《數(shù)字電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì)信號(hào)產(chǎn)生與變換電路的設(shè)計(jì)自動(dòng)化XX-XX班XXX，自動(dòng)化XX-XX班XXX大綱：經(jīng)過(guò)555準(zhǔn)時(shí)器組成多諧振蕩器產(chǎn)生占空比為0.5的方波，爾后分別經(jīng)過(guò)積分、低通濾波、帶通濾波電路輸出三角波、正弦波、三倍頻率正弦波。放大器件為L(zhǎng)M324N四路放大器。實(shí)驗(yàn)包括仿真與實(shí)質(zhì)連線兩步，仿真采用Multisim仿真軟件，連線采用面包板。1、設(shè)計(jì)思路與整體框圖依照題目要求，本次設(shè)計(jì)的基本完成思路是采用555準(zhǔn)時(shí)器組成多諧振蕩器產(chǎn)生占空比為0.5的方波，爾后分別經(jīng)過(guò)積分、低通濾波、帶通濾波電路輸出三角波、正弦波、三倍頻率正弦波。整體框圖以下：三角波路電分積555準(zhǔn)時(shí)器構(gòu)成的多諧振方波蕩器圖1整體框圖2、硬件電路設(shè)計(jì)2.1方波發(fā)生電路的設(shè)計(jì)與計(jì)算

低通濾波帶通濾波

正弦波三倍頻率的正弦波圖2方波產(chǎn)生電路《數(shù)字電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì)利用555與外面元件組成多諧振蕩器，來(lái)產(chǎn)生方波的原理。用555準(zhǔn)時(shí)器組成的多諧振蕩器如圖1所示。接通電源后，電容C2被充電，當(dāng)電容C2上端電壓Vc升到2Vcc/3時(shí)使555第3腳V0為低電平，同時(shí)555內(nèi)放電三極管T導(dǎo)通，此時(shí)電容C2經(jīng)過(guò)R3、Rp放電，Vc下降。當(dāng)Vc下降到Vcc/3時(shí)，V0翻轉(zhuǎn)為高電平。電容器C2放電所需的時(shí)間為：tpL=0.7R2C2當(dāng)放電結(jié)束時(shí)，T截止，Vcc將經(jīng)過(guò)R1、R3、Rp向電容器C2充電，Vc由Vcc/3上升到2Vcc/3所需的時(shí)間為：tpH=0.7R1C2當(dāng)Vc上升到2Vcc/3時(shí)，電路又翻轉(zhuǎn)為低電平。這樣周而復(fù)始，于是，在電路的輸出端就獲取一個(gè)周期性的矩形波。電路的工作波形如圖2，其震蕩頻率為：f=1/（tpL+tpH）圖3方波波形《數(shù)字電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì)2.2三角波發(fā)生電路的設(shè)計(jì)與計(jì)算圖4三角波產(chǎn)生電路圖5三角波仿真波形圖《數(shù)字電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì)如上圖是一個(gè)由方波變換為三角波的電路圖以及輸出波形圖，當(dāng)A很大時(shí)，運(yùn)放兩輸入端為"虛地"，忽略流入放大器的電流，令輸入電壓為Vi輸出為Vo，流過(guò)電容C的電流為i1，則有：vo11vidtCi1dtCR即輸出電壓與輸入電壓成積分關(guān)系。當(dāng)vi為固定值時(shí)：vovitCR上式表示：輸出電壓按必然比率隨時(shí)間作直線上升或下降。當(dāng)輸入為矩形波時(shí)，輸出便成為三角波。其他，由于電容和滑動(dòng)變阻器的存在，使得輸出的三角波在輸入矩形波頻率必然的時(shí)候也能合適調(diào)整，同時(shí)電容的存在，又濾除了其他波的攪亂。提高了系統(tǒng)的抗攪亂性。2.3基波正弦波產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì)與計(jì)算圖6正弦波電路基波正弦波產(chǎn)生電路采用有源低通二階濾波電路組成，二階壓控電壓源低通濾波電路由兩個(gè)RC環(huán)節(jié)和反對(duì)照率放大電路組成。其通帶電壓放大倍數(shù)：A0

1Rf

R1其傳達(dá)函數(shù)：A02A(s)022s0Q0其中：Wo=1/RC為截止角頻率，它是二階低通濾波器通帶與阻帶的界限頻率。Q1為質(zhì)量因數(shù)，它的大小影響低通濾波器在截止頻率處幅頻特點(diǎn)的形狀。3Aaf《數(shù)字電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì)以下圖為輸入方波，輸出正弦波的設(shè)計(jì)電路及仿真波形。圖7正弦仿真波形2.43次正弦波產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì)與計(jì)算倍頻率的正弦波經(jīng)過(guò)帶通濾波器對(duì)輸入的方波濾波，提取出三次諧波，經(jīng)放大后輸出為3倍頻率正弦波。原理與2.3近似，但本實(shí)驗(yàn)為兩RC電路分別組成低通高通濾波電路，級(jí)聯(lián)，組成所謂的帶通濾波電路，對(duì)電阻R及電容C進(jìn)行調(diào)治，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)要求的3次諧波的提取。以下為原理圖：圖8三次諧波電路《數(shù)字電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì)仿真波形以下：C1C2C圖9三次諧波波形通帶增益：AVVRR2RR1j2RRRRC0oi23121212Au0sAu(s)Qs20s02Q質(zhì)量因數(shù)：f0QfF=2khz△F=0.8KHZ電壓增益：A0vovi1中心頻率：0111RC2RQR312《數(shù)字電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì)令則故而可以獲取中心頻率的增益為：A0R3(2R2)而中心頻率時(shí)有A0獲取最大值故而有：2R1R2C1R20(4000P)R1C當(dāng)w=3200p時(shí)有2R1R2C1R22R1R20R1C當(dāng)w=3200p時(shí)有2R1R2C1(R1R2)2R1R20C可獲取方程組的一組比較合適的解為：R2=19KΩ,R1=2.4KΩ,R3=4.8KΩ,C1=C2=20nF3、電路仿真結(jié)果解析整體電路圖以下：圖10整體電路圖《數(shù)字電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì)輸出波形以下：圖11輸出波形仿真結(jié)果解析：經(jīng)過(guò)多次調(diào)整后，仿真結(jié)果與預(yù)期一致，所有波形均可出現(xiàn)，且與理論計(jì)算值相差較小，但可能由于軟件的原因，在仿真過(guò)程中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)假死，或輸出波形發(fā)散等現(xiàn)象，但經(jīng)過(guò)重啟和調(diào)試后均得已解決?！稊?shù)字電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì)4、電路實(shí)驗(yàn)結(jié)果解析本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果如以下各圖所示：方波：圖12方波實(shí)驗(yàn)波形三角波：圖13三角波實(shí)驗(yàn)波形《數(shù)字電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì)正弦波：圖14基波實(shí)驗(yàn)波形三次諧波：圖15三次諧波實(shí)驗(yàn)波形結(jié)果解析與領(lǐng)悟：實(shí)物連接的過(guò)程中其實(shí)不順利，本來(lái)在仿真圖上圓滿的結(jié)果，放到實(shí)物里就是出不來(lái)，而且連線的過(guò)程中總是出現(xiàn)各種匪夷所思的現(xiàn)象，如方波不出現(xiàn)，毛刺太多，三角波不規(guī)則，正弦波不明顯等。最頭疼的莫過(guò)于三次諧波，依照仿真圖上怎么調(diào)治都無(wú)法出現(xiàn)想要的結(jié)果，最后經(jīng)過(guò)多次解析，試一試，換了各種大小的電阻后《數(shù)字電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì)終于與理想結(jié)果比較湊近。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，可能由于面包板連線其實(shí)不牢固，也許示波器出現(xiàn)故障，有時(shí)前一秒電路還好好的，下一次再測(cè)試時(shí)又變成了垃圾值，更有甚者，同時(shí)在兩個(gè)示波器上測(cè)試相同的信號(hào)，居然出現(xiàn)兩種截然相反的結(jié)果，這些由于實(shí)驗(yàn)資料或?qū)嶒?yàn)儀器的不可以控錯(cuò)誤的出現(xiàn)，無(wú)疑令本就不易成功的連線變得更加困難。本次實(shí)驗(yàn)是在