电工学综合实践设计方案教学课件PPT.ppt

电工学综合实践 上海应用技术学院电子技术实验室 王先运编 2013年1月 电工学综合实践 一 目的 1 掌握常用电子仪器仪表的使用方法 二 时间安排 3部分 2 掌握电子线路的连接 测量 实验数据处理 分析 以及故障排除等实验技术和方法 3 学习实验报告和课程设计报告的编写方法 为以后的科学研究准备基础 1 星期一 二 完成3个实验 见任务书 按照要求完成电子线路的连接 测量 实验数据处理分析 撰写实验报告 2 星期二 四 完成简易信号发生器的设计 安装与调试 实验数据处理分析 撰写课程设计说明书 3 星期五 上交实验报告和课程设计说明书 答辩 三 地点 电子实验 课设电路调试 电子实验室数据处理 撰写报告 教室 宿舍 图书馆等 设计思想 一 正弦波发生器 二 整形为方波 比较器 三 整形为三角波 积分 简易信号发生器的设计基础知识 仅介绍本设计所涉及部分内容 一 正弦波振荡电路 1自激振荡 放大电路在无输入信号的情况下 就能输出一定频率和幅值的交流信号的现象 开关合在 1 为无反馈放大电路 开关合在 2 为有反馈放大电路 自激振荡状态 自激振荡的条件 1 幅度条件 2 相位条件 n是整数 相位条件意味着振荡电路必须是正反馈 幅度条件表明反馈放大器要产生自激振荡 还必须有足够的反馈量 可以通过调整放大倍数a或反馈系数f达到 自激振荡的条件 2正弦波振荡电路参见p144 147 p151 153第17 3 1 2题 实验九 正弦波振荡电路用来产生一定频率和幅值的正弦交流信号 它的频率范围很广 可以从一赫以下到几百兆赫以上 输出功率可以从几毫瓦到几十千瓦 输出的交流电能是从电源的直流电能转换而来的 常用的正弦波振荡器 石英晶体振荡电路 频率稳定度高 应用 无线电通信 广播电视 工业上的高频感应炉 超声波发生器 正弦波信号发生器 半导体接近开关等 正弦波振荡电路的组成 1 放大电路 放大信号 2 反馈网络 必须是正反馈 反馈信号即是放大电路的输入信号 3 选频网络 保证输出为单一频率的正弦波 即使电路只在某一特定频率下满足自激振荡条件 4 稳幅环节 使电路能从 auf 1 过渡到 auf 1 从而达到稳幅振荡 3rc正弦波振荡电路 rc选频网络正反馈网络 放大电路 用正反馈信号uf作为输入信号 选出单一频率的信号 1 电路结构 同相比例电路 选频网络 2 rc串并联选频网络的选频特性 反馈系数 分析可知 仅当 0时 u2 u1 1 3达最大值 且u2与u1同相 即网络具有选频特性 f0决定于rc 3 工作原理 输出电压uo经正反馈 兼选频 网络分压后 取uf作为同相比例电路的输入信号ui 起振过程 稳定振荡 a 0 仅在f0处 f 0 满足相位平衡条件 所以振荡频率f0 1 2 rc 改变r c可改变振荡频率 由运算放大器构成的rc振荡电路的振荡频率一般不超过1mhz 振荡频率振荡频率由相位平衡条件决定 起振及稳定振荡的条件 稳定振荡条件 auf 1 f 1 3 则 起振条件 auf 1 因为 f 1 3 则 考虑到起振条件 auf 1 一般应选取rf略大于2r1 如果这个比值取得过大 会引起振荡波形严重失真 由运放构成的rc串并联正弦波振荡电路不是靠运放内部的晶体管进入非线性区稳幅的 而是通过在外部引入负反馈来达到稳幅的目的 4 振荡频率的调整 改变开关s的位置可改变选频网络的电阻 实现频率粗调 改变电容c的大小可实现频率的细调 振荡频率 5 带稳幅环节的电路 振荡幅度较小时正向电阻大 振荡幅度较大时正向电阻小 利用二极管的正向伏安特性的非线性自动稳幅 稳幅环节 5 带稳幅环节的电路 图示电路中 rf分为两部分 在rf1上正反并联两个二极管 它们在输出电压uo的正 负半周内分别导通 在起振之初 由于uo幅值很小 尚不足以使二极管导通 正向二极管近于开路 此时 rf 2r1 而后 随着振荡幅度的 增大 正向二极管导通 其正向电阻逐渐减小 直到rf 2r1 振荡稳定 rc振荡器的振荡频率较低 常用的rc振荡器是文氏电桥振荡器 其振荡频率f0 1 2 rc 只取决于r c的数值 小结 电路 参数 可参考根据上式自行设计 建议设置在几百至1千赫兹之间 二 整形为方波 比较器 rc振荡电路的输出端接入过零比较器即可 p113图16 3 6a 若想提高方波品质 可采用滞回比较器 p112图16 3 10 电路带有正反馈 可加速反转 提高方波品质 过零电压比较器 电工学 下 p120 利用电压比较器将正弦波变为方波 复习 电压比较器 思考 若输入信号接在同相端 且ur 0时 画出输出波形 四 整形为三角波 积分电路 过零比较器的输出端接入积分器即可 p106图16 2 8 参数设计 按照指导书100hz up p 8v的要求 参数可计算如下 f 100hz t 1 f 0 01s 10ms t th tl 而th tl th tl 5ms 复习 积分运算电路 电工学 下 p103 由虚短及虚断性质 i1 if if 当电容cf的初始电压为uc t0 时 则有 若ui为恒定电压u 则 例 电路如图 试据ui画出uo波形 设 rc t 解 典型的积分电路 以每次信号跃变的时刻为0点 即坐标平移 方波 三角波转换电路 电路如图