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1、. . . 评审等级南 京 师 大 学电气与自动化工程学院课 程 设 计 报 告（20182019学年第二学期）题 目： 正弦信号产生电路的设计与制作 学 号： 181802008 姓 名： 事成 指导教师： 余寿 专 业： 电气工程及其自动化 设计时间： 2019年4月16日 . . 目录一、设计任务与功能要求11.任务12.要求1二.设计原理概述1三 方案论证11.正弦波发生器12.调压单元23.功率放大器3四电路参数计算51.正弦信号振荡电路52.调压电路5五电路系统总图6六元件清单6七测试结果71测试结果对比72.误差分析7八参考文献7课题一：正弦信号产生电路的设计与制作一、设计任务与
2、功能要求1.任务选择合适的集成运放设计、制作一个正弦信号产生电路。2.要求1. 正弦信号产生电路输出正弦信号Vo的频率f0 =1kHz、幅值VP=2V8V连续可调；要求电路在带负载RL=100状态下工作稳定；2. 仿真电路，给出仿真结果；3. 焊接、制作所设计电路；4. 调试、测试电路，记录输出波形Vo ，测量其最大不失真输出信号幅值；5. 撰写完整报告（含理论设计和实践制作两部分）。二.设计原理概述图2-1总设计结构框图如图2-1所示，由正弦波发生电路产生1kHz的正弦波并由调压单元转化为幅值为2V8V连续可调的正弦波，由功率放大器提高信号的带负载能力。所有运放和三极管的电源都由直流稳压电源
3、将220V交流电转化为12V 的直流电源供电。3 方案论证1.正弦波发生器方案1：如图3-1.1所示，LC变压器式正弦振荡电路。其LC变压器式振荡电路主要用来产生高频信号，其工作频率降低时，要求增大振荡回路的电感量和电容量。大电感和大电容的体积大、笨重，因此LC振荡电路不适合用于低频一般在1MHz以，并且会产生高次谐波。图3-1.1LC变压器式正弦振荡电路方案2：如图3-1.2所示，RC串并联正弦振荡电路（文氏桥振荡电路）。由其产生正弦信号，适用于低频振荡,一般用于产生1Hz1MHz的低频信号，便于加负反馈稳幅，容易的到良好的振荡波形，相比于方案1和方案2，所以采用此方案。图3-1.2RC正弦
4、串并联振荡器2. 调压单元方案1：如图3-2.1所示，采用电位器分压加电压跟随器的方式调压。此结构电路简单，又因为后接了电压跟随器，其特点是输入阻抗非常大，输出阻抗非常小，可以提高电路的带负载能力。图3-2.1 电位器后接电压跟随器方案2：如图3-2.2所示，反向比例运算电路。用其作为调压电路会使输出波形产生180度的相位变化，并且后面也要接电压跟随电路。比较两个方案，方案一电路结构简单，使总电路使用的运放少，所以采用方案一。图3-2.2 反向比例运算电路3.功率放大器方案1：如图3-3.1，采用乙类双电源互补对称功率放大电路，该电路管耗小，有利于提高效率，并且解决了普通乙类功率放大器件的半个
5、波形被削掉的失真问题。但是由于没有直流偏执，功率管的iB必须在VBE大于某一个数值时才有显著变化。当输入信号低于这个数值时，负载上则无电流通过，出现一段死区，这种现象成为交越失真。图3-3.1 乙类双电源互补对称功率放大电路方案2：如图3.3-2所示，利用甲乙类互补对称功率放大电路中的两个二极管D1、D2上产生的压降为三极管提供了一个适当的偏压，使之处于微导通状态，从而克服交越失真。所以，本设计采用方案2。图3.3-2甲乙类互补对称功率放大电路方案3：采用功率输出型集成运放，采用此方案可以与调压单元结合，在调压单元中的电压跟随器采用功率输出型集成运放，可以进一步减少电路所使用的元器件数量，从而
6、简化电路。经对比采用方案三。四电路参数计算1.正弦信号振荡电路图4-1 1kHz正弦信号振荡电路跟据图4-1，正弦信号发生器产生的正弦信号的频率=,产生1kHz的正弦信号时我们选用0.01uF的电容，电阻选用16千欧（15千欧加1千欧）的电阻。微弱的噪声信号经过放大，通过正反馈的选频网络，使输出幅度越来越大，最后受电路中非线性元件的限制（这里使用电位器进行调整），使振荡幅度自动地稳定下来，开始时，Av=1+RV1/R3略大于3，达到稳定平衡状态时，Av=3,所以使R3为1千欧，RV1使用5千欧的电位器，开始起振时，使电位器略大于2千欧，然后使电位器为2千欧，从而达到稳定平衡状态。2.调压电路图
7、4-2 调压电路若考虑集成运放的损耗，则正弦波产生器产生的正弦波幅值约为10V,为了使幅值在2V-8V之间连续可调，跟据图4-2，R5为2千欧，R4为2千欧，RV2为6千欧的电位器，当电位器从0调至6千欧时，输出波形的幅值便可以从2V到8V连续可调。五电路系统总图图5-1 系统总图六元件清单表6-1序号品名型号/规格数量备注1集成运放TL0721片TL082OPA5521片OPA5512电阻15K/1/4W2RJ1K/1/4W2RJ2K/1/4W4RJ100/1/41RJ3电容10324电位器5K16K15二极管1N414821N40016电路板电路焊接板17插槽8脚18接插件XH2.54-3
8、P2XH2.54-5P9导线插接线若干焊接线若干七测试结果1测试结果对比表7-1幅值理论值与测试值对比表理论值测试值误差2.00V2.08V4%8.00V8.00V0%表7-2 频率理论值与测试值对比表理论值测试值误差1.000kHz1.027kHz2.7% 图7-1.1 2V测试图 图7-1.2 8V测试图图7-1.3 实际电路图2.误差分析由于实际焊接电路所采用的电阻误差为5%,从测试结果中可以看出误差在可接受围，所以本设计的测试结果与理论设计值相符。八参考文献1、康华光;电子技术基础模拟部分;华中科技大学电子技术课程组编;第六版; ;高等教育;2013.122、建华 雷志勇;电子技术课程设计;中国电力;2012.2
