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电路设计->光电电路图->其他光电实用电路图->超低频信号发生器的制作

超低频信号发生器的制作

作者:dolphin时间:2016-09-29

 一、工作原理
  
  整机电路分为三大模块:(见图1)
  
  1.电源
  
  本信号发生器电源电路的原理图如图2所示。它使用220V交流市电,用双28V、5V降压变压器降压。经桥式整流、电容滤波后。分别用LM7812、LM7912、LM7805得到±12V及5V直流

  电压前者供给信号发生电路供电;后者供给数字频率显示部分电路。

  2.波形发生电路
  
  图2中有关波形发生的电路如图3所示。其核心是由A1构成的积分器和由A2构成的回差电压比较器。电路的工作构成描述如下。

  稳定时,A2的输出电压只能是高电平电压+U02或者低电平-U02。设其初始状态为+U02,且U01为O。此时,电压+U02对积分器A1按斜率U02/(RC13)负向积分使U01下降。当下降到一Uth1=-(R3/R4)U02时,由于电压比较器A2同相端电压为负,即U+0,则其输出翻转至低电平-U02。此时积分器A1在输入电压-U02的作用下,输出电压U01按恒定斜率正向积分,当积分器输出电压U01上升到上限比较电平Uth1时,电压比较器A2输出电压为高电平+U02,回到负向积分的工作状态。这样就形成了一个振荡器周期。其振荡频率为这个周期的倒数,即f=R4/4R3RC13。积分器A1输出幅度为Uth1的三角波;比较器A2输出的时幅度为U02的方波。其波形如图4所示。

  这两个信号的周期相同,都是有正、负向充电斜率控制。调整充、放电斜率可以改变输出频率。

  3.显示电路
  
  显示电路采用共阴极八段数码管显示,原理图如图5所示。电源电路及显示电路的印制板图分别如图6和图7。

 二、主要元件的选择
  
  1.LF353的选择
  
  因为本信号源既要求输出方波又要求输出三角波,所以选择积分电路和比较器来产生信号。这就需要双运放的集成电路来完成。且要求信号源输出的方波幅度为18V。而LF353是双运放集成电路,而且它的理想输出电压是24V,所以选用LF353。

  2.R5、Rp的选择
  
  先选好4.7k的电位器,根据电路R5的阻值应为几百欧姆,才能使电位器滑动触头移到最上端时,电位器滑动头和地之间的电压为18V。经过多次调试确定R5=620Ω。

  3.R3和R4的选择
  
  先确定R3=1 5kΩ,由于积分电路输出电压必须大于8V。所以确定积分电路的输出电压为9V,由U01=(R3/R4)U02得出R4=R3U02/=15×1 8/9=30kΩ。

  4.为了提高频率的稳定度,电路中的电阻全部采用五色环金属膜电阻,电容C13采用聚笨乙烯电容。电阻R的阻值和电容C13的容量的选择:

  (1)为了使积分电路正常工作,电容应选取1 μ F以下的电容。所以本电路采用C1 3=0.47 μ F的电容。

  (2)根据f=R4/4R3RC13,在R3、R4、C13已经确定的情况下,计算出R的值。例如,当f=1OOHz,由公式R=R4/4R3C13f=30/(4×15×047×10的-6次方×100)=10638 Ω。在实际电路中R=R8+R9所以取R8=10k,R9=620Ω。

  同理。选择其它频率。由公式可算出R的值。同时可以确定R11~R45的值。

  5.波段开关K1-1、K2-1的选择:根据电原理图选用5层10位波段开关。

  三、调试与检验
  
  调试与检验:(1)将三角波输出端与示波器相连,调节示波器扫描范围到2ms档,观察三角波波形,读取三角波幅值Umax、频率f、非线性失真值△u,计算相对非线性失真系数δ的值;调节转换开关,读取三角波频率f的范围。(2)将方波输出端与示波器相连。

  将幅度旋钮调至最大,调节示波器扫描范围到2ms档,观察方波波形,读取方波幅值Umax、频率f、上升沿时间tr;调节转换开关,读取方波频率f的范围;调节幅度旋钮,读取方波幅度△u的范围。



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