设计一个多波形发生器
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实验目的
1.了解正弦波、余弦波、三角波波、脉冲波、方波五种波形信号发生器的基本工作原理和基本结构
2.掌握多波形信号发生器的调试方法
3.根据实验内容,完成电路设计,并画出完整的实验电路图和波形图。
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主要仪器设备及软件
软件:Multisim仿真软件
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实验内容(设计过程)
设计一个多波波形发生器
请用运算放大器设计一个多波形发生器,输出信号频率20kHz。输出信号Uo:为正弦波;U2为方波;Uos为占空比可调的脉冲波;Uos为余弦波;Us为三角波。
设计过程:
在本次设计中,
1.我们采用RC桥式正弦波振荡器作为第一级产生正弦波。(该电路由三部分组成:作为基本放大器的运放;具有选频功能的正反馈网络;具有稳幅功能的负反馈网络)
2.由于带载能力差,因此需要用运放搭建一个跟随器,依次来满足电路的负载要求。我们运用过零比较器将集成运放的一个输入端接地,另一输入端接输入电压进行电压比较的电路,在输入电压过零点附近输出电压发生跃变,即当输入信号电压小于参考电压0V时,运放处于负饱和状态;当输入信号电压升高到略大于参考电压0V时,运放立即转入正饱和状态。由此,便可将第一级产生的正弦波信号经过过零比较器得到方波。
3.由前级电路所得到的方波经过一个积分电路便可以得到三角波。
4.将第一级产生的正弦波信号作为输入端,接入移相电路,产生90°的相位差,即获得余弦波。
5.我们运用单运放及滑动变阻器构成一个脉冲电路,当我们改变滑动变阻器时,就可以改变脉冲波的占空比了。
6.前面已经将正弦波、方波、三角波、余弦波、脉冲波五个分立的电路已搭建完成,现将这五个电路级联成为一个电路即构成了本次设计的系统。将前一级的输出信号接在下一级输入信号处即可完成整个系统的构建。
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实验电路图
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实验数据分析和实验结果
波形图:
验算余弦信号,相位差大小;
相位差 =12.78/25.49*180=90.2°
出现略微误差,但仍符合题意。
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实验小结
通过实验完成了多波形信号发生器的设计和实现,本次设计主要是以运算放大器为核心,设计了五级电路,分别是RC桥式振荡电路、过零比较电路、积分电路、移相电路、脉冲电路,其每一级对应输出相应的波形,即正弦波、方波、三角波、余弦波、脉冲波。通过本次波形发生器的电路设计,加深了对以上五个电路的了解。透彻了多波形信号发生器的结构和工作原理。掌握了对信号电路的调试方法,并对电路模拟仿真软件有了更多的了解和使用。
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附录