电子综合技能课件-PowerPointPresenta.ppt

电子综合技能实训 烟台南山学院电工电子实训中心电子教研室 实训项目名称 信号发生器的设计制作 实训类型 电子技能训练 实训用时 二周80课时 实训分组 二人一组 教学目的 1 目的 从使用Protel99软件设计信号发生器入手 通过设计 仿真 制作 检测信号发生器 使学生理论和实践相结合 加深学生对理论知识的理解 培养学生的实际动手和工作能力 2 基本要求 该实训分成教学模块和实际操作模块 先由老师逐块讲解示范 再由学生自己动手设计 然后动手安装 调试 制作 老师布置实训任务 学生在规定时间内完成 教师随时指导检查 最终使学生熟练掌握该实训的全部内容 并制作出电子产品 最后写出实训报告 信号发生器制作实训准备 一 信号发生器由以下几部分组成 1 12v稳压电源电路2 方波产生电路3 三角波产生电路4 正弦波产生电路5 总的信号输出电路 二 设计任务和要求 1 用1N4007 LM7812 LM7912设计出 12v稳压电源电路2 用集成运算放大器设计出能产生方波 三角波 正弦波且频率和幅度可调的信号发生器 要求 1 在给定的 12V直流电源电压条件下 使用运算放大器设计并制作一个函数信号发生器 2 信号频率 1kHz 10kHz3 输出电压 方波 Vp p 24V三角波 Vp p 6V正弦波 Vp p 1V4 方波 上升和下降时间 10ms5 三角波失真度 2 6 正弦波失真度 5 三 可选用器材 1 1N4007 LM7812 LM79122 OP07 LM3243 电阻 电容若干 四 集成电路引脚图 1 OP07 NC 8 1 2 LM324 3 7812 7912 五 设备和耗材 1 设备 1 电脑一台 装有protel99软件 2 电烙铁 3 万用表 4 示波器2 耗材按材料清单进行准备 实训过程设计 1 protel99设计软件仿真的熟练使用 老师讲解学生练习4课时2 信号发生器原理图设计 教师指导4课时3 原理图的分析 过程 原则及方法4课时4 原理图的绘制 教师指导学生操作12课时5 PCB图制作 教师指导学生操作24课时6 制作印刷电路板 教师讲解指导学生操作8课时 7 安装 调试 检测教师指导学生操作10课时8 实训总结 考核4课时 最后由学生对本次实训提出建议 给老师提出评价 函数发生器电路设计及组成 1 设计要点产生正弦波 方波 三角波的方案有多种 如先产生正弦波 然后通过整形电路将正弦波变成方波 再由积分电路将方波变成三角波 也可以先产生三角波 方波 再将方波变成正弦波或将三角波变成正弦波 本次设计采用先产生方波 三角波 再将三角波变换成正弦波的电路设计方法 其电路组成框图如图1所示 图1 2 方波 三角波产生电路 图2所示电路能自动产生方波 三角波 其中运算放大器U1 U2选用运算放大器OP07 电路工作原理如下 若断开a点 运算放大器U1与R1 R2及R4 W1组成电压比较器 R1成为平衡电阻 C1称为加速电容 可加速比较器的翻转 运算放大器的反相端接基准电压 即V 0 同相端a点接入电压Via 比较器的输出Vo1的高电平等于正电源的电压 VCC 低电平等于负电源电压 VEE VCC VEE 当比较器的V V 0时 比较器翻转 输出VO1从高电平 VCC跳到低电平 VEE 或从低电平 VEE跳到高电平 VCC 设Vo1 VCC 则V R2VCC R2 R4 W2 R4 W2 Via R2 R4 W2 0式中 W1指电位器的调整值 将上式整理 得比较器的下门限电位Via R2VCC R4 W2 若v01 VEE 则比较器翻转的上门限电位 Via R2Vcc R4 W2 图2 比较器的门限电压VTH Via Via 2R2Vcc R4 W2 a点断开后 运算放大器U2与R3 W3 C2及R5组成反相积分器 其输入信号为方波v01 则积分器的输出V02 1 R3 W3 C2 vO1dt当vO1 Vcc时 V02 1 R3 W3 C2 t当vO1 VEE时 V02 1 R3 W3 C2 t 可见 当积分器的输入为方波时 输出是一个上升速率与下降速率相等的三角波 a点闭合后 则比较器与积分器首尾相连 形成闭环电路 则自动产生方波 三角波 三角波幅度为V02m R2Vcc R4 W2 方波 三角波频率为f R3 W3 4R2 R4 W2 C2 3 三角波 正弦波信号变换电路 三角波变为正弦波的方法总的看来可以分为两类 一种是通过滤波器进行 频域 处理 另一种则是通过电路作折线近似变换 时域 处理 具体有以下几种方案 1 滤波式的优点是不太受输入三角波电平变动的影响 其缺点是输出正弦波幅度会随频率一起变化 随频率的升高而衰减 我们一般不采用这种方法 2 利用差分放大器的差模传输特性 这种转换方式比较简单 而且频带很宽 电路如图3 其中 晶体管选用差分对管 有2对特性完全相同的晶体管 RP1调节三角波的幅度 RP2调整电路的对称性 C2 C3为隔直电容 A3为同相比例放大器 电路利用了差放的转移特性 将三角波近似逼近为正弦波 图3三角波 正弦波转换电路图 电路的安装与调试 在装调多级电路时 通常按照单元电路的先后顺序进行分级装调与级联 1 方波 三角波发生器的装调 如图2 由于比较器U1与积分器U2组成正反馈闭环电路 同时输出方波与三角波 故这两个单元电路可以同时安装 需要注意的是 在安装电位器W2与W3之前 要先将其调整到设计值 否则电路可能会不起振 如果电路接线正确 则在接通电源后 U1的输出VO1为方波 U2的输出VO2为三角波 微调W2 使三角波的输出幅度满足设计指标要求 调节W3 则输出频率连续可变 2 三角波 正弦波变换电路的装调三角波 正弦波变换电路的调试步骤如下 差分放大器传输特性曲线调试 如图3 将三角波 正弦波变换电路输入三角波 经电容C2输入差模信号电压Vid 50mv fi 100hz的正弦波 调节RP1及RP2 使传输特性曲线对称 再逐渐放大Vid 直到传输特性曲线合适 记下此时对应的峰值Vidm 移去信号源 再将C2左端接地 测量差分放大器的静态工作点 三角波 正弦波变换电路调试将图2中U2的6脚与图3中C2连接 调节RP1使三角波的输出幅度等于Vidm值 这时图3中A3的6脚输出的波形应近似于正弦波 对该设计的总结建议 该电路已远远超过了课程设计题目所要求的各项性能指标 而且其三角波 方波的表现又颇为突出 通过改变三角波积分电容的方法