波形发生器参考资料

题目(五):波形发生器一、任务使用一片555芯片和一片通用四运放LM324芯片及常规电阻、电容、电位器，设计制作一个频率可变的同时输出矩形波、锯齿波、正弦波Ⅰ、正弦波Ⅱ的波形产生电路。系统框图如图1所示。555多谐振荡电路方波输出低通滤波器（或带通滤波器）三角波输出积分电路带通滤波器（27k中心频率）电压比较器引脚3输出引脚6输出锯齿波输出正弦波1输出正弦波2输出脉冲波输出图1系统框图二、要求1、基本要求（1）同时四通道输出，每通道输出矩形波、锯齿波、正弦波Ⅰ、正弦波Ⅱ中的一种波形，每通道输出的负载电阻均为1K欧姆。（2）四种波形的频率关系为1:1:1:3（三次谐波），矩形波、锯齿波、正弦波Ⅰ输出频率范围为8kHz—10kHz，矩形波和锯齿波输出电压幅度峰峰值为1V，正弦波Ⅰ输出幅度为峰峰值2V；正弦波Ⅱ输出频率范围为24kHz—30kHz，输出电压幅度峰峰值为2V。矩形波、锯齿波和正弦波输出波形应无明显失真（使用示波器测量时）。（3）频率误差不大于5%，矩形波，锯齿波，正弦波Ⅰ通带内输出电压幅度峰峰值误差不大于5%，正弦波Ⅱ通带内输出电压幅度峰峰值误差不大于10%，矩形波占空比在0～1范围内可调。（4）电源只能选用+9V单电源，由稳压电源供给，不得使用额外电源。（5）要求预留矩形波、锯齿波、正弦波Ⅰ、正弦波Ⅱ和电源的测试端子。（6）每通道输出的负载电阻1K欧姆应标示清楚，置于明显位置，便于检查。三、说明1、不得使用其他芯片或二极管、三极管等器件。2、设计报告正文中应包括方案设计、详细电路图及计算过程。3、测试报告应注明测试所用仪器、测试方法、测试数据、测试结论。4、放大器要留有必要的测试点，方便测试。5、此题目主要是让学生加强对555电路、运算放大器波形发生、积分电路、有源滤波电路的理解，重点考察运算放大器单电源使用。题目方案一：总体方案：555多谐振荡电路方波输出低通滤波器（或带通滤波器）三角波输出积分电路带通滤波器（27k中心频率）电压比较器引脚3输出引脚6输出锯齿波输出正弦波1输出正弦波2输出脉冲波输出二：电路及计算过程：1：555多谐振荡电路：112()ln2TRRC234(RR)Cln2T121234RRqRRRR121234(RRRR)Cln2TTT先产生频率为8KHz～10KHz的方波，在经过衰减网络衰至峰峰值1V,做为锯齿波、正弦波Ⅰ、正弦波Ⅱ的输入。仿真波形图：2：滞回比较器：用滞回比较器产生占空比可变的矩形波，再用衰减网络衰减至峰峰之1V。221R33R(1)UTHOLRUURR222R33R(1)UTHOHRUURR经实际测试可得，在9V供电的条件下1.52OLUV，7.48OHUV。555三角波输出幅度min2.96VV，max6.16VV。221R133R(1)U6.16THOLRUUVRR222R133R(1)U4.5THOHRUUVRR可得23R0.2785R，让210Rk，336Rk，可得R1U5.149V。221R233R(1)U4.5THOLRUUVRR222R233R(1)U2.96THOHRUUVRR可得R2U3.945V。RU可由电阻分压得到。仿真波形图：3：反相积分电路器实现方波到锯齿波的转换峰峰值1V的方波经过积分电路变成峰峰值1V的三角波。加入了R2作用是限制积分器的低频增益，抑制了零漂。这个计算过程主要看方波关于坐标轴的对称性。212xfRC112fRC10xff312//RRR14ioUTURC，其中0.5iUV，0.5oUV，0.001CuF可得127.78Rk,取标称值27k由10xff，21RR,取标称值100k取322Rk仿真波形图：4：二阶压控低通滤波电路单电源压控二阶低通滤波电路的交流通路与双电源相同，计算方法一样。峰峰值1V的方波的一次谐波的幅度为4*0.50.637，要得到2V峰峰值，得放大1.57倍。我感觉这个滤波器用用切比雪夫的可以达到，利用尖峰那段，大概10K左右的差不多，达到5%的平坦度。121upRAR13upQA让34RR312fRC仿真波形图：单位增益二阶压控低通2222122oijwCUUwCRjwC1224ofRC5：带通滤波器27k带通滤波器，带宽为2K，通带内放大倍数为10倍，四阶段带通滤波器。中心频率是27K，带宽太宽出来的波形不好，带宽太窄不能覆盖24K~27K整个范围，做一个带宽2K的能覆盖整个范围，出来的波心不失真，就是平坦度不好。