正弦波发生器.doc

课程设计说明书NO.
沈阳大学

1.课程设计题目
正弦波发生器
2.课程设计目的
《电子技术基础课程设计》是学习理论课程之后的实践教学环节。目的是通过解决比较简单的实际问题，巩固和加深在《电子技术基础2-1（模拟电子技术基础）》课程中所学的理论知识和实验技能。训练学生综合运用学过的电子技术基础知识，在教师指导下完成查找资料，选择、论证方案，设计电路并仿真，分析结果，撰写报告等工作。使学生初步掌握模拟电子电路设计的一般方法步骤，通过理论联系实际提高和培养学生分析、解决实际问题的能力和创新能力，为后续课程的学习、毕业设计和毕业后的工作打下一定的基础。
3.设计方案选择与论证
3.1概述
正弦波发生电路常常作为信号源被广泛应用于无线电通信以及自动测量和自动控制等系统中。电子技术实验中经常使用的低频信号发生器就是一种正弦波振荡电路大功率正颠簸振荡电路还可以直接为工业生产提供能源，例如高频加热炉的高频电源。此外，入超声波探伤、无线电和广播电视信号的发送和接受等，都离不开正弦波振荡电路。
3.2方案选择
一般来说，正弦波振荡电路应该具有以下四个组成部分：
①放大电路；
②反馈网络；
③选频网络；
④稳幅环节。
其中放大电路和反馈网络构成正反馈系统，共同满足条件=1。选频网络的作用是实现单一频率的正弦波振荡。稳幅环节的作用是使振荡幅度达到稳定通常可以利用放大元件的非线性特性来实现。如果正弦波振荡电路的选频网络有电阻和电容元件组成，通常称为RC振荡电路；如果选频网络由电感和电容元件组成，则称为LC振荡电路。此外，还可以利用石英谐振器来实现选频作用，组成石英晶体振荡器。其中RC串并联网络振荡电路是一种是用十分广泛的电路。下面，对几种振荡电路进行分析。
1.石英晶体振荡电路:并联型和串联型两种。
优点：频率稳定性好，Q值高，带宽窄；
缺点：频率不能调整，只适合定频工作。
2.LC正弦波振荡电路:
①反馈式振荡电路
电路特点:a：管β值要求并不太高，只要变压器同名端接线正确，则不难起振。采用变压器耦合，容易满足阻抗匹配要求；b:采用可变电容器，因而调节频率方便；c:变压器分布参数的限制，捺荡频率不能太高，一般小于几十MHz。且输出波形不太好。
②电感三点式振荡电路
优点：易起振，调节频率方便。
缺点：输出波形较差，频率稳定性不高。
③电容三点式振荡电路
电路特点：输出波形较好，振荡频率较高，频率的调节范围比较窄。
3.RC正弦波振荡电路:
优点:振荡频率稳定，带负载能力强，输出电压失真小。

缺点：电路的频率不能太高。
综上优点缺点RC桥式正弦波振荡电路以RC串并联网络为选频网络和正反馈网络，以电压串联负反馈放大电路为放大环节，具有振荡频率稳定，带负载能力强，输出电压失真小，实现简单，易于调试等优点，因此选择RC串并联网络振荡电路合适。
选定的方案的框图如图1所示
它适用于低频振荡，一般用于产生1HZ～1MHZ的低频信号。因为，对于RC振荡电路来说，增大电阻R即可降低振荡频率，而增大电阻是无需增加成本的。常用LC振荡电路产生的正弦波频率较高，若要生产频率较低的正弦波振荡，势必要求振荡回路要有较大的电感和电容，这样不但元件体积大、笨重、安装不变，而且制造困难、成本高。因此，200KHZ以下的正弦振荡电路，一般采用振荡频率较低的RC振荡电路。

图1RC正弦波振荡电路框图

4.单元电路设计
4.1仿真分析原理图
单元电路结构如图2所示

图2RC正弦波振荡电路单元电路结构

4.2元件参数计算
①RC振荡电路所产生的振荡频率f0可由电阻R1和电容C1决定，
f0=
②根据RC振荡电路的起振的振幅条件，电阻RR和RF应由式=1+＞3确定，因此得R+Rw＞2R3,选取合适的电阻既能保证起振也不致产生严重的波形失真。
4.3元件选择计算过程
由f==1000Hz可得R1C1==0.0001592356688
取R1=5KΩ则通过计算可得C1近似值为0.032uF
则电路的振荡频率
f==995.22Hz
振荡的幅度平衡条件为|AF|＞1，已知当f=f0时，|F|=1/3，由此求得振荡电路的起振条件为|Au|＞3，已知同比例运算电路输出电压与输入电压之间的比例系数为：1+,为了达到1+＞3，负反馈支路的参数应满足关系R+Rw＞2R3即：选取R3=5.5KΩ则R+Rw＞11KΩ选择RF=10KΩ则想要起振Rw必须大于1KΩ

4.4RC正弦振荡电路所选元件表
表1元件列表
元件名称元件标号元件参数（型号）数量

电阻R15KΩ1R25KΩ1R35.5KΩ1RW2.2KΩ1Rf10KΩ1电容C1C20.032uF2集成运放A74115.仿真原理图
5.1所选元件，如表2所示
表2仿真电路所选元件列表
元件名称元件标号元件参数（型号）数量说明
电