1、課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名： 專業(yè)班級： 指導(dǎo)老師： 劉辛 工作單位：武漢理工大學(xué)理學(xué)院 題目：正弦波振蕩電路設(shè)計初始條件：直流可調(diào)穩(wěn)壓電源一臺、示波器一臺、萬用表一塊、面包板一塊、元器件若干、剪刀、鑷子等必備工具要求完成的主要任務(wù)：（包括課程設(shè)計工作量及其技術(shù)要求以及說明書撰寫等具體要求）1、 技術(shù)要求：設(shè)計一個正弦波振蕩電路，使它能輸出頻率一定的正弦波信號，振蕩頻率測量值與理論值的相對誤差小于±5%，電源電壓變化±1V時，振幅基本穩(wěn)定，振蕩波形對稱，無明顯非線性失真。2、 主要任務(wù)：（一）設(shè)計方案（1） 按照技術(shù)要求，提出自己的設(shè)計方案（多種）并進行比較；（2） 以模擬器件

2、電路為主，設(shè)計一個正弦波振蕩電路（實現(xiàn)方案）；（3） 依據(jù)設(shè)計方案，進行預(yù)答辯；（二）實現(xiàn)方案（4） 根據(jù)設(shè)計的實現(xiàn)方案，畫出電路邏輯圖和裝配圖；（5） 查閱資料，確定所需各元器件型號和參數(shù)；（6） 在面包板上組裝電路；（7） 自擬調(diào)整測試方法，并調(diào)試電路使其達到設(shè)計指標要求；（8） 撰寫設(shè)計說明書，進行答辯。3、 撰寫課程設(shè)計說明書：封面：題目，學(xué)院，專業(yè)，班級，姓名，學(xué)號，指導(dǎo)教師，日期任務(wù)書目錄（自動生成）正文：1、技術(shù)指標；2、設(shè)計方案及其比較；3、實現(xiàn)方案；4、調(diào)試過程及結(jié)論；5、心得體會；6、參考文獻成績評定表時間安排：課程設(shè)計時間：17周18周17周：明確任務(wù)，查閱資料，提出不同

3、的設(shè)計方案（包括實現(xiàn)方案）并答辯；18周：按照實現(xiàn)方案進行電路布線并調(diào)試通過；撰寫課程設(shè)計說明書。指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日系主任（或負責(zé)老師）簽名： 年 月 日正弦波振蕩電路1.技術(shù)指標1.1初始條件直流可調(diào)穩(wěn)壓電源一臺、示波器一臺、萬用表一塊、面包板一塊、元器件若干、剪刀、鑷子等必備工具。1.2技術(shù)要求設(shè)計一個正弦波振蕩電路，使它能輸出頻率一定的正弦波信號，振蕩頻率測量值與理論值的相對誤差小于±5%，電源電壓變化±1V時，振幅基本穩(wěn)定，振蕩波形對稱，無明顯非線性失真。1.3正弦波振蕩電路原理正弦波振蕩電路是一個沒有輸入信號，依靠自激振蕩產(chǎn)生正弦波輸出信號的電路。正弦波振

4、蕩電路也稱為正弦波振蕩器，其實質(zhì)是放大器引正反饋的結(jié)果。正弦波振蕩電路一般由放大電路、選頻網(wǎng)絡(luò)、正反饋電路、穩(wěn)幅環(huán)節(jié)四部分組成。選頻網(wǎng)絡(luò)通常不是獨立存在，有時和正反饋網(wǎng)絡(luò)合二為一，有時和放大電路合二為一。其基本原理如下：在直流電源閉合的瞬間，頻率豐富的干擾信號串入振蕩電路的輸入端，經(jīng)過放大后出現(xiàn)在電路的輸出端，但是由于幅值很小而頻率又雜，不是所要求的信號。此信號再經(jīng)過選頻及正反饋網(wǎng)絡(luò)把某一頻率信號篩選出來（而其他信號被抑制），再送回放大電路的輸入端，整個電路的回路增益應(yīng)略大于1，這樣不斷循環(huán)放大，得到失真的輸出信號，最后經(jīng)穩(wěn)幅環(huán)節(jié)可輸出一個頻率固定、幅值穩(wěn)定的正弦波信號。總的來說，正弦波振蕩電

5、路大致作用過程如圖1所示： 穩(wěn)幅環(huán)節(jié)選頻及正反饋網(wǎng)絡(luò)放大器 干擾信號 正弦波信號 圖1 正弦波振蕩電路作用過程2.設(shè)計方案及其比較正弦波振蕩電路的類型根據(jù)選頻網(wǎng)絡(luò)的組成元件可大致分為RC正弦波振蕩電路、LC正弦波振蕩電路、石英晶體正弦波振蕩電路三種。其中RC正弦波振蕩電路一般用來產(chǎn)生1Hz到1MHz范圍內(nèi)的低頻信號，而LC和石英晶體正弦波振蕩電路則一般用來產(chǎn)生1MHz以上的高頻信號。對于產(chǎn)生高頻信號的LC正弦波振蕩電路，主要有變壓器耦合式LC振蕩器和三點式LC振蕩器兩大類。其中變壓器耦合式LC振蕩器又可分為共發(fā)射極LC振蕩器和共基極LC振蕩器；而三點式LC振蕩器又可分為電感三點式LC振蕩器和電

6、容三點式LC振蕩器。而對于產(chǎn)生低頻信號的RC正弦波振蕩電路，主要有RC文氏橋振蕩電路和雙T型RC振蕩電路兩類。2.1方案一電感三點式振蕩器圖2 電感三點式振蕩器電路 圖 3 交流通路相位條件：如圖2所示，當線圈L1上端電位為“+”時，L2下端點位為“-”，此時L1與L2公共端電位低于L1上端電位而高于L2下端電位，即Vf與Vo反相，經(jīng)過倒相放大后，形成正反饋，既滿足相位條件。振幅條件：適當選擇L2和L1的比值，使AvF>1，滿足振幅條件，即電路可以振蕩。由于反饋電壓Vf取自L2兩端，故改變線圈抽頭位置，可調(diào)節(jié)振蕩器的輸出幅度。L2越大，反饋越強，振蕩輸出越大，反之，L2越小，反饋越小，不

7、易起振。電路振蕩頻率為其中M是L1與L2之間的互感系數(shù)。2.2方案二電容三點式振蕩器圖 4 電容三點式振蕩器電路圖 5 交流通路相位條件：當線圈1端電位為“+”時，3端電位為“-”，此電壓經(jīng)C1和C2分壓后，2端電位低于1端而高于3端，即Vf與Vo反相，經(jīng)V倒相放大后，使1端獲得“+”電位，形成正反饋，滿足相位條件。振幅條件：適當選擇C1和C2的數(shù)值，使電路具有足夠大的放大倍數(shù)，即可產(chǎn)生振蕩，電路振蕩頻率為其中為串聯(lián)電容。2.3方案比較（1）對于電感三點式振蕩器優(yōu)點：工作頻率范圍為幾百kHz到幾MHz。 缺點：反饋信號取自于L2，其對f0的高次諧波的阻抗較大，因而引起振蕩回路的諧波分量增大，使

8、輸出波形不理想，即波形失真較大。（2）對于電容三點式振蕩器優(yōu)點：輸出波形好，電路的頻率穩(wěn)定度高，工作頻率可高達幾十MHz到幾百MH的高頻波段范圍。缺點：調(diào)節(jié)不方便。3.實現(xiàn)方案圖6 RC文氏橋振蕩電路原理圖3.1原理與說明如圖6所示，RC串并聯(lián)構(gòu)成選頻網(wǎng)絡(luò)，其中R1與R2阻值相等，均為10k，C1與C2容值相等，均為0.033uf,Rp和R3構(gòu)成反饋網(wǎng)絡(luò)，R3阻值取15k,R4、D1、D2構(gòu)成穩(wěn)幅電路，R4阻值取15k,調(diào)節(jié)Rp可改變反饋系數(shù)，從而改變放大電路的電壓增益滿足振蕩的幅度條件，二極管利用其穩(wěn)壓特性來限制輸出幅度，改善輸出波形，避免失真。由圖4所示RC串并聯(lián)電路可得 其中，令則得 （

9、1）當上式分母中虛部系數(shù)為零時，RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的相角為零。滿足這個條件的頻率可由式（1）求出：或 （2）將（2）代入（1）中有          （3） 由上可得： （4） （5）由式（4）及式（5）可知，當或 （6）幅頻響應(yīng)的幅值為最大，即 （7）而相頻響應(yīng)的相位角為零，即 （8）起振條件：|AF|1 ，A33.2布線圖圖 7 布線圖4.調(diào)試過程及結(jié)論4.1調(diào)試過程首先，用兩根導(dǎo)線從面包板引出地線和輸出端，然后打開直流電源調(diào)至12v電壓輸出，再分別引出+12v、-12v和接地三根導(dǎo)線端，將+12v和-1

10、2v分別接入運算放大器的4端和11端，尤其注意極性，上端接正極，下端接負極，打開示波器，紅夾子接輸出端，黑夾子接地線，如圖8所示，接通后發(fā)現(xiàn)波形較粗，調(diào)整示波器的周期、幅度至波形適中，此時波形失真，用螺絲刀調(diào)整電位器大小并觀察波形變化，直至波形不再有肉眼可分辨的失真，調(diào)整示波器使其顯示出周期、頻率、峰峰值，如圖9所示，記下數(shù)據(jù)后，再根據(jù)元件參數(shù)計算出理論值，并比較。 圖 8 完整電路 圖 9 顯示數(shù)據(jù)4.2設(shè)計結(jié)論由公式計算出頻率的理論值為480Hz,比實際值461.3Hz稍大。5.心得體會三個學(xué)期，不長不短，感覺模擬電子技術(shù)這門課程真的很重要。好像這個學(xué)期一直在圍著它轉(zhuǎn)，從最開始的理論課，到

11、后來的實驗課，再到后來的電子線路輔助設(shè)計選修課，以及這次的課程設(shè)計。這個過程中，真的學(xué)了很多東西，不再是理論計算，而是真正的需要自己動手、動腦，提案、答辯、調(diào)試、撰寫，每一步都需要自己親自去完成，其中有甜有苦，有時候為了一個問題會糾結(jié)很久很久，有時候會因為問題得到解決而高興好久。那種親自去播種后所得到的收獲，不管多少，總是很讓人享受的。調(diào)試那天，因為示波器與實驗課的示波器稍有差別，便不敢隨便調(diào)弄，調(diào)整波形時便有點束手束腳的感覺。尤其是頻率實際值的得出，并不知道示波器可以直接顯示數(shù)據(jù)，便根據(jù)所選擇的檔位去數(shù)格子計算頻率，后來經(jīng)過老師提點，并親自師范，才知道。另外，在撰寫這篇說明書時也遇到了瓶頸，很多要求并不知道該如何去設(shè)置，例如行間距、居中標頁碼等，都是自己一點點摸索、試探的，確實耗費了很久的時間，但是也相應(yīng)地掌握了編輯文檔的一些必備技能。總的來說，對自己在這一過程中的表現(xiàn)并不滿意，確實看到了進步的自己，但是總感覺自己應(yīng)該做得更好，不應(yīng)該做得這么吃力，說到底，可能還是功夫下得少。6.參考文獻1吳友宇.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).北京：清華大學(xué)出版社，20092周新民.工程實踐與訓(xùn)練教程.武漢：武