模拟电子正弦波发生器课程设计

上课时间设置计划书转业机密性半级机密性姓氏机密性定期结束2015.7.6-2015.7.10设计标题：正弦波发生器设计工作(主要技术参数):正弦波发生电路设计，主要技术参数：频率：1000Hz；振幅：880v。必须选择电路，设计放大电路、反馈电路、频率选择网络和稳定链路的结构，并计算组件参数。讲师的意见：成绩：签名：年月日课程设计指南否1一课程设计的目的电子技术基础课程设计是学习理论课程后的实践教学环节。目的是解决比较简单的实际问题，整合和深化电子技术基础过程中学到的理论知识和实验技术。教育学生综合使用所学电子技术的基本知识，在教师的指导下查找、选择、论证程序、电路设计和模拟、结果分析、报告等工作。让学生早期掌握电子电路设计的一般方法阶段，通过理论联系实际提高和开发学生的分析、实际问题解决能力和创新能力，为后续课程的学习、毕业设计和毕业后工作打下一定的基础。2演示设计方案2.1设计理念正弦波发生电路使用RC串行并行正弦波振荡电路(如图1所示)，R1=R2=R，C1=C2=C，RF是可变电阻，RF最大电阻为RFmax。该电路由放大电路a和频率选择网络f两部分组成。a对于由集成运算放大器组成的电压串行负反馈放大电路，采用高输入阻抗和低输出阻抗的特性。f由Z1，Z2组成，它们对放大电路形成积极反馈，起到频率选择的作用。图1中的Z1、Z2和RF、R0形成由放大电路的输出电压U0驱动的四臂桥，另外两个对角顶点分别连接到放大电路的相同和逆相输入端，因此RC串行并行正弦波振荡电路也称为桥接正弦波振荡电路。图1 RC串行并行正弦波振荡电路2.1.1 RC串行并行频率选择网络图1虚线框表示RC串行并行频率选择网络具有频率选择功能课程设计指南否2Z1=R 1jCZ2=R/1jC=R1 jRC频率选择网络的输入电压为U0，输出电压为Uff=ufu 0=z2z 1 z2=r/1jCr 1jc r/1jc整理一下就行了F=13 j(RC-1RC)欧米茄0=1rc，自下而上f=13j(0-0)所以有f=132(0-02)F=-arctan 13(0-0)根据以上两个公式绘制的幅频特性和相频特性如图2所示(a)幅度-频率特性(b)相位-频率特性图2 RC串行并行网络频率特性课程设计指南否3如图2所示=0=1RC或者F=f0=12RC振幅-频率对应振幅最大时，即Fmax=13相位频率响应的相位角度为0。F=0因此，仅选择频率为=0=1RC的信号，uf的振幅最大，Uf是U0的振幅的13，Uf和U0是具有相同相位的纯电阻。其他频率信号f的快速衰减表明RC串行并行网络具有频率选择特性。2.1.2 RC串行并行正弦波振荡电路分析如图1所示，RC串行并行正弦波振荡电路从a点分离，添加输入信号Ui。这是因为放大电路是等比例运算电路，输出电压与输入电压相等相( a=0)。RC串行和并行网络是正反馈和频率选择网络，如果=0满足，则F=13，F=0。这表明，=0时，A F=0，电路修剪，满足振动的相位条件。电压比例为Au=3时，如果AF=1，则回路将自振以满足振荡的幅度条件。因此，该振荡电路可以对频率为0的信号产生自激振荡，并且可以产生输出频率为0的正弦信号。0=1RC振荡电路不能工作时，必须满足振荡条件AF1，以便上述电路可以振荡课程设计指南否4大型电路的电压放大倍数Au3，为此，必须合理选择电阻RF。因为放大电路是同相比例运算电路au=1 rfr 03Rf2r 0但是，如果RF选择太大，振荡电路输出波形将扭曲。如图1所示，电阻RF和R0将以下电压串行负反馈引入电路F=R0R0 RF可以通过更改RF和R0电阻值的大小来调整负反馈深度。RF越小，负反馈深度越深，放大电路的电压比例越小，如果不能满足Au3，振荡电路就不会振荡；相反，RF越大，负反馈越弱，电压比例越大，输出波形的大小太大，输出波形可能会严重失真。因此，必须调整RF和R0的电阻，以使振荡电路产生更稳定、更少失真的正弦波。2.2参数计算在此设计中，频率f=1000Hz可从上述分析中得知F=12RC也就是说RC=12f=123.141000=1.5910-4在这个设计中，为了方便，最好R=15.9 k，C=0.01F2.3选择零部件根据上述计算，可选取以下元件作为此设计的实验元件R1=R2=r=15.9 k，C1=C2=C=0.01F课程设计指南否5可以根据需要选择其他零部件，如下所示R0=18k，RF max=50k，频率计，失真测量仪，万用表，示波器，集成计算电路。3电路模拟3.1 NI Multisim 10软件简介NI Multisim 10是美国国家仪器公司(NI，National Instruments)最新发布的Multisim版本。目前，美国NI公司的EWB包括四个部分：包含电路模拟设计的模块Multisim、PCB设计软件Ultiboard、布线引擎Ultiroute和通信电路分析和设计模块commsim，从而完成从电路模拟设计到电路布局生成的整个过程。Multisim、Ultiboard、Ultiroute和commsim的四个部分相互独立，可以单独使用。Multisim、Ultiboard、Ultiroute和commsim的四个部分包括enhanced professional、professional、Personal、education和studentNI Multisim 10使用软件方法虚拟电子和电气部件、虚拟电子和电气仪器和仪表实现“软件-组件”、“软件-即仪器”。NI Multisim 10是用于原理电路设计、电路功能测试的虚拟仿真软件。NI Multisim 10的部件库提供了数千个可用于实验的电路组件，同时还可以新建或扩展现有部件库，构建所需的组件参数在制造商的产品用户指南中列出，因此在工程设计中也很容易使用。NI Multisim 10设计、测试和演示各种电子电路，包括电气技术、模拟电路、数字电路、射频电路、单片机和接口电路。可以在模拟电路的组件(例如开路、短路和不同级别的漏电等)上设置各种故障，以观察各种故障情况下电路的运行情况。在模拟过程中，软件还可以存储测试点的所有数据，列出模拟回路中所有组件的列表，存储测试设备的运行状态、显示波形和特定数据等使用3.2 NI Multisim 10软件使用NI Multisim 10软件执行回路模拟时，可以按顺序执行以下步骤：从“放置”菜单中选择“零部件”，或从工具栏中选择零部件。放置元件后，连接元件后，将鼠标指针放在元件插针上，单击即可引出电线，然后再次单击要连接的插针即可绘制电线。绘制完导线后，选择仪表(如万用表或示波器)，将其连接到适当的位置。课程设计指南否6选取适当的值以指定每个元件的值单击“运行”可进行仿真，单击该按钮可设置和查看仿真结果。3.3电路模拟完成此作业后，您可以模拟电路。在此设计中，仅当rf2r 0 (rf72% RF max)发生时，才会将电路计算为振动。为此，在模拟时，RF的阻力可能会在72%附近发生变化。完成此操作后，可以在仿真软件中查看图3所示的电路图。图3 NI Multisim 10模拟原理图4仿真结果和错误分析4.1模拟结果单击“运行模拟”按钮开始模拟，首先将压敏电阻的电阻值调节得稍高一点，使电路振动，然后将可变电阻调整到72%，可以获得以下实验数据：万用表读数：7.064V频率计读数：1.001kHz失真测量仪读数：0.124%详细结果为图4、图5、图6和图7。课程设计指南否7图4万用表读数图5频率计读数图6失真设备读数课程设计指南否8图7示波器结果图4.2错误分析模拟进行期间，阻抗为每个变更1%，阻抗变更500，误差也很大。万用表有内部电阻，也有误差。是一个不合理的数字，在这个设计中，根据3.14计算，这也给实验带来了错误。5设计经验和经验在此次电子技术课程设计中，我们学习并验证了新软件Multisim10，Multisim在电子行业CAD软件中处于设计图设计、印刷电路板(PCB)、设计级别设计图、报告制作和电路仿真的众多EDA软件的前面课程设计指南否9逻辑设备设计等功能是电子设计最有用的软件之一。几乎所有的电子公司都使用它。Multisim软件，我被它的强大功能所吸引，继续探索和探索，慢慢熟悉了这个软件如何工作，通过这次电子技术设计进行了多方面的改进。通过此次电路和计算机模拟设计，综合了本专业学习的理论和将电路应用于计算机的模拟自操作，可以简单地制作相应的PCB软件。在电子技术设计过程中，出现了很多意想不到的错误和疑惑，通过检查和分析错误与同学交流，逐渐学习和掌握了电路设计的思想，并学会了如何调试和修改设计过程中不合理的设计部分。在电子技术设计过程中，出现了很多意想不到的错误和疑惑，通过检查和分析错误与同学交流，逐渐学习和