函數(shù)發(fā)生器課程設(shè)計

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　函數(shù)發(fā)生器是一種用于產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)信號的電子儀器，它廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)、科研和國防等各個領(lǐng)域中，所以論文選題具有一定的實用意義。</p><p>　　本文介在紹了函數(shù)發(fā)生器的基本概念及原理的基礎(chǔ)上，采用AT89C52單片機為核心，完成了簡易的DDS函數(shù)發(fā)生器的硬件設(shè)計和軟件編程，并通過調(diào)試實現(xiàn)了其功能和主要技

2、術(shù)指標(biāo)。</p><p>　　在系統(tǒng)的硬件部分，設(shè)計了由單片機最小系統(tǒng)為核心、通過接口設(shè)計，擴展了DAC轉(zhuǎn)換模塊、按鍵和LED顯示模塊。其中，采用兩片DAC0832實現(xiàn)了全數(shù)字化的頻率合成器(簡稱DDS)。系統(tǒng)的軟件設(shè)計是在keil uVision4的集成開發(fā)環(huán)境下，采用C語言完成了應(yīng)用系統(tǒng)軟件編程，包括主程序、產(chǎn)生四種常用信號的程序、按鍵功能和顯示子程序等電腦模塊；模塊化的編程使得程序具有可讀性和易于維護的特點

3、。</p><p>　　關(guān)鍵詞 信號發(fā)生器；AT89C52；DDS；單片機</p><p>　　ABSTARCT Function generator is used to generate standard signals with electronic devices, it is widely used in industrial production, scientific

4、 research and national defense and other fields, so the thesis topic has some practical significance. Introduction This paper introduce the function generator in the basic concepts and principles, based on using AT89C

5、52 microcontroller as the core, completing the DDS function generator simple hardware design and software programming, and through t</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b

6、></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第一章、引言5</b></p><p>　　第二章、方案的選擇5</p><p><b>　　2.1、方案一6</b></p><p><b>　　2.2、方案二7</b

7、></p><p><b>　　2.3、方案三7</b></p><p>　　第三章、基本原理12</p><p>　　3.1、函數(shù)發(fā)生器的組成13</p><p>　　3.2、方波發(fā)生器13</p><p>　　3.3、三角波發(fā)生器14</p><p>　

8、　3.4、正弦波發(fā)生器12</p><p>　　第四章、電路仿真8</p><p>　　4.1、放置電源及信號源8</p><p>　　4.2、設(shè)置仿真參數(shù)10</p><p>　　4.3、查看仿真波形11</p><p>　　第五章、穩(wěn)壓電源13</p><p>　　5.1直流穩(wěn)壓

9、電源設(shè)計思路13</p><p>　　5.2直流穩(wěn)壓電源原理13</p><p>　　5.3設(shè)計方法簡介14</p><p>　　第六章、振蕩電路8</p><p>　　6.1、RC振蕩電路的設(shè)計8</p><p>　　第七章、元件清單17</p><p><b>　　總

10、 結(jié)18</b></p><p>　　參 考 文 獻(xiàn)19</p><p><b>　　致 謝18</b></p><p><b>　　附錄 118</b></p><p><b>　　附錄 218</b></p><p><

11、b>　　第一章 引言</b></p><p>　　1.1選題背景及意義</p><p>　　函數(shù)發(fā)生器又稱信號源或振蕩器，在生產(chǎn)實踐和科技領(lǐng)域中有著廣泛的信號發(fā)生器又稱信號源或振蕩器，在生產(chǎn)實踐和科技領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。各種波形曲線均可以用三角函數(shù)方程式來表示。能夠產(chǎn)生多種波形,如三角波、鋸齒波、矩形波（含方波）、正弦波的電路被稱為函數(shù)信號發(fā)生器。在通信、廣播、電視系統(tǒng)

12、，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域內(nèi)，函數(shù)信號發(fā)生器在實驗和設(shè)備檢測中具有十分廣泛的用途。</p><p>　　1.1.1本課題的研究現(xiàn)狀</p><p>　　函數(shù)發(fā)生器既可以構(gòu)成獨立的信號源，也可以是高性能網(wǎng)絡(luò)分析儀、頻譜儀及其它自動測試設(shè)備的組成部分。函數(shù)發(fā)生器的關(guān)鍵技術(shù)是多種高性能儀器的支撐技術(shù)，因為它能夠提供高質(zhì)量的精密信號源及掃頻源，可使相應(yīng)系統(tǒng)的檢測過程大大簡化，降低檢測費用并極大

13、地提高檢測精度。美國安捷倫生產(chǎn)的33250A型函數(shù)/任意波形發(fā)生器可以產(chǎn)生穩(wěn)定、精確和低失真的任意波形，其輸出頻率范圍為1μHz～80MHz，而輸出幅度為10mVpp～10Vpp；該公司生產(chǎn)的8648D射頻信號發(fā)生器的頻率覆蓋范圍更可高達(dá)9kHz～4GHz。國產(chǎn)SG1060數(shù)字合成信號發(fā)生器能雙通道同時輸出高分辨率、高精度、高可靠性的各種波形，頻率覆蓋范圍為1μHz～60MHz；國產(chǎn)S1000型數(shù)字合成掃頻信號發(fā)生器通過采用新技術(shù)、新器

14、件實現(xiàn)高精度、寬頻帶的掃頻源，同時應(yīng)用DDS和鎖相技術(shù)，使頻率范圍從1MHz～1024MHz能精確地分辨到100Hz，它既是一臺高精度的掃頻源，同時也是一臺高精度的標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器。還有很多其它類型的信號發(fā)生器，他們各有各的優(yōu)點，但是函數(shù)發(fā)生器總的趨勢將向著寬頻率覆蓋、高頻率精度、多功能、多用途、自動化和智能化方向發(fā)展。</p><p>　　目前，市場上的信號發(fā)生器多種多樣，一般按頻帶分為以下幾種：</p&g

15、t;<p>　　超高頻：頻率范圍1MHz以上，可達(dá)幾十兆赫茲。</p><p>　　高頻：幾百KHZ到幾MHZ。</p><p>　　低頻：頻率范圍為幾十HZ到幾百KHZ。</p><p>　　超低頻：頻率范圍為零點幾赫茲到幾百赫茲。</p><p>　　超高頻信號發(fā)生器，產(chǎn)生波形一般用LC振蕩電路。</p>&l

16、t;p>　　高頻、低頻和超低頻信號發(fā)生器，大多使用文氏橋振蕩電路，即RC振蕩電路，通過改變電容和電阻值，改變頻率。</p><p>　　用以上原理設(shè)計的信號發(fā)生器，其輸出波形一般只有兩種，即正弦波和脈沖波，其零點不可調(diào)，而且價格也比較貴，一般在幾百元左右。在實際應(yīng)用中，超低頻波和高頻波一般是不用的，一般用中頻，即幾十HZ到幾十KHZ。用單片機89S52,加上一片DAC0832,就可以做成一個簡單的信號發(fā)生器

17、，其頻率受單片機運行的程序的控制。再在DAC0808輸出端加上一些電壓變換電路，就完成了一個頻率、幅值、零點均可調(diào)的多功能信號發(fā)生器的設(shè)計。這樣的機器體積小，價格便宜，耗電少，頻率適中，便于攜帶。</p><p>　　1.1.2選題目的及意義</p><p>　　函數(shù)發(fā)生器是一種經(jīng)常使用的設(shè)備，由純粹物理器件構(gòu)成的傳統(tǒng)的設(shè)計方法存在許多弊端，如：體積較大、重量較沉、移動不夠方便、信號失真較

18、大、波形種類過于單一、波形形狀調(diào)節(jié)過于死板，無法滿足用戶對精度、便攜性、穩(wěn)定性等的要求，研究設(shè)計出一種具有頻率穩(wěn)定、準(zhǔn)確、波形質(zhì)量好、輸出頻率范圍寬、便攜性好等特點的波形發(fā)生器具有較好的市場前景，以滿足軍事和民用領(lǐng)域?qū)π盘栐吹囊蟆?lt;/p><p>　　本次設(shè)計的主要目標(biāo)是學(xué)習(xí)和運用單片機的C語言和匯編語言，通過現(xiàn)有多功能電子學(xué)習(xí)機部分已有器件，實現(xiàn)利用單片機AT89C52和8位D/A轉(zhuǎn)換芯片DAC0832共同實

19、現(xiàn)正弦波，方波，三角波，鋸齒波這四種常見波形的發(fā)生，并且可以接收外接鍵盤輸入而在一定范圍內(nèi)改變頻率。</p><p>　　在無標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)發(fā)生儀器時，本設(shè)計可以作為簡單的函數(shù)發(fā)生器使用。本次設(shè)計準(zhǔn)備在成本交低廉的前提下完成，使用的都是該學(xué)習(xí)機上器件，主要是用單片機AT89C52， DAC0832，性能指數(shù)都不是很高，所以對此信號源的基本要求是能發(fā)生幾種常見的波形，正弦波，方波，三角波，鋸齒波，并且能夠在一定的范圍內(nèi)改

20、變頻率。通過該課題的設(shè)計掌握以AT89C52為核心的單片機系統(tǒng)的軟硬件開發(fā)過程和基本信號的產(chǎn)生原理、測量及誤差分析方法，同時掌握函數(shù)發(fā)生器系統(tǒng)的設(shè)計流程；培養(yǎng)我們綜合運用所學(xué)的基本知識、基本理論和基本技能的能力，學(xué)習(xí)解決一般工程技術(shù)和有關(guān)專業(yè)問題的能力，學(xué)習(xí)工程設(shè)計和科學(xué)研究的基本方法，完成對所學(xué)知識的綜合訓(xùn)練。</p><p><b>　　方案的選擇</b></p><

21、p>　　根據(jù)實驗任務(wù)的要求，對信號產(chǎn)生部分可采用多種方案：如模擬電路實現(xiàn)方案，數(shù)字電路實現(xiàn)方案，模數(shù)結(jié)合實現(xiàn)方案等。鑒于波形信號的產(chǎn)生和模擬聯(lián)系緊密，我們用模擬電路實現(xiàn)方案。模擬電路的實現(xiàn)方案就是指全部采用模擬電路的方式，以實現(xiàn)信號產(chǎn)生電路的所有功能。就此方案，也有幾種電路方式。</p><p><b>　　2.1、方案一</b></p><p>　　圖1 方波

22、和正弦波產(chǎn)生電路</p><p>　　用方波和三角波產(chǎn)生電路輸出方波和三角波[1]，再通過三角波—正弦波轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生正弦波。方波和三角波發(fā)生器的工作原理：</p><p><b>　　A1構(gòu)成遲滯比較器</b></p><p>　　同相端電位Vp由VO1和VO2決定。利用疊加定理可得：</p><p><b>　

23、?、?lt;/b></p><p>　　當(dāng) Vp＞0時，A1輸出為正，即VO1 = +Vz；當(dāng) Vp＜0時，A1輸出為負(fù)即VO1 =-Vz。</p><p><b>　　A2構(gòu)成反相積分器</b></p><p>　　VO1為負(fù)時，VO2 向正向變化，VO1 為正時，VO2 向負(fù)向變化。假設(shè)電源接通時VO1=-Vz，線性增加。</p

24、><p>　　當(dāng)： 時，可得：</p><p><b>　?、?lt;/b></p><p>　　當(dāng)VO2上升到使Vp略高于0V時，A1的輸出翻轉(zhuǎn)到VO1=+Vz。</p><p>　　同樣： 時</p><p>　　當(dāng)VO2

25、下降到使Vp略低于0時，VO1 =-Vz 。這樣不斷的重復(fù)，就可以得到方波VO1和三角波VO2。其輸出波形如圖2-6所示。輸出方波的幅值由穩(wěn)壓管DZ決定，被限制在穩(wěn)壓值±Vz之間。</p><p>　　電路的振蕩頻率： ⑶</p><p>　　方波幅值： =

26、77; ⑷</p><p>　　三角波幅值： = ⑸</p><p>　　調(diào)節(jié) 可改變振蕩頻率，</p><p>　　但三角波的幅值也隨之而變

27、化。</p><p>　　圖2 方波和正弦波波形圖</p><p><b>　　2.2、方案二</b></p><p>　　圖3 信號發(fā)生器方框圖</p><p>　　用正弦波發(fā)生器產(chǎn)生正弦波信號，然后用電壓比較器產(chǎn)生方波，再經(jīng)積分電路產(chǎn)生三角波，電路框圖如圖二。此電路結(jié)構(gòu)簡單，且有良好的正弦波和方波信號。但經(jīng)過積分器電

28、路產(chǎn)生同步的三角波信號，存在難度。原因是積分器電路的積分時間常數(shù)不變的，而隨著方波信號頻率的改變，積分電路輸出的三角波幅度同時改變。若要保持三角波的輸出幅度不變，需同時改變積分時間常數(shù)的大小。而且方波占空比[2]和鋸齒波幅度改變會同時引起其它波形的變化。 </p><p><b>　　2.3、方案三</b></p><p>　　在方案二的基礎(chǔ)上，我們添加方

29、波產(chǎn)生電路作為鋸齒波產(chǎn)生的信號源，解決了課程設(shè)計中提出的對鋸齒波和矩形波調(diào)節(jié)而互不影響的要求</p><p><b>　　基本原理</b></p><p>　　3.1 函數(shù)發(fā)生器的組成</p><p>　　函數(shù)發(fā)生器一般是指能自動產(chǎn)生正弦波、方波、三角波的電壓波形的電路或者儀器。電路形式可以采用由運放及分離元件構(gòu)成；也可以采用單片集成函數(shù)發(fā)生

30、器。根據(jù)用途不同，有產(chǎn)生三種或多種波形的函數(shù)發(fā)生器，本課題介紹方波、三角波、正弦波函數(shù)發(fā)生器的方法。</p><p>　　函數(shù)信號發(fā)生器是是由基礎(chǔ)的非正弦信號發(fā)生電路和正弦波形發(fā)生電路組合而成。下面我們將分別對各個波形的發(fā)生進行分析，從而達(dá)到在合成電路時使電路更加合理。</p><p>　　3.2 方波發(fā)生器：</p><p>　　如圖3-2-1用運算放大器滯回比較

31、器和、C積分電路組成的，輸出電壓經(jīng)、C反饋到運放的反相輸出端，因此積分電路起延遲和負(fù)反饋作用。</p><p><b>　　圖3-2-1</b></p><p>　　參看圖3-2-1所示電路，設(shè)在接通電源的時刻，電容器兩端電壓，輸出電壓，則加到運放同相輸出端的電壓為。</p><p>　　式中，。此時通過向C充電，使運放反相輸入電壓由零逐漸上升

32、。在以前，保持不變。在時刻，上升到略高于，由高電平跳到低電平，即變?yōu)椤?lt;/p><p>　　時，，同時通過向C充電，使運放反相輸入端電壓由零逐漸上升。在以前，保持不變。在時刻，下降到略低于，由低電平跳到高電平，即變?yōu)?，又回到原始狀態(tài)。如此周而復(fù)始，循環(huán)不已，因此產(chǎn)生振蕩，輸出方波。</p><p>　　根據(jù)上邊的分析，可以畫出與的波形如下圖所示：</p><p>&

33、lt;b>　　圖3-2-2</b></p><p>　　由波形可知，從時刻的下降到時刻的，再上升到時刻的，所需的時間就是一個振蕩周期在到這段時間，的變化規(guī)律是簡單RC電路充放電規(guī)律，其常數(shù)為，初始值為（時刻），終了值為（t→∞），故</p><p>　　在時， ，代入上式后可求得</p><p>　　同樣可求得 </p>

34、<p>　　由于高低電平所占的時間相等，故是方波。其振蕩周期為</p><p>　　若選取適當(dāng)?shù)摹⒅?，使，則，于是振蕩頻率為：</p><p>　　3.3 三角波發(fā)生器：</p><p>　　根據(jù)RC積分電路輸入和輸出信號波形的關(guān)系可知，當(dāng)RC積分電路的輸入信號為方波時，輸出信號就是三角波，由此可得，利用方波信號發(fā)生器和RC積分電路就可以組成三角波信號發(fā)

35、生器。三角波信號發(fā)生器的電路組成如圖3-2-3所示。圖中的運算放大器組成方波信號發(fā)生器，組成RC積分電路。該電路的工作原理是：方波信號發(fā)生器輸出的方波。圖中等還可構(gòu)成同相滯回比較器，和、C等組成反相積分電路。信號輸入積分電路，在積分電路的輸出端得到三角波信號。積分電路的輸出端除了輸出三角波信號外，并通過電阻R1將三角波信號反饋到滯回電壓比較器的輸入端，將三角波信號整形變換成方波信號輸出。該電路的工作波形圖如圖3-3-3所示。</p

36、><p><b>　　圖3-3-3</b></p><p>　　根據(jù)上圖可以看出在t=0時，比較器輸出電壓為高電平，電容兩端的電壓為零，即略低于，，則積分電路輸出電壓。此時電容被充電，顯然</p><p>　　于是線性下降，也下降，直到時，略低于，即略低于零時，從突跳到，同時也跳變到更低的值（比零低的多）?？梢?，在前的一瞬間，，，而從流過和的電流相

37、等，則，</p><p><b>　　故</b></p><p>　　后，由于，故電容放電，其兩端電壓</p><p>　　因 </p><p>　　故 </p><p>　　于是線性上升，也上升。直到時，略大于零，從突跳到。

38、可見，在前的一瞬間，，，則，</p><p>　　故 </p><p>　　在以后電路周而復(fù)始，循環(huán)不以，形成振蕩。</p><p>　　則根據(jù)分析可以畫出和的波形，如圖3-3-4所示。</p><p><b>　　圖3-3-4</b></p><p>　　其中

39、為方波，為三角波。之所以為三角波，是由于電容充放電的時間常數(shù)相等，積分電路輸出電壓上升和下降的幅度和時間相等，上升和下降的斜率的絕對值也相等。顯然，三角波峰值為：</p><p>　　下面求振蕩周期。由于，而當(dāng)時，有</p><p>　　則 </p><p>　　故 </p><

40、p>　　則可以在調(diào)整三角波電路時，應(yīng)先調(diào)整或,使其峰值達(dá)到所需要的值，然后再調(diào)整或C，使頻率能滿足要求。</p><p>　　3.4 正弦波發(fā)生器：</p><p>　　又稱文氏電橋振蕩器，如圖1-3-1所示，其中A放大器由同相運放電路組成，圖3-4-2，因此， </p><p><b>　　圖3-4-1</b></p>

41、<p><b>　　圖3-4-2</b></p><p>　　F網(wǎng)絡(luò)由RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)組成，由于運放的輸入阻抗Ri很大，輸出阻抗Ro很小，其對F網(wǎng)絡(luò)的影響可以忽略不計，從圖3-4-3有</p><p>　　由自激振蕩條件：T=AF=1有 所以上式分母中的虛部必須為零，即 </p><p>　　上式的實部為1，即

42、 </p><p>　　對圖3-4-2同相運放， 須滿足</p><p><b>　　以上分析表明：</b></p><p>　　文氏電橋振蕩器的振蕩頻率，由具有選頻特性的RC串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)決定。 </p><p>　　圖中文氏電橋振蕩器的起振條件為，即要求放大器的電壓增益大于等于3，略大于3的原

43、因是由于電路中的各種損耗，致使幅度下降而給予補償。但A比3大得多了會導(dǎo)致輸出正弦波形變差。</p><p><b>　　圖3-4-3</b></p><p><b>　　電路仿真</b></p><p>　　4.1 放置電源及信號源</p><p>　　圖4-1 放置電源信號源</p>

44、;<p>　　4.2 設(shè)置仿真參數(shù)</p><p>　　執(zhí)行菜單命令：設(shè)計-仿真-Mixed Sim彈出如圖4-3所示的對話框。選中工作點分析（Operation Point Analysis）和暫態(tài)分析（Transient Anlysis）。選擇要觀察的Net，以及時間進行設(shè)置。</p><p>　　圖4-2 仿真步驟</p><p>　　4.3

45、 查看仿真波形</p><p>　　圖4-3 仿真波形</p><p>　　圖4-3為較滿意的波形，VO1輸出為矩形波，VO2為三角波輸出，VO3為正弦波輸出。電路仿真成功驗證了電路原理的設(shè)計。</p><p><b>　　穩(wěn)壓電源</b></p><p>　　5.1 直流穩(wěn)壓電源設(shè)計思路</p>&

46、lt;p>　　（1）電網(wǎng)供電電壓交流220V(有效值)50Hz，要獲得低壓直流輸出，首先必須采用電源變壓器將電網(wǎng)電壓降低獲得所需要交流電壓。</p><p>　　（2）降壓后的交流電壓，通過整流電路變成單向直流電，但其幅度變化大（即脈動大）。</p><p>　　（3）脈動大的直流電壓須經(jīng)過濾波電路變成平滑，脈動小的直流電，即將交流成份濾掉，保留其直流成份。</p>&

47、lt;p>　?。?）濾波后的直流電壓，再通過穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓，便可得到基本不受外界影響的穩(wěn)定直流電壓輸出，供給負(fù)載RL。</p><p>　　5.2 直流穩(wěn)壓電源原理</p><p>　　直流穩(wěn)壓電源是一種將220V工頻交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓輸出的直流電壓的裝置，它需要變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個環(huán)節(jié)才能完成，見圖4-1</p><p>　　圖4-1 直流穩(wěn)壓電源方框

48、圖</p><p><b>　　其中：</b></p><p>　?。?）電源變壓器：是降壓變壓器，它將電網(wǎng)220V交流電壓變換成符合需要的交流電壓，并送給整流電路，變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定。</p><p>　?。?）整流電路：利用單向?qū)щ娫?0Hz的正弦交流電變換成脈動的直流電</p><p>　?。?/p>

49、3）濾波電路：可以將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分加以濾除，從而得到比較平滑的直流電壓。</p><p>　　（4）穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓電路的功能是使輸出的直流電壓穩(wěn)定，不隨交流電網(wǎng)電壓和負(fù)載的變化而變化。</p><p>　　整流電路常采用二極管單相全波整流電路，電路如圖3所示。在u2的正半周內(nèi)，二極管D1、D2導(dǎo)通，D3、D4截止；u2的負(fù)半周內(nèi)，D3、D4導(dǎo)通，D1、D2截止。正負(fù)半周

50、內(nèi)部都有電流流過的負(fù)載電阻RL，且方向是一致的。電路的輸出波形如圖4所示。</p><p>　　在橋式整流電路中，每個二極管都只在半個周期內(nèi)導(dǎo)電，所以流過每個二極管的平均電流等于輸出電流的平均值的一半，即 。電路中的每只二極管承受的最大反向電壓為(U2是變壓器副邊電壓有效值)。</p><p>　　在設(shè)計中，常利用電容器兩端的電壓不能突變和流過電感器的電流不能突變的特點，將電容

51、器和負(fù)載電容并聯(lián)或電容器與負(fù)載電阻串聯(lián)，以達(dá)到使輸出波形基本平滑的目的。選擇電容濾波電路后，直流輸出電壓：Uo1=(1.1～1.2)U2，直流輸出電流： （I2是變壓器副邊電流的有效值。），穩(wěn)壓電路可選集成三端穩(wěn)壓器電路。</p><p>　　總體原理電路見圖4-4</p><p>　　圖4-4 穩(wěn)壓電路原理圖</p><p><b>　

52、　5.3設(shè)計方法簡介</b></p><p>　　5.3.1根據(jù)設(shè)計所要求的性能指標(biāo)，選擇集成三端穩(wěn)壓器。</p><p>　　因為要求輸出電壓可調(diào)，所以選擇三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器?？烧{(diào)式集成穩(wěn)壓器，常見的主要有CW317、CW337、LM317、LM337。317系列穩(wěn)壓器輸出連續(xù)可調(diào)的正電壓，337系列穩(wěn)壓器輸出連可調(diào)的負(fù)電壓，可調(diào)范圍為1.2V~37V，最大輸出電流為1.5

53、A。穩(wěn)壓內(nèi)部含有過流、過熱保護電路，具有安全可靠，性能優(yōu)良、不易損壞、使用方便等優(yōu)點。其電壓調(diào)整率和電流調(diào)整率均優(yōu)于固定式集成穩(wěn)壓構(gòu)成的可調(diào)電壓穩(wěn)壓電源。LM317系列和LM337系列的引腳功能相同，管腳圖和典型電路如圖4-5和圖4-6。</p><p>　　圖4-5 管腳 圖4-6典型電路</p><p><b>　　輸

54、出電壓表達(dá)式為:</b></p><p>　　式中，1.25是集成穩(wěn)壓塊輸出端與調(diào)整端之間的固有參考電壓，此電壓加于給定電阻兩端，將產(chǎn)生一個恒定電流通過輸出電壓調(diào)節(jié)電位器，電阻常取值，一般使用精密電位器，與其并聯(lián)的電容器C可進一步減小輸出電壓的紋波。圖中加入了二極管D，用于防止輸出端短路時10µF大電容放電倒灌入三端穩(wěn)壓器而被損壞。</p><p>　　LM317其特

55、性參數(shù)：</p><p>　　輸出電壓可調(diào)范圍：1.2V～37V</p><p>　　輸出負(fù)載電流：1.5A</p><p>　　輸入與輸出工作壓差ΔU=Ui-Uo：3～40V</p><p>　　能滿足設(shè)計要求,故選用LM317組成穩(wěn)壓電路。</p><p>　　5.3.2 選擇電源變壓器</p>&l

56、t;p>　　1）確定副邊電壓U2:</p><p>　　根據(jù)性能指標(biāo)要求：Uomin=3V Uomax=9V</p><p>　　又 ∵ Ui-Uomax≥(Ui-Uo)min Ui-Uoin≤(Ui-Uo)max</p><p>　　其中：（Ui-Uoin）min=3V，(Ui-Uo)max=40V</p><p>　

57、　∴ 12V≤Ui≤43V</p><p>　　此范圍中可任選 ：Ui=14V=Uo1</p><p>　　根據(jù) Uo1=(1.1～1.2)U2</p><p>　　可得變壓的副邊電壓：</p><p>　　2）確定變壓器副邊電流I2</p><p><b>　　∵ Io1=Io</b><

58、/p><p>　　又副邊電流I2=(1.5～2)IO1 取IO=IOmax=800mA</p><p>　　則I2=1.5＊0.8A=1.2A</p><p>　　3）選擇變壓器的功率</p><p>　　變壓器的輸出功率：Po>I2U2=14.4W</p><p>　　5.3.3 選擇整流電路中的二極管<

59、/p><p>　　∵ 變壓器的副邊電壓U2=12V</p><p>　　∴ 橋式整流電路中的二極管承受的最高反向電壓為：</p><p>　　橋式整流電路中二極管承受的最高平均電流為：</p><p>　　查手冊選整流二極管IN4001，其參數(shù)為：反向擊穿電壓UBR=50V>17V</p><p>　　最大整流電流I

60、F=1A>0.4A</p><p>　　5.3.4 濾波電路中濾波電容的選擇</p><p>　　濾波電容的大小可用式 求得。</p><p><b>　　1）求ΔUi:</b></p><p>　　根據(jù)穩(wěn)壓電路的的穩(wěn)壓系數(shù)的定義：</p><p>　　設(shè)計要求ΔUo≤15m

61、V ，SV≤0.003</p><p>　　Uo=+3V～+9V</p><p><b>　　Ui=14V</b></p><p>　　代入上式，則可求得ΔUi</p><p><b>　　2）濾波電容C</b></p><p>　　設(shè)定Io=Iomax=0.8A，t=0.0

62、1S</p><p><b>　　則可求得C。</b></p><p>　　電路中濾波電容承受的最高電壓為，所以所選電容器的耐壓應(yīng)大于17V。</p><p><b>　　振蕩電路</b></p><p>　　6.1 RC振蕩器的設(shè)計</p><p>　　RC振蕩器的設(shè)計，

63、就是根據(jù)所給出的指標(biāo)要求，選擇電路的結(jié)構(gòu)形式，計算和確定電</p><p>　　路中各元件的參數(shù)，使它們在所要求的頻率范圍內(nèi)滿足振蕩的條件，使電路產(chǎn)生滿足指標(biāo)要求的正弦波形。</p><p>　　RC振蕩器的設(shè)計，可按以下幾個步驟進行：</p><p>　　根據(jù)已知的指標(biāo)，選擇電

64、 </p><p>　　路形式。 </p><p>　　計算和確定電路中的元件

65、 </p><p>　　參數(shù)。 </p><p>　　選擇運算放大器 </p

66、><p>　　調(diào)試電路，使該電路滿足 </p><p>　　指標(biāo)要求。 </p><p>　　設(shè)計舉例：設(shè)計一個振蕩頻率</p><p>　　為800Hz的RC（文氏電橋）正弦波</p><p>

67、;　　振蕩器。 圖5-1 RC 正弦波振蕩器</p><p><b>　　設(shè)計步驟如下：</b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計要求，選擇圖5-1所示電路。</p><p>　　計算和確定電路中的元件參數(shù)。</p><p>　　（1）根

68、據(jù)振蕩器的頻率，計算RC乘積的值。</p><p>　?。?）確定R、C的值</p><p>　　為了使選頻網(wǎng)絡(luò)的特性不受運算放大器輸入電阻和輸出電阻的影響。按：</p><p>　　Ri R R0 </p><p>　　的關(guān)系選擇R的值。其中：Ri（幾百kΩ以上）為運算放大器同相端的輸入電阻。R0（幾百Ω以下）為運算放大器的輸出

69、電阻。</p><p>　　因此，初選R=20kΩ，則：</p><p>　?。?）確定R3和Rf(在圖1中Rf=R4+Rw+rd//R5)的值。</p><p>　　由振蕩的振幅條件可知，要使電路起振，Rf應(yīng)略大于2R3，通常取Rf=2.1R3。以保證電路能起振和減小波形失真。</p><p>　　另外，為了滿足R=R3//Rf的直流平衡條

70、件，減小運放輸入失調(diào)電流的影響。由Rf=2.1R3和R=R3//Rf可求出：</p><p><b>　　R3=R = </b></p><p>　　取標(biāo)稱值: R3=30k </p><p>　　所以:Rf=2.1R3=2.1=63k.</p><p>　　為了達(dá)到最好效果, Rf與R3的值還需通過實驗調(diào)整后確定。&l

71、t;/p><p>　?。?）確定穩(wěn)幅電路及其元件值。</p><p>　　穩(wěn)幅電路由R5和兩個接法相反的二極管D1、D2并聯(lián)而成，如圖1所示。 </p><p>　　穩(wěn)幅二極管D1、D2應(yīng)選用溫度穩(wěn)定性較高的硅管。而且二極管D1、D2的特性必須一致，以保證輸出波形的正負(fù)半周對稱。</p><p>　?。?）R5與R2的確定</p>

72、<p>　　由于二極管的非線性會引起波形失真，因此，為了減小非線性失真，可在二極管的兩端并上一個阻值與rd（rd為二極管導(dǎo)通時的動態(tài)電阻）相近的電阻R5。（R5一般取幾千歐，在本例中取R5=2k。）然后再經(jīng)過實驗調(diào)整，以達(dá)到最好效果。R5確定后，可按下式求出R2。</p><p>　　R2=Rf （R5//rd） Rf ?R5 ?2 = 63k ?1k = 62k</p><p&

73、gt;　　為了達(dá)到最佳效果, R2可用30k電阻和50 k的電位器串聯(lián)（即R2=R4+Rw）。</p><p>　?。?）選擇運放的型號</p><p>　　選擇的運放，要求輸入電阻高、輸出電阻小，而且增益帶寬積要滿足：</p><p>　　Auo? BW ?3fo 的條件。由于本例中的fo=800Hz，故選用μA741集成運算放大器。</p>&l

74、t;p><b>　　元件清單</b></p><p><b>　　總 結(jié)</b></p><p>　　通過這次課程設(shè)計，加強了我們動手、思考和解決問在設(shè)計過程中，經(jīng)常會遇到這樣那樣的情況，就是心里想老著這樣的接法可以行得通，但實際接上電路，總是實現(xiàn)不了，因此耗費在這上面的時間用去很多。</p><p>　　我覺得做

75、課程設(shè)計同時也是對課本知識的鞏固和加強，由于課本上的知識太多，平時課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運用各個元件的功能，而且考試內(nèi)容有限，所以在這次課程設(shè)計過程中，我們了解了很多元件的功能，并且對于其在電路中的使用有了更多的認(rèn)識。題的能力。平時看課本時，有時問題老是弄不懂，做完設(shè)計，那些問題就迎刃而解了。而且還可以記住很多東西。比如一些芯片的功能，平時看課本，這次看了，下次就忘了，通過動手實踐讓我們對各個元件印象深刻。認(rèn)識來源于實踐，實踐是認(rèn)

76、識的動力和最終目的，實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。所以這次的設(shè)計對我們的作用是非常大的。</p><p>　　通過這次設(shè)計，在理論學(xué)習(xí)中，很少有機會能有實踐的機會，但我們可以，而且設(shè)計也是一個團隊的任務(wù)，一起的工作可以讓我們有說有笑，相互幫助，配合默契，多少人間歡樂在這里灑下，同時我認(rèn)為我們的工作是一個團隊的工作，團隊需要個人，個人也離不開團隊，必須發(fā)揚團結(jié)協(xié)作的精神。實習(xí)中只有一個人知道原理是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須讓每個

77、人都知道，否則一個人的錯誤，就有可能導(dǎo)致整個工作失敗。團結(jié)協(xié)作是我們實習(xí)成功的一項非常重要的保證。而這次實習(xí)也正好鍛煉我們這一點，這也是非常寶貴的。對我們而言，知識上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。挫折是一份財富，經(jīng)歷是一份擁有。這次設(shè)計必將成為我人生旅途上一個非常美好的回憶！</p><p>　　通過這次設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，

78、從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。 這次課程設(shè)計終于順利完成了，在設(shè)計中遇到了很多專業(yè)知識問題，最后在老師的辛勤指導(dǎo)下，終于迎刃而解。</p><p><b>　　參考文

79、獻(xiàn)：</b></p><p>　　1、康華光， 鄒壽彬，電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分(第四版) 北京：高等教育出版社 1999</p><p>　　2、杜膚生， 數(shù)字集成電路應(yīng)用精粹 北京：人民郵電出版社 2001</p><p>　　3、陳大欽，電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗(第二版) 北京：高等教育出版社 2000</p>

80、<p>　　4、童詩白，模擬電子技術(shù)［M］ 北京：高等教育出版社 1999</p><p>　　5、全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽組委會 第五界全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽獲獎作品選編.2001．北京理工大學(xué)出版社， 2003</p><p>　　6、中國計量出版社組編，新編電子電路大全 北京：中國計量出版社， 2001.1</p><p>　　7、

81、葛汝明，主編，《電子技術(shù)實驗與課程設(shè)計》 山東： 山東大學(xué)出版社 2004 </p><p>　　8、周永金，主編， 《 模擬電子技術(shù)及應(yīng)用 》 西安：陜西國防學(xué)院電子教研室 2005</p><p>　　9、吳瑋瑋，主編 PROTEL 99簡明應(yīng)用教程 西安：陜西國防學(xué)院電子教研室 2006</p><p>　　10、任元，吳勇，

82、主編，《 常用電子元器件簡明手冊 》 北京：工業(yè)出版社 2000 </p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本課題在選題及研究過程是在程鳳芹老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。老師們多次詢問研究進程，并為我指點迷津，幫助我開拓研究思路，精心點撥、熱忱鼓勵。老師 他們嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的工作作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實的態(tài)度，踏踏實實的精

83、神，不僅授我以文，而且教我做人，雖歷時三載，卻給以終生受益無窮之道。對老師的感激之情是無法用言語表達(dá)的。感謝帶過我的老師對我的教育培養(yǎng)。他們細(xì)心指導(dǎo)我的學(xué)習(xí)與研究，從課題的選擇到項目的最終完成，老師們都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。在此，我要向諸位老師深深地鞠上一躬并致以誠摯的謝意和崇高的敬意。</p><p>　　在此，我還要感謝各位同學(xué)，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本文的

84、順利完成。 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意!最后我還要感謝培養(yǎng)我長大含辛茹苦的父母，謝謝你們!</p><p><b>　　附錄 1</b></p><p><b>　　電路原理圖</b></p><p><