河北科技大學(xué)模電課設(shè)報告LM324信號發(fā)生器.doc

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河北科技大學(xué) 課程設(shè)計報告 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 專業(yè)班級： 課程名稱： 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 學(xué)年學(xué)期： 2 013 —2 014 學(xué)年 第一學(xué)期 指導(dǎo)教師： 2 0 13 年 12 月 課程設(shè)計成績評定表 學(xué)生姓名 學(xué) 號 專業(yè)班級 起止時間 2013.11~2014.1 設(shè)計題目 LM324構(gòu)成的信號發(fā)生器 課 程 設(shè) 計 成 績 考核內(nèi)容 成 績 1. 實(shí)驗(yàn)室電路測試完成情況 2. 課程設(shè)計報告完成情況 3. 考試成績 4. 實(shí)際電路完成情況 5. 實(shí)驗(yàn)出勤情況 6. 實(shí)驗(yàn)報告完成情況 7. 實(shí)驗(yàn)完成情況 8. 仿真電路完成情況 課程設(shè)計成績 指導(dǎo)教師： 年 月 日 目錄 (一) 任務(wù)……………………………………………………1 (二) 電路原理圖……………………………………………1 (三) 單元電路設(shè)計…………………………………………2 (四) 元件明細(xì)表……………………………………………3 (五) 安裝調(diào)試與心得體會…………………………………3 (六) 附錄……………………………………………………6 (七) 參考文獻(xiàn)………………………………………………6 (一) 任務(wù) 設(shè)計電路實(shí)現(xiàn)正弦波方波三角波之間的轉(zhuǎn)換，并實(shí)際焊接出電路板實(shí)現(xiàn)這些功能。 (二) 電路原理圖 在這個原理圖中，是采用正弦波→方波→三角波的方案，其中正弦波采用RC橋式振蕩電路產(chǎn)生，其特點(diǎn)是振幅和頻率穩(wěn)定且調(diào)節(jié)方便，能夠產(chǎn)生頻率可調(diào)范圍很寬的正弦波信號;再通過過零比較器產(chǎn)生主啵，再經(jīng)過RC積分電路產(chǎn)生三角波。 同時，該電路結(jié)構(gòu)非常簡單，并能產(chǎn)生良好的正弦波和方波信號，但經(jīng)過RC積分電路產(chǎn)生同步的三角波信號存在一定的難度。原因是若積分電路的時間常數(shù)不變，隨著方波的頻率的改變，輸出的三角波的幅度同時改變。若要保持三角波的輸出幅度不變且線性良好，必須同時改變積分常數(shù)的大小。且在過零比較器后加入一個比例電路把5V電壓變成1V電壓。 具體原理圖 (三) 單元電路設(shè)計 1) 正弦波產(chǎn)生電路 正弦波產(chǎn)生電路，不僅要產(chǎn)生所輸出的信號，還要作為產(chǎn)生方波的輸入信號，這一部分是采用改動的RC橋式振蕩電路，可以調(diào)節(jié)頻率和放大器的增益。RC橋式振蕩電路：它由放大環(huán)節(jié)和選頻網(wǎng)絡(luò)兩部分組成。以運(yùn)算放大器構(gòu)成放大環(huán)節(jié)，由電阻R1、R2、D2和D3串聯(lián)，電阻R3、C7、R4和C6并聯(lián)所組成的網(wǎng)絡(luò)為RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)。 根據(jù)：f=1/2πRC① R2>=2R1② f=2000HZ③ C6=C7=10nF④ 聯(lián)立可得出各電阻電容的值。 2) 方波產(chǎn)生電路 放大器形成開環(huán)形式，正弦波信號Ui從反向端輸入，同相端接地。當(dāng)輸入信號Ui<0時，輸出電壓（即方波的產(chǎn)生點(diǎn)的電壓）U0為正極限值UOM;.因?yàn)槔硐敕糯笃鞯碾妷涸鲆鍭u →無窮。所以當(dāng)信號由小到大，達(dá)到Ui時，即U- =U+的時刻，輸出電壓U0由正極限值UOM翻轉(zhuǎn)到負(fù)極限值-UOM，當(dāng)Ui>0時，輸出為負(fù)極限值-UOM。因?yàn)閁i為RC橋式振蕩電路產(chǎn)生的連續(xù)變化的正弦波信號，所以通過過零比較器就產(chǎn)生了連續(xù)變化的矩形波。 3) 比例電路 因?yàn)闉榉聪啾壤\(yùn)算電路，通過“虛短”“虛斷”，通過公式Uo=-R6/R5Ui=-0.2Ui，從而將5V電壓變成1V電壓。 4) 積分電路（三角波產(chǎn)生電路） 在RC積分電路中，電容的充電是緩慢的，因此電容的兩端電壓緩慢增長，達(dá)到一定值時，矩形波的電壓翻轉(zhuǎn)，電容就緩慢放電，如此往復(fù)，就構(gòu)成了連續(xù)變化的三角波。 5) 實(shí)際波形 即做出仿真電路后用示波器測試顯示出的實(shí)際波形。 (四) 原件明細(xì)表 序號 名稱 型號 標(biāo)號 數(shù)量 1 電阻 1KΩ R1，R4，,R6，,R8，,R10 1 2 電阻 7.87KΩ R2,R3 2 3 電阻 2.55KΩ R5 5 4 電阻 7KΩ R7 2 5 電阻 2KΩ R9 2 6 電容 0.01uF C1,C2,C3,C8 4 7 電容 1 uF C9 1 8 電容 1000uF C4,C5 9 二極管 1BH62 D1,D2 2 11 二極管 1B4B42 D5 1 12 穩(wěn)壓管 LM7812CT U2 1 13 穩(wěn)壓管 LM7912CT U1 1 14 四運(yùn)放集成 LM324D U7A，U7B，U7C，U7D 4 (五) 安裝調(diào)試與心得體會 2013.12.21(星期日)：在所有組員的共同努力下，我們完成了仿真電路。按照計劃，XX和XX統(tǒng)計整理出焊接電路所需要的所有元器件，下午我與xxx在實(shí)驗(yàn)室搜集到了所有需要的原件，包括各種電阻和電容。在所有的原件都準(zhǔn)備完畢后，我們對整個焊接工作做了個規(guī)劃。為保證各個部分的穩(wěn)定性，我們決定按照電路圖依次完成正弦波部分、方波部分（輸出+—5v）、方波部分（輸出+—1v）、三角波部分。并且每做出來一部分就測試一次，確定該部分正常工作后再進(jìn)行下一步。波形發(fā)生器完成后再進(jìn)行直流電源部分的工作。 2013.12.22（星期一）安照計劃，我們組的焊接工作在這天正式開始。下午我們一起來到實(shí)驗(yàn)室，一次找到焊接需要的電烙鐵、焊錫、鑷子等工具。為保證焊接質(zhì)量，我們經(jīng)過幾次測試選擇了一個溫度適中的電烙鐵，所謂磨刀不誤砍柴工，之后的事實(shí)證明一個好用的工具確實(shí)可以讓工作得心應(yīng)手。在工具都找齊后，我按照以前的經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)每一位組員學(xué)習(xí)焊接。大家都興趣盎然，初步接觸一段時間后都能喊出不錯的焊點(diǎn)。接著我開始知道大家對元件進(jìn)行排版。元件的排版是焊接過程中相當(dāng)重要的一步，把元件的位置安排恰當(dāng)不僅能使焊出來的電路更美觀，而且能為之后的排除錯誤減少極大地阻力。在排版的過程中我們考慮了盡可能的減少焊點(diǎn)減小焊接難度并且讓電路連接一目了然的方案。在這一部分我們消耗了很多的時間，但是這是值得的，之后的事實(shí)證明排版時多考慮考慮為我們省去了無數(shù)的麻煩。由于第一部分（正弦波發(fā)生部分）的電路圖較為復(fù)雜，我一邊排版一邊把其中要遵循的隱性原則告知了組員。排版后，我在xxx和xxx的幫助下焊出了正弦波發(fā)生電路。隨后我們迫不及待的拿去測試。經(jīng)過簡單的調(diào)試，正弦波如愿以償?shù)某霈F(xiàn)在示波器上，我們都很開心。但是也出現(xiàn)了某部分接觸不良的問題。我們認(rèn)真地尋找錯誤，在把每個焊點(diǎn)都檢查后依然沒有解決問題。這時經(jīng)過討論，大家決定從改電路圖入手，我們調(diào)整了滑動變阻器的接線方式。檢查無誤后我們再次去調(diào)試，但結(jié)果令人失望，無論怎樣調(diào)整示波器上都不顯示正弦波。于是我們一遍一遍的檢查，測試，檢查，測試。時間一分一秒的過去，但一直沒有效果。后來我們商議后有更換了滑動變阻器的接法，再次測試后依然無果，時間已經(jīng)到了晚上十點(diǎn)鐘，只能暫時回去?；厝サ穆飞衔覀冎饌€排除各種可能的錯誤。最后我們決定第二天試著換一個324。 2013.12.23（星期二）下午一來到實(shí)驗(yàn)室，我們就借了一個新的324安在電路板上，懷著期盼的心情我們給電路板通上電，沒想到我們?nèi)账家瓜氲恼也ㄈ缭赋霈F(xiàn)在示波器上，適當(dāng)調(diào)試后得到不失真的正弦波，頻率992HZ，在誤差范圍內(nèi)符合要求。原來是我們修復(fù)檢查各個焊點(diǎn)時沒有把LM324拔下來，高溫導(dǎo)致LM324的損壞，以至于一直不出波形。經(jīng)過這件事，我們都收獲了不少，同時也知道了在電子設(shè)計中嚴(yán)格遵守操作規(guī)程的重要性。接著，我們開始第二部分（方波部分）的制作。第二部分由xx焊接，xxx輔助。雖然是第一次焊接電路，但他們都認(rèn)真對待，焊點(diǎn)也都非常好。焊完第二部分測試后方波也非常好，沒有失真。第三部分是一個反向比例放大器，電路比較簡單，所以第三第四部分都是由王澤豪和薛卉完成的。第三部分輸出的波形也沒有失真，但第四部分的三角波輸出卻不太理想，三角波的上端和下端都不太尖，有些平。但由于時間關(guān)系，這個問題留到了下次解決。 2013.12.25（星期四）上午上模電課的時候，我針對我們?nèi)遣óa(chǎn)生的問題向老師請教，老師建議我們增大R9的值。下午我們把R9的值加到了2.5kΩ，三角波輸出失真的問題大大好轉(zhuǎn)。波形發(fā)生器到這一步就差不多了。隨后我們就開始了直流電源部分的制作。我做好元件的排版，其他的焊接都由xxx完成。因?yàn)橛辛松洗蔚慕?jīng)驗(yàn)，大家都做得熟能生巧。焊接完成后，我們懷著忐忑的心情開始測試（因?yàn)橹耙呀?jīng)發(fā)生數(shù)起電容爆炸的事故，所以大家都很小心）?？粗f用表顯示的穩(wěn)定的+12v和—12v的輸出，大家都長舒一口氣。回去把電源部分和波形發(fā)生部分連接起來，我們準(zhǔn)備做最后的調(diào)試，接好電源后，我們等待用示波器測試的時候，突然一聲巨響，其中一個大電容炸開，露出里面開花的類似紙卷的東西，在場的人都嚇了一跳，還好沒有人受傷。驚魂稍定后，我們換了一個新電容后，每個人都又檢查了一遍電路，確定無誤后再次去測試。當(dāng)萬用表顯示輸出正常后我們才稍稍放心，接上示波器后，正弦波、方波、三角波都正常的顯示在示波器上，而且頻率等其他要求也都完美的符合要求。大家徹底放心，總算做好了。（不過電容爆炸的原因卻到最后也沒有找到，不是電路問題，爆炸時也沒有人動，還真是莫名其妙。） 2013.12.26（星期六）驗(yàn)收的時候到了，我們都懷著激動地心情來到實(shí)驗(yàn)室。驗(yàn)收平靜的完成，再沒有出現(xiàn)其他的問題。得到老師的肯定后，我們都很開心。看著我們組漂亮美觀的電路板，我們心中都油然生出自豪之情，這是我們共同努力的結(jié)果，這次模電課設(shè)給我們留下了不可磨滅的美麗回憶！ (六) 附錄 (七) 參考文獻(xiàn) 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版） 電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計