低频信号源

低频信号源

前言

科技的日新月异和电子化产品的日益普及，电子产品的体积和规模与上个世纪相比变化巨大。各种复杂电路不断涌现，体积不断缩小，产品更新的速度不断加快。这些新的变化使得电路的设计工作变得复杂和繁重。如果在电子产品设计时仍然使用常规的人工方法，则需要耗费大量的人力和财力。

电子设计自动化（Electronic Design Automatic，简称EDA）的优越之处在这里得到体现，于是快速发展，计算机电子技术的发展大大减轻了人工的设计压力，同时缩短了设计开发时间，是电子开发人员必须掌握的技术。

本次设计中应用的Multisim软件是目前高校中应用最高的仿真软件之一。它强大的功能和友好的界面、形象的“虚拟仪表”，使它成为目前使用最方便的、最直观的仿真软件之一。

Protel软件是Protel公司（也就是现在的Altium公司）开发的用于电子线路开发的软件。它的功能十分强大，具有电路原理图设计和电路印刷板图设计的功能。Protel 99 SE是Protel Technolog公司1999年推出的功能强大的EDA综合设计环境。

本次设计主要使通过对低频信号发生器的计算机仿真设计研究，初步掌握电路分析、仿真以及印刷电路板图的过程与步骤。

此次设计的低频信号发生器的计算机仿真设计研究，主要分为以下几个部分： 1． 2． 3．

低频信号发生器的电路分析

Multisim 9和Protel99 SE软件介绍以及两个软件的联合 低频信号发生器的仿真和PCB制板

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电子电路的计算机EDA设计研究

第1部分 概述

1.1 简介

信号源可以根据输出波形的不同，划分为正弦波信号发生器、矩形脉冲信号发生器、函数信号发生器和随机信号发生器等四大类。正弦信号是使用最广泛的测试信号。这是因为产生正弦信号的方法比较简单，而且用正弦信号测量比较方便。正弦信号源又可以根据工作频率范围的不同划分为若干种。

通过学习模拟电子知道，可以根据自激振荡原理，将晶体管放大器与电阻、电容、电感、变压器等元器件相结合，来构成不同类型的信号发生器。本次设计的低频信号发生器就是一种具有稳幅性能好，输出功率大，波形失真小等优点。

随着计算机硬件和软件的发展，计算机仿真技术在电子电路设计领域得到了广泛的应用。本次设计的相关电路要在multisim和Protel软件中进行计算机仿真、调试。进一步符合电路参数的要求。

符合要求的低频信号发生器要在Protel软件中画出系统印制电路板。我们这次毕业设计，不仅学会应用所学知识设计分析基本电路的技能，而且要学会用计算机技术进行仿真、调试以及制板过程。做到理论与实际结合，提高动手能力，做到学以致用。

1．2 原始数据

第2部分 低频电子线路电路分析 第3部分 精密半波整流电路 第4部分 RC振荡电路

正弦波振荡电路，一般由产生单一频率正弦波的选频网络和达到稳幅振荡的器件组成。实际应用的正弦波振荡电路有用RC或LC元件构成振荡电路和用石英晶体振荡器构成振荡电路两种。

4.1 RC振荡电路

RC正弦波振荡器由A构成。RC振荡电路主要用于产生几赫兹到几千赫兹频率的正弦波，有的也可以做到1MHz频率的。其频率稳定度一般为10到10。RC振荡电路的特性见表4-1所示。.

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电 C1R12R2C21C454路 形 式 C1 4 C23 C321 52R1 C13R113R36C3R0 R3 R20C2R40 RC移相振荡电路 振 荡 频 率 起振条件 ?fo?122?RC2(?3)n RC串并联网络振荡电双T选频网络振荡电路 路 1 fo?2?RC fo?1 5RC1R;(n?) ri2?RC6234?; nn2??29?Rn? riA?3 （未考虑负反馈减低放大倍数的影响） R'?R 2AF?1 电路 简单方便，用于要求不高连续改变振荡频率，可选频特性好，适用产生特点 的轻便测试设备 加负反馈稳幅电路，振单一频率的波形 荡波形良好 表4-1 RC振荡电路特性

4.2 RC桥式正弦波振荡电路

在此次设计中，使用的是RC桥式正弦波振荡电路（由RC串并联选频网络和同相比例运算电路所构成的RC桥式正弦波振荡如图4-1所示）

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电子电路的计算机EDA设计研究

R330R24U11C12R1R40C2 图4-1 比例运算电路构成的RC桥式正弦波振荡

因为当f=f0时，F=1/3，所以A=A0=3，表明只要为RC串并联选频网络匹配一个电压放大倍数等于3（即输出电压与输入电压同相，且放大倍数的数值为3）的放大电路就可以构成正弦振荡电路，考虑到起振条件，所选放大电路的电压放大倍数应略大于3.

从理论上讲，任何满足放大倍数要求的放大电路与RC串并联选频网络都可组成正弦波振荡电路：但是，实际上，所选用的放大电路应具有尽可能大的输入电阻和尽可能小的输出电阻，以减小放大电路对选频特性的影响，使振荡频率几乎仅仅决定于选频网络。因此，通常选用引入电压串联负反馈的放大电路，如同相比例运算电路。

观察电路，负反馈网络的R1,RF以及正反馈网络串联的R和C、并联的R和C各为一臂构成桥路，故此得名。集成运放的输出端和“地”接桥路的两个顶点作为电路的输出；集成运放的同相输入端和反相输入端接另外两个顶点，是集成运放的静输入电压。

正反馈网络的反馈电压Uf是同相比例运算的输入电压，因而要把同相比例运算电路作为整体看成电压放大电路，它的比例系数是电压放大倍数，根据起振条件和幅值平衡条件

Au=U0/Up=1+Rf/R≧3 （式4.1） Rf≧2R1 （式4.2）

R1的取值应略大于2R1。应当指出，由于U0与Uf具有良好的线性关系，所以为了稳定输出电压的幅值，一般应在电路中加入非线性环节。例如，可选用R1为正温度系数的热敏电阻。当U0因某种原因而增大时，流过R1和Rf上的电流增大，Rf上的功耗随之增大，导致温度升高，因而R1的阻值增大，从而使得Au数值减小，U0也就随之减小；当U0因某种原因而减小时，各物理量与上述变化相反，从而使输出电压稳定。当然，也可选用Rf为负温度系数的热敏电阻。

此外，还可在Rf回路串联两个并联的二极管，如图4-2所示

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