RC电容震荡器电路专业课程设计.docx
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1、摘 要此次课程设计目标是设计一个RC电容振荡电路。RC振荡电路由放大电路和选频网络两部分组成,施加正反馈就产生振荡,振荡频率由RC网络频率特征决定。它起振条件为:Rf2R1,振荡频率为:fo=1/2RC。运算放大器选择LM741CN,采取非线性元件来自动调整反馈强弱以维持输出电压恒定,进而达成自动稳幅目标,这么便能够确保输出幅度为2Vp-p;而频率范围确实定是依据式fo=1/2RC和题目给出频率范围来确定电阻R或电容C值,进而使其满足题目标要求。关键词:RC振荡电路、振荡频率、输出幅度目 录1设计任务与要求11.1课程设计的目的11.2 课程设计的任务与要求11.3 课程设计的技术指标12 电
2、路原理及分析22.1电路组成22.2正弦波振荡电路的基本工作原理32.2.1产生正弦振荡的条件32.2.2正弦波振荡=电路的组成判断及分类32.2.3判断电路是否振荡的方法32.2.4正弦波振荡电路的检验42.3 振荡电路中的负反馈42.4 RC串并联网络的选频特性43、设计方案与比较73.1RC移相振荡电路73.2RC串并联网络的文氏电桥振荡电路73.3双T选频网络振荡电路74 参数计算及器件选择84.1 器件的选择84.2理论数据处理84.3实验数据处理84.4 理论数据与实验数据的对比84.5 误差分析85 仿真与调试95.1仿真软件Multisim 11.095.2电路的仿真115.3
3、仿真电路的调试和结果116 实物图137 结论和心得总结14致谢16参考文献17附录181设计任务和要求1.1课程设计目标 1. 掌握由集成运算放大器组成RC正弦波振荡电路工作原理和电路结构。2. 掌握RC桥式正弦波振荡电路仿真调测。3. 深入掌握用双踪示波器使用方法。4. 掌握常见元器件识别和测试。5. 熟悉常见仪表。6. 掌握电路板焊接,和元件在电路板上插法。1.2 课程设计任务和要求 1设计一个f0=1.6KHzRC正弦波振荡电路。2对设计电路进行仿真。3根据完成仿真电路进行实物焊接。4焊接后电路板在示波器上进行检测。5进行课程设计总结。1.3 课程设计技术指标 1 要求输出波形:正弦波
4、。2输出频率: 1.6 KHz。2 电路原理及分析此次课程设计关键是是设计一个RC正弦波振荡器,电路图以下:2.1电路组成(1)放大电路 含有一定电压放大倍数其作用是对选择出来某一频率信号进行放大。依据电路需要可采取单级放大电路或多级放大电路。(2)反馈网络 是反馈信号所经过电路,其作用是将输出信号反馈到输入端,引入自激振荡所需反馈,通常反馈网络由线性元件R.L和C按需要组成。(3)选频网络 含有选频功效,其作用是选出指定频率信号,方便使正弦波振荡电路实现单一频率振荡。选频网络分为LC选频网络和RC选频网络。使用LC选频网络正弦波振荡电路,称为LC振荡电路;使用RC选频网络正弦波振荡电路,称为
5、RC振荡电路。选频网络能够设置在放大电路中,也能够设置在反馈网络中。(4)稳幅步骤 含有稳定输出信号幅值作用,方便使电路达成等幅振荡,所以稳幅步骤是正弦波振荡电路关键组成部分。2.2正弦波振荡电路基础工作原理2.2.1产生正弦振荡条件 正弦波产生电路目标就是使电路产生一定频率和幅度正弦波,通常在放大电路中引入正反馈,并发明条件,使其产生稳定可靠振荡。正弦波产生电路基础结构是:引入正反馈反馈网络和放大电路。其中:接入正反馈是产生振荡首要条件,它又被称为相位条件;产生振荡必需满足幅度条件;要确保输出波形为单一频率正弦波,必需含有选频特征;同时它还应含有稳幅特征。所以,正弦波产生电路通常包含:放大电
6、路、反馈网络、选频网络、稳幅电路部分。2.2.2正弦波振荡=电路组成判定及分类(1)放大电路:确保电路能够有从起振到动态平衡过程,电路取得一定幅值输出值,实现自由控制。(2)选频网络:确定电路振荡频率,是电路产生单一频率振荡,即确保电路产生正弦波振荡。(3)正反馈网络:引入正反馈,使放大电路输入信号等于其反馈信号。(4)稳幅步骤:也就是非线性步骤,作用是输出信号幅值稳定。 2.2.3判定电路是否振荡方法(1) 是否满足相位条件,即电路是否正反馈,只有满足相位条件才可能产生振荡;(2) 放大电路结构是否合理,有没有放大能力,静态工作是否适宜;(3) 是否满足幅度条件。2.2.4正弦波振荡电路检验
7、(1) |AF|1, 则电路能够振荡,不过会出现显著非线性失真,需要加强穏幅步骤作用; (3) |AF|=1, 则电路能够振荡。振荡电路在起振过程中,要求|AF|1, 这么才能确保振荡信号幅度不停加大。而在起振过程完成后,必需使|AF|=1,电路能够维持振荡。2.3 振荡电路中负反馈依据以上分析可知,RC串并联网络振荡电路中,只要达成|A|3,即可满足正弦波振荡起振条件。但|A|值又不能太大,不然振荡太强,将超出放大电路线性区而产生严重失真。放大电路中引入了较深电压串联负反馈,它作用不仅能够提升放大倍数稳定性,改善振荡电路输出波形,而且能够深入提升放大电路输入电阻,降低输出电阻,从而减小了放大
8、电路对RC串并联网络选频特征影响,提升了振荡电路带负载能力。所以,振荡电路振荡频率即为RC串并联网络f0=1/2RC,调整R和C就能够改变振荡频率。改变电阻RF或R阻值大小能够调整负反馈深度。RF愈小,则负反馈系数F= R/( R+ RF )愈大,负反馈深度愈深,放大电路电压放大倍数愈小;反之,RF愈大,则负反馈系数F愈小,即负反馈深度愈弱,放大电路电压放大倍数愈大。假如电压放大倍数太大,则可能输出幅度太大,是振荡波形产生显著非线性失真,应调整RF和R阻值,使振荡电路产生稳定而失真较小正弦波信号。2.4 RC串并联网络选频特征假设U频率能够调整。当信号频率很低时,对于串联支路来说,有1/(C1
9、)R1, 对于并联支路来说,有1/(C2)R2。这时,Uf比U超前某一角度,这一角度小于90 。当信号频率很高时,对于串联支路来说,有1/(C1)R1, 对于并联支路来说,有1/(C2)Ri。振荡频率f0=1/(26RC);起振条件是基础放大电路A电压放大倍数|A|29;电路特点是结构简单,但选频作用差,振幅不稳,频率调整不便,频率范围是几赫兹到十几千赫兹,通常见于频率固定且稳定性要求不高场所。3.2RC串并联网络文氏电桥振荡电路RC串并联网络振荡电路原理,电路振荡频率f0=1/(2RC);起振条件是|A|3;电路特点是:能连续改变振荡频率,便于加负反馈稳幅,振荡波形稳定不失真。3.3双T选频
10、网络振荡电路双T选频网络振荡器原理,电路振荡频率是f0=1/5RC;起振条件是RR/2,|A|1;电路特点:选频特征好,调频比较困难,适于产生单一频率振荡。4 参数计算及器件选择4.1 器件选择购置多种元件中,选出适宜方便制作电路各个元件R1=R2=R3=R4=3K ,Rw=0,10K ,50%C1=C2=33nf ,集成运算放大器一个,二极管两个4.2理论数据处理由f0=1/(2RC)得 f0 =1/(2300033(-9))=1607.6Hz则产生频率为1607.6Hz正弦波4.3试验数据处理仿真得到数据为1.60KHz4.4 理论数据和试验数据对比 理论数据和实际数据很靠近不过并不相同4
11、.5 误差分析 1.电阻值存在轻微误差。2.示波器可能使用比较久了,波形会有误差。3.电路中电容存在轻微误差。4.导线之间相互影响。5.外界噪声,温度等原因影响。5 仿真和调试5.1仿真软件Multisim 11.0NI Multisim软件是一个专门用于电子电路仿真和设计EDA工具软件。作为 Windows下运行个人桌面电子设计工具,NI Multisim是一个完整集成化设计环境。NI Multisim计算机仿真和虚拟仪器技术能够很好地处理理论教学和实际动手试验相脱节这一问题。学员能够很方便地把刚刚学到理论知识用计算机仿真真实再现出来,而且能够用虚拟仪器技术发明出真正属于自己仪表。NI Mu
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