方案要求:
1.输入电压为交流220V电压。
2.输出频率100HZ~100KHZ连续可调;
3.输出电压0~10V连续可调;
设计要求:
1.根据题目要求画出电路原理框图;
2.正确选择电路设计方案;
3.单元电路的设计及参数计算;
4.画出整机电路原理图并说明及其工作原理;
5.列出元器件明细表。
设计中不能用单片机和集成块。
答案符合要求的再给加分!!
本电路(见图1)是一种频率可调的移相式正弦波发生器电路,其频率稳定度通过实际测试为0.002%。该电路性价比高,用很便宜的几个元件在很宽的频段内,实现频率连续可调。笔者在实验时将频段分为低、中、高三个频段,用拨动开关进行切换,用双联电位器R8、R9调节其阻值,实现了输出频率从0.7Hz~60kHz连续可调的功能。
该电路采用±15V供电,通过R11可调整输出正弦波的峰峰值,只要U1A的放大倍数满足大于1的条件,电路即可产生振荡。输出正弦波的峰值,最大可达20V左右。C3、C4、R8、R9决定输出频率,其输出最高频率还取决于运放的截止频率。以下是实际调试中输出波形和电容、电位器的参数值: 低频段:0.67Hz~42Hz
双联电位器阻值100kΩ/100kΩ
信号峰一峰值:21~22V
中频段:27Hz~1500Hz
双联电位器阻值:100kΩ/100kΩ
信号峰一峰值19 6~17 8V
高频段:1_28kHz~60Hz
双联电位器阻值100kΩ/100kΩ
信号峰一峰值:14~15.5V
图2是电路仿真的输出波形。图1电路中A点和B点(输出)与图2中的A点和B点的输出波形相对应。A点为U2A的输出波形,B点为U3A的输出波形,从仿真结果不难看出,A点刚好比B点的相位延迟90°,信号经过U3A再移相90°后,刚好移相180。,此时B点和U1A输出的相位刚好刚相差180°。电路要求C3、R8和C4、R9两个网络参数的值要完全相同才会获得最理想的波形。由于笔者没有相关仪器,无法测量正弦波的失真度,但是从软件仿真和硬件实验来看,输出波形还是挺让人满意的。
要想实现输出频率的连续调节,就必须同时改变的阻值,实验证明用双联电位器可实现频率的连续调节,但R8、R9由于电位器的固有噪声在旋动中会有波形跳动的现象,所以电位器的品质直接影响着频率输出的稳定性。
本电路的最高输出频率取决于C3、C4、R8、R9选频网络的值和运放的响应频率,由于笔者需求的频段是1Hz~50kHz,所以未实验本电路的高频特性。理论上如不考虑运放的响应频率,改变RC的值,可使振荡频率工作在几百kHz左右。
TR1结型场效应管在这里充当压控可变电阻,它与R3、R4一起构成文氏振荡器的负反馈回路,TR1的电阻越大,负反馈越强。D2、D3、R8、R9、R10与IC(2/2)对输出振荡电压进行全波整流,在IC的1脚产生负的整流输出电压,经过D1与R7、C4滤波后获得一个负的直流电压,该电压与振荡输出的幅值差不多相等。这个负电压加在TR1的G极,控制着TR1的D-S极之间的电阻值。振荡输出幅度增大,TR1的G极电压就越负,TR1的D-S极间阻值变大,负反馈增强,使得振荡幅度减小。通过以上的自动调节,使振荡幅度保持稳定,避免放大器进入非线性区域,从而获得良好的正弦波形。
文氏振荡器常见的一种稳幅措施是在负反馈回路中加入二极管(见下图):