多功能信号发生器

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1、设计团队：燕婷婷齐霁郭伟第五届电子设计大赛——多功能信号发生器设计团队：燕婷婷齐霁郭伟第13页设计团队：燕婷婷齐霁郭伟题目名称：多功能信号发生器华北电力大学电子系燕婷婷齐霁郭伟内容摘要：首先题目所要求产生的正弦波由RC正弦振荡产生，通过双联的可调电位器，当电位器的阻值发生变化时，由于振荡电路的频率为f=1/2∏RC,正弦波与方波频率随之统一可调。为提高正弦信号的带负载能力，我们使用了电压跟随器；正弦波的电压可调，我们使用了运放的放大调节功能，从反相端接入可变反馈电阻调节。方波产生以后我们也是使用了电压跟随器提高其带负载的能力，然后用一反相输入运放调节

2、反馈电阻的阻值改变方波的大小。完成此环节之后，就应该设计频率测量电路与信号产生之间的转换接口电路，这个使用了二极管的单向导通特性，将方波的幅值都调节成正的，再经过电阻的分压，就得到了一个数字信号高低电平，如果想使信号更好，就可以使用与非门整形。对于频率测量电路，我们只需完成在单位时间内对被测信号变化边沿（上升沿或下降沿）个数的测量，并将1秒内所记数目进行锁存输出，并通过数码管显示出来。此处我们选用四片74HCT161进行计数，每片构成十进制计数器，将被测信号由时钟脉冲CP端输入，并将锁存信号连接到74HC373的输入端进行锁存，并将其输出端连接到数码

3、显像管来显示测得的频率。关键词：正弦波方波计数显示第13页设计团队：燕婷婷齐霁郭伟1方案论证与比较1.1振荡电路方法与选择方案一：RC正弦波振荡电路采用RC谐振回路作为选频网络的振荡电路成为RC振荡电路，此方法简单实用，容易选择器件和电路的调试。它适用于低频振荡，一般用于生产1Hz~1MHz的低频信号。易于起振，成本低廉。方案二：LC并联谐振回路采用LC谐振回路作为选频网络的振荡电路称为LC振荡电路，它主要用来生产高频正弦振荡信号，一般在1MHz以上。根据反馈形式的不同，LC振荡电路可分为变压器反馈式和三点式振荡电路。它产生的多是高频信号。本题中，要

4、求我们产生的波形频率在1～5KHZ，属于低频振荡，综合以上因素，我们的振荡电路选择了RC正弦波振荡电路。1.2频率测量与信号产生的接口电路方案一：施密特触发器因为信号产生的是方波信号，有负的波形，在数字电路中，应该所有的波形都是高低电平，所以在输入进数字电路中的频率测量电路时，则需要对所产生的信号进行一次整形，而施密特触发器就有此功能，所以如果将方波的信号调整到3.5到5V之间，运用施密特触发器即可达到此效果。方案二：二极管的单向导通特性第13页设计团队：燕婷婷齐霁郭伟二极管拥有单向导通特性，将所得到的方波信号送进一二极管，则可以将其0V以下的信号过

5、滤掉，将方波信号变成一高低电平，然后通过调节方波大小的电位器调节高电平的幅值，使其在3.5到5V之间即可。由于实验室所给的器材有限，我们最终选择了二极管，经过二极管后的波形又经过了一个与非门，对波形进行整形，则可得到相对较为稳定的数字信号。1.3计数信号，锁存信号与清零信号的产生方案一：通过151数据选择器选择出信号用一片161，对其进行改装，使其变为八进制的计数器(000-111,Q3接地)，其CP端接入2HZ的信号，然后将Q0，Q1，Q2分别接到151的ABC端，然后将第0片151的八个数据输入端分别接11000000用作计数信号，第1片151的

6、八个数据输入端分别接11111100用作清零信号，第2片151的八个数据输入端分别接00111100用作锁存信号，将信号分别送入下面的161及373即可以工作了。方案二：通过各种门电路搭建因为觉得对151有点大材小用，我们就直接选用了此方案。但是现在才知道这个方案更为的麻烦，它直接导致了我们的电路搭建的麻烦！2原理分析2.1RC振荡第13页设计团队：燕婷婷齐霁郭伟我们选用RC振荡电路产生正弦波，为了使其达到所需的振荡条件，我们在负反馈端采用的可变电位器，先调节电位器使其略大于3，产生振荡之后，调节电位器使其为3，则可得到一个稳定的正弦波，我们在后面又

7、用了一个电压跟随器，当负载变化时，输出电压几乎不变，从而消除了负载变化对输出电压的影响，从而提高其带负载的能力。然后将所得正弦波从反相端输入进一个运放，调节负反馈中的电位器阻值的大小，使其幅值可以调节。方波的产生则是建立在正弦波的基础上，用过零比较器将正弦波调成方波，在其后面加上电压跟随器，提高电路带负载的能力，其调节幅值的电路也是用的反相输入的运放，通过调节反馈环节的电位器的阻值的大小来调节方波的不同的放大倍数。图如下：第13页设计团队：燕婷婷齐霁郭伟2.2石英振荡在频率测量的过程中，原理是在一秒的时间内测量被测信号的高电平或低电平的个数，所以要获

8、得一个秒脉冲，秒脉冲的产生则需要运用石英振荡电路。石英的振荡是很稳定的，大小为32768HZ，用4060对石