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低频信号发生器设计

上传者:郭玉霞
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上传时间:2015-05-05
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低频信号发生器设计

低频信号发生器设计

低频信号发生器设计报告

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低频信号发生器设计

一、设计任务

设计一个低频信号发生器 要求:

1、 正弦波、方波、矩形波、三角波、锯齿波可选,占空比可调

2、 幅度10mv~1v可调

3、 频率1kHz~3kHz可调

二、方案选择

1 方案一∶采用传统的直接频率合成器。这种方法能实现快速频率变换,具有低相位噪声以及所有方法中最高的工作频率。但由于采用大量的倍频、分频、混频和滤波环节,导致直接频

率合成器的结构复杂、体积庞大、成本高,而且容易产生过多的杂散分量,难以达到较高的

频谱纯度。

2 方案二∶采用锁相环式频率合成器。利用锁相环,将压控振荡器(VCO)的输出频率锁定在所需要频率上。这种频率合成器具有很好的窄带跟踪特性,可以很好地选择所需要频率信号,抑制杂散分量,并且避免了量的滤波器,有利于集成化和小型化。但由于锁相环本身是一个惰性环节,锁定时间较长,故频率转换时间较长。而且,由模拟方法合成的正弦波的参数,如幅度、频率相信都很难控制。

3 方案三:采用8038单片压控函数发生器,8038可同时产生正弦波方波和三角波。改变8038的调制电压,可以实现数控调节,其振荡范围为0.001Hz~300KHz。

因此,选择方案三(上述方案均来自于网上的论文)

低频信号发生器设计

三、元、器件参数选择

图3.1低频信号设计电路图

1、电源的选择

由8038特性可知,8038的工作电压在?5V~?15V之间,所以可以选择我们之前做的电源进行提供工作环境。即工作电压选择?10V。

2、R5与R12的选择

当R5与R12相等时,输出三角波;R5与R12不相等时,输出锯齿波 由8038A说明书得,I?

由说明书得1uA?IA?1mA

得-10-6R1.Vcc1Vcc?? R1?R2RA5RARA?10?VR??10?3RA?10 RA=RB=5.7K

所以,取R5=R12=1K,

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Rv3=4.7K

低频信号发生器设计

3、电容的选取

1VB?VA?V??V?),即VC在VA,VB之间变化,3

t1由VC??ICd?得C0

当电容充电时充电时电流

当电容放电时电流

因此,VC?IC?IA,IC?2IB?IA1120IAt?V??V?)?C33

20C20Ct充?,t放?3IA(32IB?IA)

20C11?)3IA2IB?IA

2R1111??2?2???AV?VRV?VRIA2IB?IAIA

RA 锯齿波周期:T?t充?t放?当输出方波时,IA?IB,

40RAC20C2RA?3V??VR(3V??VR)

振荡频率

暂取

验证:

当VR?10v时VR?5v时f?0f?15?3.342KHz2.04?105?22?10?9

由此可见,C?2200pF可以满足我们的要求。3V??VR)(310?VR)(310?VR)1(f????T40RAC40RAC2.04?105CC?2200pF?22?10?9

(计算公式来自于实验指导书中)

4、分压器件RV4的选择

为了使输出电压幅值可以进行调节,我在信号的输出端加上一个滑动变阻器进行分压调节,该滑动变阻器可以自由选取,只要能起到分压作用就行,在这里我们选择1k的。

5、其他元器件的选择

(1) RV6和RV7一般选取100k

低频信号发生器设计

(2)R9、R10一般选取10k(这两部分只是进行失真度的调节,数值不必可以要求)

(3)RV5一般选择10K,R8选择20k。

(4)输出电阻R10一般选取10k。

四、仿真结果

1、根据仿真进行调节管脚1,和管教12的电位器可将输出波形调到不失真。

2、调节电位器RV4可将输出幅值在要求范围内进行调节。

3、通过调节RV5、RV3可将输出频率和占空比在要求范围内进行调节。

结果完全符合实际要求。

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