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正弦信号发生器设计(正弦信号发生器设计与仿真)

来源:www.haichao.net  时间:2023-01-14 19:31   点击:259  编辑:admin   手机版

1. 正弦信号发生器设计与仿真

信号发生器是一种能提供各种频率、波形和输出电平电信号的设备。

信号发生器在测量各种电信系统或电信设备的振幅特性、频率特性、传输特性及其它电参数时,以及测量元器件的特性与参数时,用作测试的信号源或激励源。

信号发生器用于产生被测电路所需特定参数的电测试信号。

在测试、研究或调整电子电路及设备时,为测定电路的一些电参量,如测量频率响应、噪声系数,为电压表定度等,都要求提供符合所定技术条件的电信号,以模拟在实际工作中使用的待测设备的激励信号。

当要求进行系统的稳态特性测量时,需使用振幅、频率已知的正弦信号源。

当测试系统的瞬态特性时,又需使用前沿时间、脉冲宽度和重复周期已知的矩形脉冲源。

并且要求信号源输出信号的参数,如频率、波形、输出电压或功率等,能在一定范围内进行精确调整,有很好的稳定性,有输出指示。

信号源可以根据输出波形的不同,划分为正弦波信号发生器、矩形脉冲信号发生器、函数信号发生器和随机信号发生器等四大类。

正弦信号是使用最广泛的测试信号。

这是因为产生正弦信号的方法比较简单,而且用正弦信号测量比较方便。

正弦信号源又可以根据工作频率范围的不同划分为若干种。

2. 正弦信号发生器设计与仿真原理

第一级是一个RC文氏桥振荡器,通过双刀四掷波段开关ZK切换电容进行信号频率的粗调,每挡的频率相差10倍。通过双连电位器RP1进行信号频率的细调,在该挡频率范围内频率连续可调。RP2是一个多圈电位器,调节它可以改善波形失真。若将R4改成阻值为3K的电阻,则调节RP2时,可以明显看出RC文氏桥电路的起振条件和对波形失真的改善过程。

电路的第二级是一个反向比例放大器,调节单连电位器RP3可以改变输出信号的幅度,本级的电压放大倍数最大为5倍,最小为零倍,调节RP3可以明显看到正弦波信号从无到有直至幅度逐渐增大的情况。当然这级电路若采用同向比例放大器,则调节RP3时,该级电路对前级信号源电路的影响明显减小,这是因为同向比例放大器的输入电阻比反向比例放大器的输入电阻大的多的缘故。

3. 正弦函数发生器设计

你要学过傅里叶变换就会知道,方波的频谱含有一个基频以及这个基频的奇次谐波。

低通滤波器将方波变成正弦波的原理是把所有的高阶谐波全部滤掉,只保留基频。

但是当你变化方波的频率时,方波的基频和谐波频率都会变化,可能会让基频升高到滤波器的截止频率以上;或是让3次甚至更高次的谐波降到截止频率以下。这就会导致输出波形失真。

所以想要用低通滤波器实现不同频率的正弦输出,必须使用可变截止频率的滤波器,并根据输入改变截止频率才行。

其他方法的话锁相环应该是可以的。

不过一般VCO的输出频率范围也不会特别大,所以基于VCO的电路输入频率范围都是比较有限的。

另外也有利用开环放大器的饱和失真,产生近似正弦波的方法,不过既然你的输入幅值也在变化,这招估计不行

4. 信号发生器的设计与实现仿真

调节信号发生器的振幅:

(1)调试电路的成功与否,很大程度上取决于电路原理图的绘画合理与否,特别是对于模拟电路来说,如果电路原理图绘画得不合理,再加上电路板的质量不好以及画线与画线之间的干扰,会导致整个电路上的干扰比较大,最后波形会出不来。

(2)在画电路原理图之前,首先用仿真软件Multisim12对电路进行仿真,观察在理想情况输入理想参数的到的波形,这样再画电路原理图,就可以减少一些错误。

(3)画PCB图最好要用手动布线,因为自动布线会有很多不合理的地方,或者自动布线后在手动调整,布线时尽量避免过多的平行线,线长要最短,这样可以减少干扰。

(4)在芯片的位置,最好不要过孔,否则会造成焊接困难,线宽不宜太细,焊盘可适当调整大小,最重要的是要注意各元件的封装。在制作完电路板之后,通电测试前,仔细检查电路板有无存在短路现象,检查芯片,极性电容等元件是否装反或漏装。

5. 基于dsp的正弦信号发生器设计

正弦波信号产生的方法有:

1 利用电感和电容的充放电振荡电路,可以产生正弦波 2 利用EDA元件,如DSP,FPGA和CPLD等工具来编程产生正弦波。

第一种是纯硬件电路,第二种是靠软硬件结合的方式。

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