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1、 课程设计说明书 正弦波发生器沈 阳 大 学 课程设计说明书 NO.1一、课程设计的目的(1)电子技术基础 2-1 课程设计是学习理论课程之后的实践教学环节。目的是通过解决比较简单的实际问题巩固和加深在电子技术基础 2-1（模拟电子技术基础） 课程中所学的理论知识和实验技能。训练学生综合运用学过的电子技术基础知识，在教师指导下完成查找资料，选择、论证方案，设计电路，安装调试，分析结果，撰写报告等工作。使学生初步掌握模拟电子电路设计的一般方法步骤，通过理论联系实际提高和培养学生分析、解决实际问题的能力和创新能力，为后续课程的学习、毕业设计和毕业后的工作打下一定的基础。(2)进行基本技能的训练，对
2、计算、制图、运用设计资料（如手册、图册、技术标准、规范等）以及进行经验估算等机械设计方面的基本技能得到一次综合训练，提高技能水平。 掌握桥式 RC 正弦波振荡器的电路构成及工作原理。 熟悉正弦波振荡器的调整、测试方法。(3)进行机械设计基本技能的训练：例如计算、绘图、查阅资料和手册、运用标准和规范，进行计算机辅助设计和绘图的训练。 培养运用现代设计方法解决工程问题的能力。学习机械设计的一般方法、步骤，掌握机械设计的一般规律。 通过课程设计实践，树立正确的设计思想，培养综合运用机械设计课程和其他先修课程的理论与生产实际知识来分析和解决机械设计问题的能力。 使理论和实际结合起来，使这些知识得到进一
3、步巩固、加深和拓展 , 培养运用现代设计方法解决工程问题的能力。 沈 阳 大 学 课程设计说明书 NO.21. 设计方案论证11 概述：正弦波发生电路的用途：正弦波发生电路常常作为信号源被广泛应用于无线电通信以及自动测量和自动 控制等系统中。电子技术实验中经常使用的低频信号发生器就是一种正弦波振荡电路。大功率正弦波振荡电路还可以直接为工业生产提供能源，例如高频加热炉的高频电源。此外，如超声波探伤、无线电和广播电视信号的发送和接收等，都离不开正弦波振荡电路。：正弦波发生电路的特点：利用自激振荡现象，产生高频和低频的正弦波信号。正弦波振荡电路具有以下四个组成部分：1放大电路：放大自激信号2反馈网络
4、：引起正反馈，满足相位条件3选频网络：确定 f0，保证电路产生正弦波振荡4稳幅环节：使电路从起振过度到稳定振荡：常用的实现方式：实现电路产生正弦波振荡时，可首先利用瞬时极性法判断电路是否满足相位平 衡条件。如果在满足相位平衡条件的某一特定频率 f0下，能同时满足幅度平衡条件，则电路能够产生正弦波振荡。而且，该特定频率 f0即是 RC 串并联网络振荡电路的振荡频率 f0=1/2RC，并由幅度平衡条件可以得到起振条件为|A|3，已知同比例 运算电路输出电压之间的比例系数为 1+RF/R,为了达到 1+RF/R3 负反馈支路的参数应该满足 RF2R。当电路接成正反馈时，产生正弦波振荡的条件为：AF=
5、1；当电路接成负反馈时，产生自激振荡的条件为：AF=1。沈 阳 大 学课程设计说明书 NO.3 12 设计方案选择由于正反馈和负反馈产生自激振荡的差别的根本原因在于两种情况下反馈的极性不同。在放大电路中，为了改善性能，引入的是负反馈，而在振荡电路中的目的是要产生正弦波振荡，因此将 RC 选频网络反馈接成正反馈。而在电路中又由Rf、Rw 及 R4 引入了一个电压串联负反馈，其作用是可以提高电压放大倍数的稳定性，改善振荡电路的输出波形，而且进一步提高提高放大电路的输入电阻，降低输出电阻，从而减小了放大电路对 RC 串并联网络选频特性的影响，提高了振荡电路的带负载能力。同时，改变电阻 RF 或 R3
6、 阻值大小可以调节深度负反馈的深度。因此可利用瞬时极性法判断电路能否产生正弦波振荡。并将反馈接成正反馈，此时，产生振荡的条件是 Uf=Ui，即 AF=1。利用 Multisim 画出不带参数的原理图图 1 RC串并联网络振荡电路波原理图 沈 阳 大 学 课程设计说明书 NO.41.4 选定元件列表 1 RC串并联网络振荡电路无参元件列表名 称 标 号 参数（型号） 数 量R1 1 个R2 1 个R3 1 个RF 1 个电 阻Rw 1 个电 容 C1、C2 2 个集成运放 A 1 个D1 1 个稳压管D2 1 个1.3 设计方案论证图中的电路中由 Rf、Rw 及 R3 引入了一个电压串联负反馈，
7、不仅可以提高电压放大倍数的稳定性，改善振荡电路的输出波形，而且进一步提高提高放大电路的输入电阻，降低输出电阻，从而减小了放大电路对 RC 串并联网络选频特性的影响，提高了振荡电路的带负载能力。同时，改变电阻 RF 或 R3 阻值大小可以调节深度负反馈的深度。其中集成运放 A 作为放大电路，RC 串并联网络是选频网络，而且，当 f=f0 时，它是一个 接成正反馈的反馈网络。另外，R 和 Rw 及 R3 支路引入一个负反馈。RCF桥式振荡电路由 RC 串并联选频网络和同相放大电路组成，如原理图所示。图中 RC 选频网络形成正反馈，并由它决定振荡频率 f ，R ,和 Rw 及 R3 形成负反馈回路，
8、由他0F们决定起振的幅值条件和调节波形的失真程度与稳幅控制。沈 阳 大 学 课程设计说明书 NO.52. 单元电路设计2.1 RC 串并联网络电路 (图 2 )RC 桥式振荡电路所产生的振荡频率 F0 可由电阻 R 和电容 C 确定，f =0RC21为了使选频网路的选频特性尽量不受集成运算放大器的输入电阻 Ri 和输出电阻R0 的影响，电阻 R 满足下列关系式：RiR R 0一般集成运算放大器的输入电阻 Ri 约为几百千欧以上，而输出电阻 R 仅为几百0欧以下。根据 RC 桥式振荡电路的起振的振幅条件，电阻，R R 和 Rw 应由式12Af=1+ 3 确定，因此得 RF2R通常取 RF=(2.
9、1-2.5)R这样既能保证起振也不能使/F波形严重失真。此外，为了减小输入失调电流和漂移的影响，电路还应该满足直流平衡条件，即：R=R /R电路中稳幅环节由两只正反向并联的二极管 D1，D2 和电阻 Rw 并联组成，利用二级管正向动态电阻的非线性以实现稳幅，为了减小因二极管特性的非线性而引起的波形失真，在二极管两端并联小电阻 Rw，这是一种最简单易行的稳幅电路。在选取稳幅元件时，稳幅二极管 D1，D2 应选用特性一致的硅管。R 的取值不2能过大（过大对削弱波形失真不利） ，也不能过小（过小稳幅效果差） ，通常 R 取2（37）K 即可。图 2 RC串并联网络振荡电路沈 阳 大 学 课程设计说明
10、书 NO.63. 原理图3.1 完整的原理图(见图 3)用 Multisim 软件绘制的仿真原理图 A7413247651R36kOhm RF12kOhm R15kOhm R25kOhm C10.006uF C20.006uF XSC1A BGTRwKey = A 4kOhm 50%VCC15VVEE-15VD1 D2图 3 RC串并联网络振荡电路波原理图3.2 单元设计电路元件列表：（表二）表二：名 称 标 号 参数（型号） 数 量R1 1 个R2 1 个Rf 1 个电 阻R 1 个集成运放 A 1 个电容 C1，C2 2 个沈 阳 大 学 课程设计说明书 NO.7 3.3 元件选择计算过程
11、设 R = R +Rw 由电路的振荡频率Ff = = 1014Hz0C21610.50振荡的幅度平衡条件为|AF|1，已知当 f=f0 时，|F|=1/3，由此求得振荡电路的起振条件为|Au|3，已知同比例运算电路输出电压与输入电压之间的比例系数为：1+ ,为了达到 1+ 3，负反馈支路的参数应满足关系 R 2R4 即：RFF F|Au|= =1+ =1+13/5=3.63 、负反馈系数 F= =0.33 i0U 3RF3.4 选定元件列表 表 3 元件列表元 件 名 称 标号 参数型号 数 量 说明集成运算放大器UALM324N 1 放大信号R1、R2 3.5KR3 5KRf、 10K1Rf
12、、 Rw 及 R3 构成电压串联负反馈电 阻Rw 3K 1调节电容充放电时间稳 压 管 D1、D2 1N5233B 限制输出电压C1 0.04uf 1 个电 容C2 0.04uf 1 个与 R3 和R2 构成反馈回路沈 阳 大 学 课程设计说明书 NO.84. 仿真分析方案4.1 仿真分析原理图A7413247651R36kOhm RF12kOhm R15kOhm R25kOhm C10.006uF C20.006uF XSC1A BGTRwKey = A 4kOhm 50%VCC15VVEE-15VD1 D24.2 仿真分析方案采用 Mutisim7.0 对正弦波发生器的输出正弦波进行仿真，当滑动变阻器的阻值输入为 60%时，|AF|1，已知当 f=f0 时，|F|=1/3，由此求得振荡电路的起振条件为|Au|3，已知同比例运算电路输出电压与输入电压之间的比例系数为：1+ ,为3RF了达到 1+ 3，负反馈支路的参数应满足关系 R 2R4 即：F F|Au|= =1+ =1+13/5=3.63 、负反馈系数 F= =0.33 根据 RC 桥式振荡i0U 3RF电路的起振的振幅条件，电阻，R R 和 Rw 应由式 Af=1+ 3 确定，因此得12 /FRF2R通常取 RF=(2.1-2.5)R这样既能保证起振也不能使波形严重失真。 沈 阳 大 学 课程设计说明书 NO.9nt
