《信号发生器毕业设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《信号发生器毕业设计.docx（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、信号发生器毕业设计摘要传感器实验时，需为实验设备提供直流电源，同时需为传感器提供各种基本函数信号，主要包括正弦波、方波和三角波信号。电源与信号源的性能将直接关系到实验的效果。本设计的电路系统包括三大模块:电源模块、函数信号发生器模块、输出调节和输出放大模块。论文以传感器实验平台为核心，详细论述了上述三大模块的基本原理和电路设计过程，并且进行了相应电路的仿真，完成了函数信号发生器模块的电路焊接与调试。最后，论文结尾指出了该方案的几点不足之处，并提出了一种引入单片机的改进方案。关键词:电源；函数信号发生器；输出调节；输出放大ABSTRACTWhen carrying on a sensor exp
2、eriment, we must provide direct-current power supply for the test installation, and simultaneously must provide each kind of primary function signal for the sensor, mainly includes the sine wave, the square-wave and the triangular wave signal. The performance of Power source and signal source will d
3、irectly and strongly affects the effect of the experiment.The circuitry system of this design including three big modules: The power source module, the function signal generating device module, the output adjustment and output enlargement module. The paper take the sensor experiment platform as a co
4、re, elaborated the above three big module basic principle and the circuit design process in detail, and has carried on the corresponding electric circuits simulation, and completed the circuitry welding and debugging of the function signal generating device module. Finally, at the end of this paper，
5、this programs several deficiencies is pointed out, and a improvement program that combines single-chip microcomputer with this system is proposed.Key words: Power source; Function generator; Output enlargement; Output adjustment目录第1章绪论 (1)1.1课题选题背景及意义 (1)1.2课题的研究现状与趋势 (1)1.3 论文主要工作及组织结构 (2)第2章基本原理 (
6、3)2.1 直流稳压电源电源 (3)2.1.1直流稳压电源的基本组成 (3)2.1.2 电源变压器 (3)2.1.3整流电路 (3)2.1.4滤波电路 (4)2.1.5稳压电路 (6)2.2 函数信号发生器 (7)2.2.1主体芯片的选取 (7)2.2.2 MAX038详解 (7)2.2.3MAX038的典型应用电路 (12)2.3输出调节与输出放大电路 (13)第3章电路设计 (15)3.1 电源模块 (15)3.1.1 三端可调式集成稳压器LM317、LM337介绍 (15)3.1.2电源模块电路 (16)3.2函数信号发生器模块 (17)3.3输出调节与输出放大模块 (18)3.3.1
7、AD544与BUF634介绍 (18)3.3.2 输出调节与输出放大模块电路 (19)第4章电路仿真 (20)4.1 电源模块仿真 (20)4.1.1仿真电路图 (20)4.1.2仿真波形图与分析 (20)4.2函数信号发生器模块仿真 (23)4.2.1仿真电路图 (23)4.2.2 仿真波形图与分析 (23)4.3输出调节与输出放大模块仿真 (24)4.3.1仿真电路图 (24)4.3.2仿真波形图与分析 (24)第5章信号发生器模块电路的焊接与调试 (27)5.1电路焊接 (27)5.2电路调试 (27)5.2.1输出信号调试 (27)5.2.2波形选择调试 (28)5.2.3 频率调节调
8、试 (28)5.3调试结果分析 (29)第6章总结与展望 (30)6.1 总结 (30)6.1.1 系统整体电路 (30)6.1.2 系统功能 (30)6.1.3结论 (31)6.2展望 (31)参考文献 (33)致谢 . 错误！未定义书签。附录A 系统整体电路图 . (34)附录B 电路调试现场 (35)附录C 频率调节 (35)第1章绪论1.1课题选题背景及意义自从人类有了电之后，各行各业都因为有了电而飞速发展，直至今日，电已经在我们的日常生活中不可或缺。变电站输送给我们用户的是380/220V交流电，而传感器实验中必须用到小功率直流电源为实验设备及传感器供电。所以，如何将380/220V
9、高压变成较小的直流电压，是我们做传感器实验前必须首先解决的问题。近几年，小电源的市场已经扩大，技术也慢慢趋于成熟，小功率直流稳压电源的性能也逐渐提高。在传感器等实验中，信号源更是必不可少的重要组成部分之一。在分析一个传感器时，常常需要了解输出信号频率及振幅与输入信号频率及振幅之间的关系。这样，在进行上述过程的硬件或软件的模拟实验时就需要人为地产生各种模仿的信号，系统在这些模仿的信号的激励下产生各种反应。因此，信号源让我们能够方便的进行传感器电路分析、调试，了解输入输出关系，并最终的到理想的结果。传感器电源及信号源的性能将直接影响到传感器实验的效果，是整个实验中非常重要的一环。1.2课题的研究现
10、状与趋势在电子设备系统中，直流电源是必不可少的、非常重要的一部分。目前最常用的直流电源原理是利用半导体二极管的单向导电作用，将市电220V50HZ的交流电变为单方向流动的脉动电压，经过电源滤波器滤掉其中的脉动成分，使之成为较为平滑的直流电压，再经稳压电路稳压（或稳流电路稳流）输出较为稳定的直流电压（或直流电流）。随着集成技术的发展，电路中集成芯片的应用越来越广，基于微机控制的高性能数控直流电源也成为直流电源发展趋势。基本信号源主的主体部分是函数信号发生器，能够产生正弦波、三角波以及方波，并且其占空比和频率均是可调的。早期的信号源是用分立元件组成的函数发生器，通常是单函数发生器且频率不高，其工作
11、很不稳定，不易调试。随着集成电路的发展，信号发生器开始由晶体管、运放IC等通用器件制作，更多的则是用专门的函数信号发生器IC产生。目前的函数信号发生器IC，大多使用L8038、BA205、XR2207/2209等，它们的功能较少，精度不高，频率上限只有300kHz，无法产生更高频率的信号，调节方式也不够灵活，频率和占空比不能独立调节，二者互相影响。此外，这些芯片的拓展功能较少，无法满足高频精密信号源的要求，给实际应用带来了很多不便。另外，利用专用直接数字合成芯片的函数发生器虽然能产生任意波形并达到很高的频率，但成本较高，不能满足大众要求。鉴于此，美国MAXIM(马克西姆)公司开发了新一代函数信
12、号发生IC MAX038，它克服了上述芯片的缺点，能产生多种波形，达到较高的频率，易于调试。而且在精度上能够达到很高的技术指标，这是上述芯片望尘莫及。MAX038具有频率高、精度好、功能齐全、外围电路简单、使用方便灵活等优点。因此，它被称为高频精密函数信号发生器IC。同时，在锁相环、压控振荡器、频率合成器、脉宽调制器等电路的设计上，MAX038都是优选的器件。1.3 论文主要工作及组织结构论文主要从传感器实验平台出发，对传感器电源和基本信号源进行设计、研制。主要包括三个模块的电路设计，即电源模块、函数信号发生器模块和输出调节和输出放大模块。设计完成后，利用Protel DXP、Multisim
13、软件进行电路的仿真，最后完成函数信号发生器模块的电路焊接与调试。论文主要内容：第1章为绪论，介绍本课题的选题背景和意义、研究现状和发展趋势。第2章为基本原理，主要论述本课题涉及到的各部分基本电路的原理，同时详细介绍主体芯片MAX038。第3章为电路设计，详细论述电源模块、函数信号发生器模块、输出调节和输出放大模块的电路设计思路与设计过程。第4章为电路仿真，对各模块电路进行仿真并给出仿真结果。第5章为函数信号发生器模块的电路焊接与调试，给出调试过程与调试结果。第6章为总结与展望，对本设计进行总结与展望。第2章 基本原理2.1 直流稳压电源电源2.1.1 直流稳压电源的基本组成小功率稳压电源由电源
14、变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成，如图2.1所示。 + 电源 + 整 流 + 滤 波 + 稳 压 + u 1 u 2 u 3 u 4 u 5 _ 变压器 _ 电 路 _ 电 路 _ 电 路 _（a ）稳压电源的组成框图u u u 3 （b ）整流与稳压过程图2.1 稳压电源的组成框图及整流与稳压过程2.1.2 电源变压器电源变压器的作用是将来自电网的220V 交流电压u 1变换为整流电路所需要的交流电压u 2。电源变压器的效率为： （2.1） 其中：P 2是变压器副边的功率，P 1是变压器原边的功率。一般小型变压器的效率如表1所示：因此，当算出了副边功率P 2后，就可以根据上表
15、算出原边功率P 1。2.1.3 整流电路整流电路是用整流元件的单向导电性，将交流电压V 2整流为单方向的脉动电12P P =压的电路。常用的整流电路包括单相半波整流电路、单相全波整流电路、单相桥式整流电路以及倍压整流电路等。这里我们选用最常用的单相桥式整流电路，其电路原理如图2.2所示。图2.2整流电路图中，四只二极管接成电桥的形式，故为桥式整流电路。次级电压V2作用在桥式整流电路的输入端。在V2的作用下，整流电路的工作过程为：（假设二极管为理想二极管）在V2的正半周，D1、D3导通，D2、D4截止，负载电流i L=i D1=i D3并在R L两端产生半个周期的电压；在V2的负半周，D1、D3截止，D2、D4导通，负载电流i L=i D2=i D4,且通过R L电流的方向与i D1（或i D3）相同，它们产生另外半个周期的电压。在桥式整流电路中，R L两端的电压波形与全波整流电路完全相同。可见，桥式整流电路无需采用具有中心抽头的变压器仍能达到全波整流的目的。在桥式整流电路中，每个二极管的反向偏压的最大值为2V2。该电路主要缺点是二极管用得比较
