多信号发生器(2019年电赛复测)——方案分析

相关内容

多信号发生器(2019年电赛复测)——与非门振荡器 多信号发生器(2019年电赛复测)——积分器产生三角波 多信号发生器(2019年电赛复测)——比较器产生窄脉冲 多信号发生器(2019年电赛复测)——低通滤波器滤出正弦波 多信号发生器(2019年电赛复测)——移相90度产生余弦波 多信号发生器(2019年电赛复测)——各部分联调

设计任务：

• 频率为19K到21K连续可调的方波脉冲信号，幅度不小于3.2V

• 与方波同频的正弦信号，输出电压失真度不大于5%，峰峰值Vpp不小于1Vpp

• 与正弦波正交的余弦波信号，相位误差不大于5°，输出电压峰峰值Vpp不小于1Vpp

• 与方波同频的占空比5%-15%连续可调的窄脉冲信号，幅度不小于3.2V

• 各路信号接1K负载

• 限制条件：5V电源供电，一片4运放，一片74LS00，阻容若干

关键词：与非门，振荡器，积分器，滤波器，单电源供电运算放大器，比较器

设计方案概述

• 74LS00是4个与非门
  • 其中的两个与非门用于振荡器，产生方波。可变电阻调节频率。
  • 一路与非门对脉冲进行整形。
• 4运放中的运放分配
  • 一路用于积分器，将方波积分为三角波
  • 一路用于低通滤波器，将三角波滤波产生正弦波
  • 一路用于积分器移相90度，将正弦波转换为余弦波
  • 一路用于比较器，将三角波跟直流电压比较，产生占空比可调的脉冲。

分步设计

先搭建电路，注意各级之间不连接。

调试第一级与非门振荡器

- 用三角波扫一下输入输出特性

- 找到比较门限的区间，确定反馈电阻，并测试方波

- 加上电容，使振荡器自行产生方波

调试第二级的积分器

- 先用万用表测试直流状态。

- 然后信号源给方波，看积分器的输出三角波。

调试第二级低通滤波器。

- 先用万用表测试直流状态。

- 然后信号源发正弦波，看滤波器输出。

- 用Bote仪扫频，看低通滤波器的幅频特性。

- 信号源发三角波，看滤波器输出正弦波的情况。

调试积分器用于移相90度

- 先用万用表测试直流状态。

- 然后信号源发正弦波，看积分器输出余弦波。

- 用XY模式看相位差

调试比较器

- 万用表测试电位器电压，调节在2.5V

- 信号源给三角波1Vpp，直流在2.5V，看比较器输出

联调测试

从第一级开始，联上一级测试一下，没有问题再联下一级。直到各级联调成功。

电路实物图

信号输出位置上都有面包线引出，并加上1K欧姆负载电阻。

整体电路图在多信号发生器(2019年电赛复测)——各部分联调给出