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1、电子系统设计课程设计报告设计测试正弦波的幅度和频率一、设计任务与要求 输出波形频率范围为10Hz10MHz 正弦波幅值为10mV10V二、方案设计与论证波形产生电路的关键部分是振荡器 而设计振荡器电路的关键是选择有源器件，确定振 荡器电路的形式以及确定元件参数值等。具体设计可参考下面方案。文氏桥式振荡器即RC串-并联正弦波振荡器，产生正弦波输出，其主要特点是采用RC 串-并联网络作为选频和反馈网络，其振荡频率=，改变RC的数值，可得到不同频率的正弦波信号输出。用集成运放构成电压比较器将正弦波信号变换成方波信号输出。 再通过JK触发器进行分频，从而测量频率。如下图：RC正弦波 振荡电路JK触发器
2、 分频电路三、单元电路设计与参数计算1.正弦波产生部分用文氏桥式电路，电路由放大电路、选频网络、正反馈网络和稳幅环节四个部分组成。放大电路应具有尽可能大的输入电阻和尽可能小的输出电阻以减少放大电路对选频特 性的影响，振荡频率几乎仅决定于选频网络，因此通常选用引入电压串联负反馈的放大电路。正反馈网络的反馈电压Uf是同相比例运算电路的输入电压，因而要把同相比例运算电路作 为整体看成电路放大电路，它的比例系数是电压放大倍数，振荡产生正弦波频率 f0_口根据振荡的幅值平衡条件IAFI1，当f=f0时，IFI=l/3，故振荡电路的起振条件为Au=l+Rf/Rl3，Rf2Rl 口口在RF回路中串联二个并联
3、的二极管也可以自动稳幅。正弦波电路参数设计：由于RC桥式振荡的振荡频率是由RC网络决定的，因此选择RC的 值时，应把已知的振荡频率作为主要依据。根据已知条件 由f0=，可以计算电容的值，实际应用时要选择稳定性好的电阻和电容。R1和Rf的值可以由起振条件来确定，通 常取这样可以保证起振又不会使输出波形严重失真。因为敌21R10_10MHz得o.085R84.K(r=R5=R6 2R1,取Rf=2.1R1,由R=R1Rf,利用这两个条件可以算出R1的值为 0.125R1124.8 则Rf应为0.263RfminUol 时，Uo=-Uz.选 Uz=6.2V 的稳压管.（Uol 为正弦 波产生电路的输
4、出）3.分频电路部分VCCHZ SETHLSET -采用了 JK触发器，以前一个触发器的Q输出作为下一个触发器的J、K端的输入。时钟信 号由方波输出端提供。以上电路完成了方波的4分频。四、总原理图JK IFFJK FFJK FFJK FF五、性能测试与分析1. 仿真波形唆 Oscilloscope-XSCl正弦波仿真波形方波仿真波形T1 +$Time93.208 ms93.234 msChannel_A1.221V -1.215 VChannel_B -4.885 V 7.181VChannel_CChannel_DRE”EiSE! |SaveT2-T125.763 us-2.436 V12.
5、066 VGND PChannel_A-TriggerEdgeh 丄|ExtrTimebaseScale (20 us/Div X position |o|y/TSale 丽丽Y positionc ac | o |dc -1r rLevelfo| VBing, | Nor, | Auto |Nune正弦波转换成方波仿真波形滲 Oscilloscope-XSClzizT1T2T2-H+TimeChannel_AChannel_BChannel_CChannel_D19.951ms-1.167 V7.WV5.000 V20.072 ms1.284 V-6.727 V5.000 V121.017
6、us2.452 V-14.171V0.000 VRE”EiSE! |SaveriGND PChannel_A-TriggerEdgeh 丄|Extr-TimebaseScale (20 us/Div X position |o|Y/TSale 丽丽Y positioncAC | o |dc - | 忖 F F 厂Levelfo| VBing, | Nor, | Auto |Nune分频电路仿真波形2数据处理和误差计算波形产生1 理论值为64kHZ.但实际输出正弦波频率60.2kHZ.2 正弦波幅值为1.2V.3通过分频后实际输出频率为15.2kHZ.误差分析：1. 参数设计不够精确。2. 所选可调电阻的调节范围太大，调节不够精确。3调试没能很精确,产生的波形还有细微的失真现象。4选用的实验元件存在系统偏差。5. 选用的实验元件受温度的影响，实验时间过长导致的误差产生。6. 集成运放不是理想运放，其运放性能指标对运算误差有影响。七、结论与心得通过该实验，我对RC振荡电路、过零比较器有了更进一步的了解，将课本上所学的抽 象的理论知识运用于实验中，虽然仿真结果并不是那么理想，但加强了我的动手能力。我觉 得这是我很大的收获。
