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多路正弦波产生实验

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一、整体设计

方波三角波发生电路 方波 三角波 方波三角波调整电路 6V方波 3V三角波 滤波分频电路 1kHz正弦波

1kHz、6Vpp 衰减电路 正弦波 3kHz、2Vpp 正弦波 隔离电路 3kHz正弦波

1kHz、6Vpp 正弦波 分频调整电3kHz、2Vpp 路 正弦波

二、方案分析

1、矩形波发生电路

方案一:单运放弛张振荡器电路

方案二:双运放弛张振荡器电路

方案三:555定时器产生方波,经积分器产生三角波

方案二电路简洁,易于调整,且所需元件均有,故选择方案二作为方波、三角波产生电路。

2、滤波分频

方案一:低通滤波器级联高通滤波器。 方案二:有源带通滤波器

选择方案二作为滤波分频电路。 3、衰减器

方案一:T型网络衰减器 方案二:π型网络衰减器

经查资料分析,π型网络较易于调节,故选择方案二。

三、具体电路分析

1、 矩形波发生电路

矩形波发生电路采用双运放弛张振荡器,以获得矩形波和斜率较好的三角波。因为弛张振荡器所产生的矩形波幅度受运放供电电压影响,故采取反向比例放大器与弛张振荡器级联以便调整波形。

仿真电路图:

参数计算:

因为f=R3/α(4R4C1R1)=1000Hz(α是滑动变阻器所接入阻值百分比),三角波幅度是方波的一半,故选择:

R1=5kΩ,R2=10kΩ,R3=100Ω,通过滑动变阻器A微调频率 仿真波形:

2、滤波分频

滤波分频电路采取带通滤波器与反向比例放大器级联方式构成。带通滤波器主要用于调节中心频率与带宽,反向比例放大器用于调节分频后正弦波的输出振幅。

矩形波形发生器所产生的1kHz方波经过带通滤波器分频成1kHz与3kHz正弦波,正弦波经反向比例放大器形成1kHz、6Vpp正弦波与3kHz、2Vpp正弦波。

仿真电路图:

参数计算:

ω0=((1/(CR7))(1/R6+1/A)) ,BW=ω0/Q= 2/(CR7) 仿真波形:

2

½

3、衰减器

衰减器采用π型网络,因为前级电路直接连接衰减器会对波形造成失真,故采用电压跟随器将衰减器与前级网络隔离开。

仿真电路图:

参数计算:

四、电路参数测量

1、方波发生电路参数:

测量方法:将运放两端加正负直流电源12V,通过示波器表笔观察运放输出端波形,查看参数。

电压 频率 电压(反向比例频率(反向比例放大器) (弛张振荡器) (弛张振荡器) 放大器) 方波 三角波 20.8 Vpp 11.6 Vpp 1.020 kHz 1.020 kHz 12 Vpp 6 Vpp 1.020 kHz 1.020 kHz 2、滤波分频电路 测量方法:将滤波器与前级、后级电路断开,分别将1kHz、3kHz正弦波接入滤波器,调节频率,在输出端用示波器表笔观测幅度下降值,下降至0.707倍的最大值其频率范围即为带宽。

1kHz滤波器: 频率903 920 940 960 980 6.8 7.4 8.0 8.4 1000 1020 1040 1060 1080 1100 1110 9.2 8.6 8.2 7.6 6.8 6.2 6.0 (Hz) 峰峰6.0 值(V) 其带宽为:903Hz~1110Hz,共207Hz,中心频率约为1kHz。 3kHz滤波器: 频率2930 2950 2970 2980 2990 3000 3010 3020 3030 3050 3070 3090 (Hz) 峰峰值(V) 3、衰减器 测量方法:将衰减器与前级电路断开,在输入端加入6Vpp、1kHz正弦波,在输出端用示波器表笔测量输出波形峰峰值,计算衰减度。测量输入阻抗时,将输出端短路,用信号发生器输入波形,用示波器表笔在输入端测量波形并读取峰峰值。因信号发生器有50欧姆内阻,依据峰峰值读数可以计算输入阻抗;同理,测量输出阻抗时将输入端短路,在输出端加入波形用示波器表笔观察输出端波形读取峰峰值,计算输出阻抗。

测量结果:

输入阻抗:50Ω;输出阻抗:46欧姆;网络衰减:100倍=40dB

18.8 11.8

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