2013电子设计竞赛复试题波形发生器 - 图文(2)

2019-08-31 23:12

真波形

图4 锯齿波仿

从图4的波形中算出锯齿波的峰峰值为 2V/Div?2.2Div?4.4V

由于要求负载电阻为600?,不能直接进行分压来控制峰峰值为1V,再用功放来满足峰峰值的要求的话,LM324的四功放无法满足整个电路的需求,因此这种锯齿波的单元电路就被放弃了,需要进行改进。

在老师的提醒下,我发现了在NE555芯片构成的脉冲波发生电路中就有锯齿波,只需要在该处输出,然后调整峰峰值便可以得到要求的锯齿波。改进后的电路仿真图如下图5。

图5 改进后的脉冲波和锯齿波发生电路

改进后的电路对脉冲波发生电路的参数也进行了调整,让脉冲波的占空比接近一半。锯齿波发生电路是一个反向比例运算电路,由公式

?Rfuo?u???R???? ?参数的选择如下:

由uo?1V取

Rf?10K?R?35K?

对该电路进行软件仿真得到理论上的锯齿波波形,见图6。图中另一个波形是NE555芯片的输出波形。

图6 改进电路后的脉冲波和锯齿波的仿真波形

得到的锯齿波的峰峰值约为1V,频率与NE555芯片产生的脉冲波频率保持一致,满足实验要求,就完成了锯齿波波形发生电路的理论设计。

(3)正弦波发生电路

在电路的设计初期,一次正弦波,也就是8KHz~10KHz的正弦波发生电路是采用的是截止频率为fc?10KHz的二阶压控电压源低通滤波器,电路图见下图

图7 二阶压控电压源低通滤波器原理图

根据截至频率fc?10KHz,查图确定电容的标称值

图8 二阶压控电压源低通滤波电路参数选取参考图

取C?3.3nF

查表确定电容C1的值,以及K?1时对应的电阻。

Av 1 1.422 5.399 开路 0 0.33C 2 1.126 2.250 6.752 6.752 C 4 0.824 1.537 3.148 9.444 2C 6 0.617 2.051 3.203 16.012 2C 8 0.521 2.429 3.372 23.602 2C 10 0.462 2.742 3.560 32.038 2C R1 R1 R1 R1 R1 表1 二阶压控电压源低通滤波器参数表

因为低通滤波器的输入直接从锯齿波发生电路的输出端引入,峰峰值为1V,所

Av?1R1?1.422K?R2?5.399K?C1?0.33C?0.33?3.3nF?1nF将上列阻值乘以计算出来的K值。

R1?1.422?3?4K?R2?5.399?3?16K?

进行电路仿真后电路图如图

图9 二阶压控电压源低通滤波器仿真电路

图9下部分就是二阶压控电压源低通滤波器电路(一次正弦波产生电路),蓝色的线分别是滤波器的输入和输出端,其中输入端是锯齿波发生电路的输出端,即输入峰峰值为1V的锯齿波。

图10 一次正弦波仿真波形

图中,上部分波形是输入的峰峰值为1V的锯齿波,下部分是一次正弦波,频率与锯齿波保持一致,但是峰峰值没有达到实验要求的1V,有所衰减。于是对电路的参数

重新选择。

Av?2R1?1.126?3?3.3K?R2?2.250?3?6.8K?R3?6.752?3?20K?R4?6.752?3?20K?C1?0.33C?0.33?3.3nF?1nF修改后的仿真电路图如下

图11 改进后的二阶压控电压源低通滤波电路

再次进行波形的仿真,结果如下图:

图12 改进后的一次正弦波仿真波形

从仿真结果可以发现,波形的峰峰值又超过了1V,对电路进行理论分析,发现因


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