电子设计大赛单元模块之信号产生以及处理电路

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1、3.3信号产生电路在各种电子设计制作过程中，需要产生各种波形，如矩形波，正弦波，三角波，单脉冲波等。产生的方法主要利用运算放大器或专用模拟集成电路，配以少量的外接元件可以构成各种类型的信号发生器。信号发生器又可分为正弦波发生器（又称为张弛振荡器）和非正弦波发生器两大类。由模拟集成电路构成的正弦波发生器，其工作频率多是1MHz以下，其电路通常由工作于线性状态的运算放大器和外接移相选频网络构成。选用不同的移相选频网络便构成不同类型的正弦波发生器。非正弦波发生器通常由运放构成的滞回比较器（又称施密特触发器）和有源或无源积分电路构成。不同形式的积分电路便构成各种不同类型的非正弦波

2、发生器，如方波发生器、三角波发生器、锯齿波发生器、单稳态及双稳态触发脉冲发生器及阶梯波发生器等。此外，用模拟集成电路构成的信号发生器均需附设非线性稳幅或限幅电路，以确保信号发生器产生信号的频率及幅度的高稳定度。下面以具体电路举例简要说明。3．3．1.分立模拟电路构成矩形波产生电路由运算放大器组成的矩形波产生电路如电路图3.3.1所示，图中参数R1，R2，R3可根据具体应用情况调整，而振荡频率取决于R，C的大小。频率计算公式为。图3.3.1由运算放大器组成的矩形波产生电路8图3.3.2由与非门组成的矩形波产生电路图3.3.2中7400构成高频振荡器，其频率决定于RPC，最后

3、一个7400用作隔离级。图3.3.3由晶振和运放组成的矩形波产生电路图3.3.3中的输出信号频率决定于晶振的频率，其中电阻欧用来用作运算放大器输出级集电极开路的负载。图3.3.4由555电路组成的矩形波产生电路8图3.3.4电路采用555组成占空比可调的方波发生器。A、P间的电阻为，P、B间的电阻记为RBP，则充电时间为0.693RAPC1，放电时间为0.693RBPC1，占空比D和频率f为：3.3.2.正弦波产生电路图3.3.5这是一个桥T型RC振荡器，电路中，振荡频率，。为了减少失真，Q值不大于5，,正反馈系数F=R3/（R3+R4）。图3.3.5由运放组成的正弦波产

4、生电路图3.3.6自激式的等效电感振荡器图3.3.6是一个自激式的等效电感振荡器，在等效电感电路的基础上，加8构成谐振选频电路。采用光隔离器稳幅方式。当放大器增益大于一时，是负阻性。等效关系如下：，，则振荡频率。按图中的参数输出正弦波的频率为1.6KHz。3.3.3三角波产生电路图3.3.7中运放采用4136，是一个门限检测器；是一个积分器；是用于幅度调节，用于控制的充电电流，进行频率的调节。图3.3.7由运放组成的三角波发生器电路3.3.4.多种信号发生电路图3.3.8所示电路中R1/R2决定三角波输出幅度，振荡频率为。图3.3.9中ICL8038为单片集成电路函数发生

5、器，其工作频率为几Hz至几百千Hz之间，它可以同时输出方波、三角波、正弦波等信号。调节频率范围，其范围值为20Hz—20KHz，改善正弦波负向失真。改善正弦波正向失真。图3.3.8由运放组成的三角波和方波发生器8图3.3.9单片集成电路函数发生器IC80383.4信号处理电路信号处理电路主要利用集成运算放大器或专用模拟集成电路，配以少量的外接元件可以构成各种功能的处理电路。主要功能有信号放大、信号滤波、阻抗匹配、电平变换、非线性补偿、电流/电压转换、电压/频率转换等。3.4.1有源滤波电路滤波电路的作用实质上是“选频”，即允许某一部分频率的信号顺利通过，而使另一部分的频率

6、的信号被急剧衰减（即被滤掉）。在无线电通讯，自动测量及控制系统中，常常利用滤波电路进行模拟信号的处理，如用于数据传送，抑制干扰等。滤波电路的种类很多，这里主要介绍集成运算放大器和RC网络组成的有源滤波电路。根据其工作信号的频率范围，滤波器可以分为四大类，它们是低通滤波器（LPF）、高通滤波器（HPF）、带通滤波器（BPF）和带阻滤波器（BEF）。8图3.4.1由运放组成的有源低通滤波器图3.4.1所示电路是由运放组成的有源滤波器，，可以是各种值，图中选用，，截止频率为。图3.4.2由运放组成的多功能有源滤波电路如图3.4.2所示的电路能提供低通、带通、高通三种滤波特性。当

7、信号从反相端输入时，高通、低通输出端信号的截止频率均为，；当信号从同相端输入时，带通中心频率为：，。3.4.2电压/频率、频率/电压变换电路电压—8频率变换电路（VFC）能把输入信号电压变换成相应的频率信号，既它的输出信号频率与输入信号的电压值成正比例，故又称之为电压振荡器（VCO）。VFC广泛的应用于调频、调相、模/数变换（A/D）、数字电压表、数据测量仪器及远距离遥测遥控设备中。由通用模拟集成电路组成的VFC电路，尤其是专用模拟集成V/F转换器，其性能稳定、灵敏度高、非线性误差小。VFC电路通常主要由积分器、电压比较器、自