目录
摘要 (2)
1.系统基本方案 (2)
1.1 正弦波振荡电路的选择与论证 (2)
1.2. 运算放大器的选择 (3)
1.3最终的方案选择 (3)
2.正弦波发生器的工作原理 (3)
2.1正弦波振荡电路的组成 (3)
2.1.1 RC选频网络 (3)
2.1.2放大电路 (6)
2.1.3正反馈网络 (6)
2.2产生正弦波振荡的条件 (6)
2.3.判断电路是否可能产生正弦波的方法和步骤 (7)
3.系统仿真 (7)
4.结论 (8)
参考文献: (11)
附录 (13)
1KHZ 桥式正弦波震荡器电路的设计与制作
摘要 本设计的主要电路采用文氏电桥振荡电路。
如图1-1文氏桥振荡电路由放大电路和选频网络两部分组成,施加正反馈就产生振荡,振荡频率由RC 网络的频率特性决定。
它的起振条件为: ,振荡频率为:。
运算放大器选用LM741CN,采用非线性元件(如温度系数为负的热敏电阻或JFET )来自动调节反馈的强弱以维持输出电压的恒定,进而达到自动稳幅的目的,这样便可以保证输出幅度为2Vp-p ;而频率范围的确定是根据式RC f π210=以及题目给出的频
率范围来确定电阻R 或电容C 的值,进而使其满足题目的要求。
关键词:文氏电桥、振荡频率、LM741CN
1.系统基本方案
1.1 正弦波振荡电路的选择与论证
本设计选用文氏电桥振荡电路。
图1 RC 桥式振荡电路
这种电路的特点是:它由放大器即运算放大器与具有频率选择性的反馈网络构成,施加正反馈就产生振荡。
振荡频率由RC 网络的频率特性决定。
它的起振条件为: 12R R f
>。
它的振荡频率为:RC
f π210=。
1.2. 运算放大器的选择
考虑到综合性能和题目要求的关系这里我们选用LM741CN 作为运算放大。
1.3最终的方案选择
文氏电桥振荡电路适用的频率范围为几赫兹到几千赫兹,可调范围宽,电路简单易调整,同时波形失真系数为千分之几。
很适合我们题目的要求。
故采用文氏电桥振荡电路.
RC 文氏电桥振荡电路是以RC 选频网络为负载的振荡器.
这个电路由两部分组成,即放大电路和选频网络。
放大电路由集成运放所组成的电压串联负反馈放大电路,取其输入阻抗高和输出阻抗低的特点。
而选频网络则由Z1、Z2组成,同时兼做正反馈网络。
2正弦波发生器的工作原理
2.1正弦波振荡电路的组成
放大电路
选频网络
正反馈网络
2.1.1 RC 选频网络
图2正弦波发生器的选频网络
图3 Rc 选频网络
RC 选频网络的传输函数为:
令:R R R ==21 C C C ==21
RC 串并联选频网络具有选频作用,它的频率响应特性由明显的峰值。
反馈网络的反馈系数为:
)(31131
)111(11
002211220ωωωωωωωωω-+=++=⨯+++
⨯+===+j RC j RC j I c j R jC j R I
c j R V V V F F S
当0ωω=(谐振频率)=C R 1时,)0(31f =Φ=νF
幅频特性曲线
如图4
由上式:
0ωω=时:31)(0=ωV F (最大)
0ωω<时:当0→ω,0)(→ωV F
0ωω>时:当∞→ω,0)(→ωV F
上图可见,当0ωω=时,U F 达到最大值并等于31,相位移f Φ为00,输出电压与输入电压同相,对于该频率,所取的输出电压即•f U 幅度是最大的,所以RC 串并联网络具有选频作用.
相频特性曲线
① 0ωω<时(ω减小)
11R c >>X ,1C 与1R 串联1c X →
22R c >>X ,2C 与2R 并联1R →
则:v o 超前v s 相位φ(0→ω时,)2π+→Φ
② 0ωω>时(ω增大)
11R c <<X ,C 1与R 1串联→ R 1
22R c <<X ,C 2与R 2并联→ X c2
则:v o 滞后v o 相位-φ(∞→ω时,2πφ-→)
③0ωω=时,v o 与v o 同相
2.1.2放大电路
图4 放大电路部分
2.1.3正反馈网络
图5 正反馈部分
2.2产生正弦波振荡的条件
2.2.1.在正弦波振荡电路中,一要反馈信号能取代输入信号,而若要如此,电路中必须引入正反馈;二要有外加的选频网络,用以确定振荡频率。
2.2.2.正弦波振荡的平衡条件为:1
A写成模与相角的形式为使输出量在
F
合闸后能够有一个从小到大直至平衡在一定幅值的过程。
2.3.判断电路是否可能产生正弦波的方法和步骤
2.3.1.观察电路是否包含了放大电路、选频网络、正反馈网络三部分。
2.3.2.判断放大电路能否正常工作,即是否有合适的静态工作点且动态信号是否能输入、输出和放大。
2.3.3利用瞬时极性法判断电路是否满足正弦振荡的相位条件。
2.3.4判断电路是否满足正弦振荡波的幅值条件,即是否满足起振条件。
3.系统仿真
图6系统输出的正弦波波形
图7系统电路图仿真
4.结论
这次的课程设计历时两个星期左右,通过这两个星期的学习和努力,设计也基本上完成了。
在这两个两个星期的学习过程中,我发现了自身的很多不足,自己知识上存在很多的漏洞,看到了自己在知识合理综合运用能力方面还是比较缺乏。
虽然知道这份设计其中必定依然存在许许多多的错误和毛病,但在完成的时候始终还是会有那么一点点的欣慰,因为真正的用心做了,努力的付出过。
最后做的或许还是很差强人意,希望老师可以原谅,以后我一定会更加努力的!
在将近两个多星期的时间里,我真正的体会到了学习的乐趣:翻阅资料,复习以前学过的相关学科知识,奔波于图书管和自习室,上网查找相关资料……为了完成这次课程设计确实很辛苦,但苦中有乐,当翻了好多资料终于找到RC文氏电桥正弦波振荡电路的资料时,心中不免一阵兴奋,开心不已。
生活就是这样,汗水预示着结果也见证着收获。
只有劳动才能让我们感到充实。
虽然这只是一次简单的课程设计,但平心而论,也耗费了不少的时间和心血,这就让我不得不佩服那些搞电子电路设计前辈们,他们为我们做出了多么大的贡献,奉献了多少时间和心血啊!
这次的课程设计让我认识到自己在学习上的不足,如以前学过的电路分析基础、模拟电子技术基础、数字电子基础,还有电子电工实习上所学到的东西在这
次的课程设计上都有运用,但当要用到这些知识时我明显的感觉到基础知识的缺乏,以致做的很吃力,这让我明白了:我一定要付出更多的努力,学好每一门学科,为以后的学习和工作打下坚实的基础。
这次的课程设计,不仅使我在知识上获得了收获,精神上更是获得了更大的激励。
让我明白了学无止尽的道理。
我们每个人都不应该满足于现有的成就,人生就像是在攀登,当你攀登到一座山峰的顶端时,你会发现还有更多更高的山峰在等着你。
挫折是一份财富,经历是一份拥有。
这次的课程设计必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆。
感谢老师可以给我们这样的一个学习的机会。
参考文献:
[1] Wayne Labs. Level measurement: Pressure methods Dominate[J] .I&CS, 2011,
(2) :37-38 .
[2] V. E. Sakharov S. A. Kuznetsov B. D. Zaitsev I. E. Kuznetsova and S. G. Joshi. Liquid level sensor using ultrasonic Lamb waves .Ultrasonics[M], 2011, 41 (4) :319-322 .
[3]华中科技大学电子技术课程组编,康华光主编.电子技术基础.模拟部分.第五版.北京:高等教育出版社,2010
[4]华中科技大学电子技术课程组编,康华光主编.电子技术基础.数字部分.第五版.北京:高等教育出版社,2011
[5]刘原主编.电路分析基础.北京:电子工业出版社,2011
[6]及力主编.Protel 99 SE原理图与PCB设计教程.北京:电子工业出版社,2007
[7](日)稻叶保著,何希才,尤克译.振荡电路的设计与应用.北京:科学出版社,2004
附录
元件清单
元件数量(个)
LM741CN 1
二极管 2
18K电阻 1
16K电阻 2
10K电阻 1
0.01uF电容 2
万能板 1。