 G2 2Vcc/3 Vcc/3 UEST of ChinaUEST of China 电子科技大学电子科技大学 阈值端 触发端 复位端 输出端 放电端 0 0 导通 2VCC /3 VCC/3 1 0 导通 VCC/3 1 保持 保持 2VCC /3 VCC/3 1 1 截止 UEST of ChinaUEST of China 电子科技大学电子科技大学 UEST of ChinaUEST of China 电子科技大学电子科技大学 管脚排列： UEST of ChinaUEST of China 电子科技大学电子科技大学 双极型：（555，如LM555、NE555等 ） CMOS型：（7555，如ICM7555等） 类型 输出 驱动 驱动方式：推挽输出 驱动电流：200 mA （Vcc=+5+15V） （Vcc=+3+18V） UEST of ChinaUEST of China 电子科技大学电子科技大学无稳态应用（多谐振荡器） t1 0.7(Rt1+Rt2)Ct t2 0.7Rt2Ct t0 、 t VCC/3 VCC 2VCC/3 0 100 S R Q Q + - + - 5k 5k 5k T A1 A2 G1 G2 VCC VO Rt1 Ct Rt2 UEST of ChinaUEST of China 电子科技大学电子科技大学无稳态应用（压控振荡器-vco ） t0 、 t Vth/2 VCC Vth 0 100 S R Q Q + - + - 5k 5k 5k T A1 A2 G1 G2 VCC VO Rt1 Ct Rt2 Vth UEST of ChinaUEST of China 电子科技大学电子科技大学 波形产生集成电路MAX038应用 多种波形输出：正弦波、三角波、锯齿波、 方波、脉冲波 0.1Hz20MHz频率范围 输出频率及占空比可调 输出电阻小至0.1欧，输出电流20mA 正弦波输出总谐波失真低至0.75% MAX038MAX038函数发生器的基本原理函数发生器的基本原理 MAX038的基本特性 UEST of ChinaUEST of China 电子科技大学电子科技大学 UEST of ChinaUEST of China 电子科技大学电子科技大学 MAX038的管脚排列图 UEST of ChinaUEST of China 电子科技大学电子科技大学 2.5V电压基准 振荡器，振荡控制器 波形形成和控制电路 输出缓冲器 鉴相器 用于输出同步信号的比较器 UEST of ChinaUEST of China 电子科技大学电子科技大学 波形发生部分： l振荡器通过对CF的充放电来实现频率的控制产生三 角波和一路差分信号。输出三角波的其频率由流入 Pin10的电流IIN和CF决定，具体关系为 fo(MHz)=IIN(uA)CF(pF) l其中IIN在2uA到750uA之间取值。FADJ上的电压（ -2.4V+2.4V）对输出频率起微调作用范围在（ Fo70%）不需要时应通过12k的电阻拉到地。 DADJ上的电压（-2.4V+2.4V）对输出波形的对称 性起调整作用。当输出方波时占空比调整率为 15%85%。同样在不需要利用该功能是应通过12k 电阻拉到地 UEST of ChinaUEST of China 电子科技大学电子科技大学 正弦波形成和波形选择 l产生的三角波通过一个正弦波形成器被折成 正弦波，差分信号通过比较器形成方波。连 同原来的波形再通过模拟多路器（由Ao，A1 ）决定，输出缓冲器将多路器选出来的波形 缓冲后输出 UEST of ChinaUEST of China 电子科技大学电子科技大学 鉴相器和同步信号的产生部分 l鉴相器将输出信号PDI和振荡器产生的差分信号 进行鉴相，鉴相结果由PDO输出（与FADJ相连 可使输出与外输入同步）。 l同步信号的产生部分用于为数字部分提供同步 信号，其频率和振荡器输出频率相同。 UEST of ChinaUEST of China 电子科技大学电子科技大学 三、MAX038函数发生器的应用 l多功能函数发生器 l压控振荡器 lFM或PWM调制器 l锁相环路(PLL) lFSK发生器 UEST of ChinaUEST of China 电子科技大学电子科技大学 正弦波：失真度 三角波：线性度 方波：上升与下降斜率 根据傅里叶级数，一个失真的正弦波 可以分解为一系列幅度不同、相位有 别的基波和各 次谐波。因此非线性失 真度定义为全部谐波能量与基波能量 之比的量之比的平方根值。 f V Vmax-Vmin t