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基于51單片機函數信號發生器設計.

時間:2019-05-14 04:29:56下載本文作者:會員上傳
簡介:寫寫幫文庫小編為你整理了多篇相關的《基于51單片機函數信號發生器設計.》,但愿對你工作學習有幫助,當然你在寫寫幫文庫還可以找到更多《基于51單片機函數信號發生器設計.》。

第一篇:基于51單片機函數信號發生器設計.

摘 要: 本系統利用單片機AT89S52采用程序設計方法產生鋸齒波、正弦波、矩形波三種波形,再通過D/A轉換器DAC0832將數字信號轉換成模擬信號,濾波放大,最終由示波器顯示出來,能產1Hz—3kHz的波形。通過鍵盤來控制三種波形的類型選擇、頻率變化,并通過液晶屏1602顯示其各自的類型以及數值,系統大致包括信號發生部分、數/模轉換部分以及液晶顯示部分三部分,其中尤其對數/模轉換部分和波形產生和變化部分進行詳細論述。

關鍵詞:單片機AT89S52、DAC0832、液晶1602 Abstract: this system capitalize on AT89s52,it makes use of central processor to generate three kinds of waves, they are triangle wave, and use D/A conversion module, wave generate module and liquid crystal display of 1602, it can have the 1Hz-3KHz profile.In this system it can control wave form choosing, frequency, range,can have the sine wave, the square-wave, the triangular wave.Simultaneously may also take the frequency measurement frequency,and displays them through liquid crystal display of 1602.this design includes three modules.They are D/A conversion module, wave generate module and liquid crystal display of LED module.In this design, the wave generator into wave form module and D/A conversion module are discussed in detail.key word: AT89S52, DAC0832, liquid crystal 1602.目錄

1.系統設計

1.1 設計要求

1.2方案設計與論證

1.2.1 信號發生電路方案論證 1.2.2 單片機的選擇論證 1.2.3 顯示方案論證 1.2.4 鍵盤方案論證 1.3 總體系統設計 1.4 硬件實現及單元電路設計 1.4.1 單片機最小系統的設計

1.4.2 波形產生模塊設計 1.4.3 顯示模塊的設計 1.4.4 鍵盤模塊的設計

1.5 軟件設計流程 1.6 源程序

2.輸出波形的種類與頻率的測試

2.1 測試儀器及測試說明

2.2 測試結果 3.設計心的及體會 4.附錄 4.1 參考文獻 4.2 附圖

1、系統設計

經過考慮,我們確定方案如下:利用AT89S52單片機采用程序設計方法產生鋸齒波、正弦波、矩形波三種波形,再通過D/A轉換器DAC0832將數字信號轉換成模擬信號,濾波放大,最終由示波器顯示出來,通過鍵盤來控制三種波形的類型選擇、頻率變化,最終輸出顯示其各自的類型以及數值。

1.1、設計要求

1、利用單片機采用軟件設計方法產生三種波形 2)、三種波形可通過鍵盤選擇 3)、波形頻率可調

4)、需顯示波形的種類及其平率

1.2方案設計與論證

1.2.1 信號發生電路方案論證

方案一:通過單片機控制D/A,輸出三種波形。此方案輸出的波形不夠穩定,抗干擾能力弱,不易調節。但此方案電路簡單、成本低。

方案二:使用傳統的鎖相頻率合成方法。通過芯片IC145152,壓控振蕩器搭接的鎖相環電路輸出穩定性極好的正弦波,再利用過零比較器轉換成方波,積分電路轉換成三角波。此方案,電路復雜,干擾因素多,不易實現。

方案三:利用MAX038芯片組成的電路輸出波形。MAX038是精密高頻波形產生電路,能夠產生準確的三角波、方波和正弦波三種周期性波形。但此方案成本高,程序復雜度高。

以上三種方案綜合考慮,選擇方案一。

1.2.2 單片機的選擇論證

方案一:AT89S52單片機是一種高性能8位單片微型計算機。它把構成計算機的中央處理器CPU、存儲器、寄存器、I/O接口制作在一塊集成電路芯片中,從而構成較為完整的計算機、而且其價格便宜。

方案二:C8051F005單片機是完全集成的混合信號系統級芯片,具有與8051兼容的微控制器內核,與MCS-51指令集完全兼容。除了具有標準8052的數字外設部件,片內還集成了數據采集和控制系統中常用的模擬部件和其他數字外設及功能部件,而且執行速度快。但其價格較貴

以上兩種方案綜合考慮,選擇方案一

1.2.3 顯示方案論證

方案一:采用LED數碼管。LED數碼管由8個發光二極管組成,每只數碼管輪流顯示各自的字符。由于人眼具有視覺暫留特性,當每只數碼管顯示的時間間隔小于1/16s時人眼感覺不到閃動,看到的是每只數碼管常亮。使用數碼管顯示編程較易,但要顯示內容多,而且數碼管不能顯示字母。

方案二:采用LCD液晶顯示器1602。其功率小,效果明顯,顯示編程容易控制,可以顯示字母。

以上兩種方案綜合考慮,選擇方案二。

1.2.4 鍵盤方案論證

方案一:矩陣式鍵盤。矩陣式鍵盤的按鍵觸點接于由行、列母線構成的矩陣電路的交叉處。當鍵盤上沒有鍵閉合時,所有的行和列線都斷開,行線都呈高電平。當某一個鍵閉合時,該鍵所對應的行線和列線被短路。

方案二:編碼式鍵盤。編碼式鍵盤的按鍵觸點接于74LS148芯片。當鍵盤上沒有閉合時,所有鍵都斷開,當某一鍵閉合時,該鍵對應的編碼由74LS148輸出。

以上兩種方案綜合考慮,選擇方案一。

1.3總體系統設計

該系統采用單片機作為數據處理及控制核心,由單片機完成人機界面、系統控制、信號的采集分析以及信號的處理和變換,采用按鍵輸入,利用液晶顯示電路輸出數字顯示的方案。將設計任務分解為按鍵電路、液晶顯示電路等模塊。圖(1)為系統的總體框圖

圖(1)總體方框圖

1.4硬件實現及單元電路設計

1.4.1單片機最小系統的設計

89C51是片內有ROM/EPROM的單片機,因此,這種芯片構成的最小系統簡單﹑可靠。用80C51單片機構成最小應用系統時,只要將單片機接上時鐘電路和復位電路即可,如圖(2)89C51單片機最小系統所示。由于集成度的限制,最小應用系統只能用作一些小型的控制單元。其應用特點:

(1 有可供用戶使用的大量I/O口線。(2 內部存儲器容量有限。(3 應用系統開發具有特殊性。

圖(2)89C51單片機最小系統

1.4.2 波形產生模塊設計

由單片機采用編程方法產生三種波形、通過DA轉換模塊DAC0832在進過濾波放大之后輸出。其電路圖如下:

圖(3)波形產生電路

如上圖所示,單片機的P0口連接DAC0832的八位數據輸入端,DAC0832的輸出端接放大器,經過放大后輸出所要的波形。DAC0832的為八位數據并行輸入的,其結構圖如下:

圖(4)DAC0832的內部結構

1.4.3 顯示模塊的設計

通過液晶1602顯示輸出的波形、頻率,其電路圖如下:

圖(5)液晶顯示

如上圖所示,1602的八位數據端接單片機的P1口,其三個使能端RS、RW、E分別接單片機的P3.2—P3.4。通過軟件控制液晶屏可以顯示波形的種類以及波形的頻率。

1.4.4 鍵盤顯示模塊的設計

本系統采用獨立鍵盤,其連接電路圖如下:

圖(6)鍵盤

圖中鍵盤獨立鍵盤引出的八跟線分別接單片機的P2口,只用其第四列,因此在程序初始化時P2.7腳給低電平。如圖開關3用來切換輸出波形、開關7和8用

來調節頻率的加減。當按開關7時輸出波形的頻率增加,按開關8時輸出波形的頻率減小。

1.5 軟件設計流程

本系統采用AT89S52單片機,用編程的方法來產生三種波形,并通過編程 來切換三種波形以及波形頻率的改變。

具體功能有:(1)各個波形的切換;(2)各種參數的設定;(3)頻率增減等。

軟件調通后,通過編程器下載到AT89S52芯片中,然后插到系統中即可獨立完成所有的控制。

軟件的流程圖如下:

圖(7)程序流程圖

1.6源程序

#include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int

sbit lcdrw=P3^3;sbit lcdrs=P3^2;sbit lcde=P3^4;sbit d=P2^7;sbit s1=P2^0;sbit s2=P2^1;sbit s3=P2^2;sbit cs=P3^5;sbit wr=P3^6;uchar s1num,a,ys,j;uint fre;uchar code tosin[256]={ 0x80,0x83,0x86,0x89,0x8d,0x90,0x93,0x96,0x99,0x9c,0x9f,0xa2, 0xa5,0xa8,0xab,0xae,0xb1,0xb4,0xb7,0xba,0xbc,0xbf,0xc2,0xc5, 0xc7,0xca,0xcc,0xcf,0xd1,0xd4,0xd6,0xd8,0xda,0xdd,0xdf,0xe1, 0xe3,0xe5,0xe7,0xe9,0xea,0xec,0xee,0xef,0xf1,0xf2,0xf4,0xf5, 0xf6,0xf7,0xf8,0xf9,0xfa,0xfb,0xfc,0xfd,0xfd,0xfe,0xff,0xff, 0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xfe,0xfd, 0xfd,0xfc,0xfb,0xfa,0xf9,0xf8,0xf7,0xf6,0xf5,0xf4,0xf2,0xf1, 0xef,0xee,0xec,0xea,0xe9,0xe7,0xe5,0xe3,0xe1,0xde,0xdd,0xda, 0xd8,0xd6,0xd4,0xd1,0xcf,0xcc,0xca,0xc7,0xc5,0xc2,0xbf,0xbc, 0xba,0xb7,0xb4,0xb1,0xae,0xab,0xa8,0xa5,0xa2,0x9f,0x9c,0x99, 0x96,0x93,0x90,0x8d,0x89,0x86,0x83,0x80,0x80,0x7c,0x79,0x76,0x72,0x6f,0x6c,0x69,0x66,0x63,0x60,0x5d,0x5a,0x57,0x55,0x51, 0x4e,0x4c,0x48,0x45,0x43,0x40,0x3d,0x3a,0x38,0x35,0x33,0x30, 0x2e,0x2b,0x29,0x27,0x25,0x22,0x20,0x1e,0x1c,0x1a,0x18,0x16, 0x15,0x13,0x11,0x10,0x0e,0x0d,0x0b,0x0a,0x09,0x08,0x07,0x06, 0x05,0x04,0x03,0x02,0x02,0x01,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0x02,0x02,0x03,0x04,0x05, 0x06,0x07,0x08,0x09,0x0a,0x0b,0x0d,0x0e,0x10,0x11,0x13,0x15, 0x16,0x18,0x1a,0x1c,0x1e,0x20,0x22,0x25,0x27,0x29,0x2b,0x2e, 0x30,0x33,0x35,0x38,0x3a,0x3d,0x40,0x43,0x45,0x48,0x4c,0x4e, 0x51,0x55,0x57,0x5a,0x5d,0x60,0x63,0x66 ,0x69,0x6c,0x6f,0x72, 0x76,0x79,0x7c,0x80 };/*正弦波碼 */ void delay(uint z //延時子程序 { uchar i,j;for(i=z;i>0;i--for(j=110;j>0;j--;} void delay1(uint y { uint i;for(i=y;i>0;i--;} void write_com(uchar com //1602寫指令

{ lcdrs=0;P1=com;delay(5;lcde=1;delay(5;lcde=0;} void write_data(uchar date //1602數據 { lcdrs=1;P1=date;delay(5;lcde=1;delay(5;lcde=0;} void init(//初始化 { lcdrw=0;lcde=0;wr=0;cs=0;

write_com(0x38;write_com(0x0c;write_com(0x06;write_com(0x01;write_com(0x80+0x00;write_data(0x77;//寫wave: write_data(0x61;write_data(0x76;write_data(0x65;write_data(0x3a;write_com(0x80+0x40;//寫 f: write_data(0x66;write_data(0x3a;} void write_f(uint date //寫頻率 { uchar qian,bai,shi,ge;qian=date/1000;bai=date/100%10;shi=date/10%10;ge=date%10;write_com(0x80+0x42;write_data(0x30+qian;

write_data(0x30+bai;write_data(0x30+shi;write_data(0x30+ge;write_data(0x48;write_data(0x5a;} void xsf(//顯示頻率 { if(s1num==1 { fre=(1000/(9+3*ys;write_f(fre;} if(s1num==2 { fre=(100000/(3*ys;write_f(fre;} if(s1num==3 { fre=(1000/(15+3*ys;write_f(fre;}

} void keyscanf({ d=0;if(s1==0 { delay(5;if(s1==0 { while(!s1;s1num++;if(s1num==1 { ys=0;write_com(0x80+0x05;write_data(0x73;//寫sine: write_data(0x69;write_data(0x6e;write_data(0x65;write_data(0x20;write_data(0x20;} if(s1num==2

{ ys=10;write_com(0x80+0x05;write_data(0x73;//寫squrae write_data(0x71;write_data(0x75;write_data(0x61;write_data(0x72;write_data(0x65;} if(s1num==3 { ys=0;write_com(0x80+0x05;//train write_data(0x74;write_data(0x72;write_data(0x61;write_data(0x69;write_data(0x6e;write_data(0x20;} if(s1num==4 {

s1num=0;P1=0;write_com(0x80+0x05;write_data(0x20;write_data(0x20;write_data(0x20;write_data(0x20;write_data(0x20;write_data(0x20;write_com(0x80+0x42;write_data(0x20;write_data(0x20;write_data(0x20;write_data(0x20;write_data(0x20;write_data(0x20;} } } if(s2==0 { delay(5;if(s2==0

{ while(!s2;ys++;} } if(s3==0 { delay(5;if(s3==0 { while(!s3;ys--;} } } void main({ init(;while(1 { keyscanf(;if(s1num==1 //正弦波// {

for(j=0;j<255;j++ { P0=tosin[j];delay1(ys;} } if(s1num==2 //方波// { P0=0xff;delay1(ys;P0=0;delay1(ys;} if(s1num==3 //三角波// { if(a<128 { P0=a;delay1(ys;} else { P0=255-a;

delay1(ys;} a++;}

if(!(s1&s2&s3 { xsf(;} } }

2、輸出波形的種類與頻率的測試

2.1、測量儀器及測試說明

測量儀器:穩壓電源、示波器、數字萬用表。

測量說明:正弦波、矩形波、三角波信號的輸出,通過對獨立鍵盤來實現其的不同波形的輸出以及其頻率的改變。

2.2測試過程

當程序下進去時經過初始化,液晶屏的上只顯示“wave:”和“f:“,當開關三按一下是此時輸出波形為正弦波,按兩下時輸出為方波,按三下時輸出為三角波。另外兩個開關可以調節頻率,三種波形的頻率可調范圍不同,分別如下: 正弦波:1—180HZ 方 波:1——3.3KHZ 三角波:1——180HZ

根據示波器的波形頻率的顯示計算出三種波形的頻率計算公式如下: 正弦波:f=(1000/(9+3*ys 方 波:f=(100000/(3*ys 三角波:f=(1000/(15+3*ys 其中ys為延時的變量。三種波形的仿真波形圖如下:

圖(8)正弦波圖形

圖(9)方波圖形

圖(10)三角波圖行

2.3、測試結果

各項指標均達到要求。

測試數據如下:

1)、產生正弦波、方波、三角波基本實現

2)、三種波形的頻率都可調,但不能步進的調節,其中方波的可調范圍最廣為1—3.3KHZ,其他兩種波形的頻率范圍不大1—180HZ 3)、顯示部分基本實現 4)、鍵盤功能實現

3、設計心的及體會

通過這次畢業設計,使我深刻地認識到學好專業知識的重要性,也理解了理論聯系實際的含義,并且檢驗了大學三年的學習成果,進一步加深了我對專業知識的了解和認識以及動手的能力。雖然在這次設計中對于所學知識的運用和銜接還不夠熟練,作品完成的還不是很出色。但是我將在以后的工作和學習中繼續努力、不斷完善。這個設計是對我們過去所學知識的系統提高和擴充的過程,為今后的發展打下了良好的基礎。

4、附錄

4.1 參考文獻

[1] 戴仙金主編 51單片機及其C語言匯編程序開發實例 清華大學出版社,2008 [2] 高吉祥主編 全國大學生電子設計競賽培訓系列教程 電子工業出版社,2007 [3] 楊素行主編 模擬電子技術基礎簡明教程 高等教育出版社,2007 [4] 蔣輝平主編 單片機原理與應用設計 北京航空航天大學出版社 2007 4.2 附圖

圖(11)總體原理設計圖

第二篇:基于51單片機函數信號發生器設計

湘南學院

電子工程設計

題 目: 基于51單片機的函數信號發生器設計

學院(系): 電子信息與電氣工程學院 年級專業: 2013級電子信息科學與技術 學 號: 201314110144,201314110106 學生姓名: 周 慧 程迅 指導教師: 王 龍

2016年 4 月 1 日

課程設計任務書

學生姓名:程迅 周慧

專業班級:電子信息科學與技術

(一)班 指導教師:王 龍 工作單位:電子信息與電氣工程學院

題 目:

基于51單片機的函數信號發生器的設計 初始條件:

1.運用所學的單片機原理與接口技術知識和數字電路知識; 2.51單片機最小系統; 3.PC機及相關應用軟件。

要求完成的主要任務: 系統大致包括信號發生部分、數/模轉換部分以及液晶顯示部分三部分,通過程序設計方法產生鋸齒波、正弦波、三角波、矩形波四種波形,通過按鍵來控制四種波形的類型選擇、頻率變化,并通過液晶屏1602顯示其各自的類型以及頻率值。

1.完成函數信號發生器的設計和調試。

2.撰寫課程設計說明書,說明書使用A4打印紙計算機打印,用proteus等仿真軟件繪制電子線路圖紙。

基于51單片機的函數信號發生器的設計

摘 要

本系統利用單片機STC89C52采用程序設計方法產生鋸齒波、正弦波、三角波、矩形波四種波形,再通過D/A轉換器DAC0832將數字信號轉換成模擬信號,濾波放大,最終由示波器顯示出來,能產0Hz—535Hz的波形。通過按鍵來控制三種波形的類型選擇、頻率變化,并通過液晶屏1602顯示其各自的類型以及數值,系統大致包括信號發生部分、數/模轉換部分以及液晶顯示部分三部分,其中尤其對數/模轉換部分和波形產生和變化部分進行詳細論述。

關鍵詞:單片機STC89C52、DAC0832、液晶1602

目錄

前言..........................................................................1 第一章 系統設計要求及設計方案..................................................2

1.1 設計要求.................................................................2 1.2 方案設計與論證...........................................................2 1.2.1 信號發生電路方案論證...............................................2 1.2.2 單片機的選擇論證..................................................2 1.2.3 顯示方案論證.....................................................3 1.2.4 鍵盤方案論證......................................................3 1.3 系統主要功能.............................................................3 第二章 系統的硬件設計..........................................................4 2.1 總體系統設計.............................................................4 2.2 硬件實現及單元電路設計...................................................4 2.2.1 振蕩電路..........................................................4 2.2.2 復位電路設計.....................................................5 2.2.3 波形產生模塊設計..................................................6 2.2.4顯示模塊的設計.....................................................7 2.2.5 鍵盤顯示模塊的設計.................................................7 2.3 軟件設計流程.............................................................8 第三章 proteus的簡介..........................................................9 3.1 proteus介紹.............................................................9 3.1.1 keil調試.........................................................10 3.1.2 proteus仿真調試..................................................10 3.2 測試過程................................................................11 附錄一:總電路圖..............................................................12 附錄二:部分程序..............................................................12

前言

信號發生器是一種常用的信號源,廣泛應用于電子電路、自動控制系統和教學實驗等領域。信號的產生有模擬電路、專用硬件和軟件產生等方法。采用模擬電路搭建函數信號發生器,可產生方波、三角波、正弦波、鋸齒波,但不能產生任意波形,存在波形質量差、控制難、可調范圍小,電路復雜和體積大等缺點,且頻率調節不方便。專用硬件方法產生的信號頻率分辨率高、穩定性好、在線調整方便,如目前在通訊系統中應 用廣泛的直接數字頻率合成(DDS)技術,例如 AD9854是一種典型的信號產生方法,但是價格昂貴。

利用單片機通過程序設計方法產生低頻信號,其頻率底線較低,具有線路簡單、結構緊湊、體積小、價格低廉、頻率穩定度高、抗干擾能力強、用途廣泛等優點,且如需要產生新的波形時,只需對程序進行修改即可。該系統利用單片機STC89C52和D /A 轉換器DAC0832 轉換數字信號為 0 ~ 5 V 模擬電壓信號,并在 LCD1602 顯示,通過示波器就能得知產生的信號波形。

第一章 系統設計要求及設計方案

1.1 設計要求

1)、利用單片機采用軟件設計方法產生四種波形 2)、四種波形可通過按鍵選擇輸出 3)、波形頻率可調 4)、需顯示波形的頻率

1.2 方案設計與論證 1.2.1 信號發生電路方案論證

方案一:通過單片機控制D/A,輸出三種波形。此方案輸出的波形不夠穩定,抗干擾能力弱,不易調節。但此方案電路簡單、成本低。

方案二:使用傳統的鎖相頻率合成方法。通過芯片IC145152,壓控振蕩器搭接的鎖相環電路輸出穩定性極好的正弦波,再利用過零比較器轉換成方波,積分電路轉換成三角波。此方案,電路復雜,干擾因素多,不易實現。

方案三:利用MAX038芯片組成的電路輸出波形。MAX038是精密高頻波形產生電路,能夠產生準確的三角波、方波和正弦波三種周期性波形。但此方案成本高,程序復雜度高。

以上三種方案綜合考慮,選擇方案一。

1.2.2 單片機的選擇論證

方案一:STC89C52單片機是一種高性能8位單片微型計算機。它把構成計算機的中央處理器CPU、存儲器、寄存器、I/O接口制作在一塊集成電路芯片中,從而構成較為完整的計算機、而且其價格便宜。

方案二:C8051F005單片機是完全集成的混合信號系統級芯片,具有與8051兼容的微控制器內核,與MCS-51指令集完全兼容。除了具有標準8052的數字外設部件,片內還集成了數據采集和控制系統中常用的模擬部件和其他數字外設及功能部件,而且執行速度快。但其價格較貴。

以上兩種方案綜合考慮,選擇方案一

1.2.3 顯示方案論證

方案一:采用LED數碼管。LED數碼管由8個發光二極管組成,每只數碼管輪流顯示各自的字符。由于人眼具有視覺暫留特性,當每只數碼管顯示的時間間隔小于1/16s時人眼感覺不到閃動,看到的是每只數碼管常亮。使用數碼管顯示編程較易,但要顯示內容多,而且數碼管不能顯示字母。

方案二:采用LCD液晶顯示器1602。其功率小,效果明顯,顯示編程容易控制,可以顯示字母。

以上兩種方案綜合考慮,選擇方案二。

1.2.4 鍵盤方案論證

方案一:矩陣式鍵盤。矩陣式鍵盤的按鍵觸點接于由行、列母線構成的矩陣電路的交叉處。當鍵盤上沒有鍵閉合時,所有的行和列線都斷開,行線都呈高電平。當某一個鍵閉合時,該鍵所對應的行線和列線被短路。

方案二:獨立點觸按鍵。點觸按鍵體積小,安裝方便,成本低。以上兩種方案綜合考慮,選擇方案二。

1.3 系統主要功能

經過考慮,我們確定方案如下:利用STC89C52單片機采用程序設計方法產生鋸齒波、正弦波、矩形波鋸齒波四種波形,再通過D/A轉換器DAC0832將數字信號轉換成模擬信號,濾波放大,最終由示波器顯示出來,通過按鍵來控制四種波形的類型選擇、頻率變化,最終輸出顯示其各自的類型以及數值。

第二章 系統的硬件設計

2.1 總體系統設計

該系統采用單片機作為數據處理及控制核心,由單片機完成人機界面、系統控制、信號的采集分析以及信號的處理和變換,采用按鍵輸入,利用液晶顯示電路輸出數字顯示的方案。將設計任務分解為按鍵電路、液晶顯示電路等模塊。下

圖2.1為系統的總體框圖

圖2.1 總體方框圖

2.2 硬件實現及單元電路設計

2.2.1 振蕩電路

單片機內部有一個高增益、反相放大器,其輸入端為芯片引腳XTAL1,其輸出端為引腳XTAL2。通過這兩個引腳在芯片外并接石英晶體振蕩器和兩只電容振蕩電路脈沖經過二分頻后作為系統的時鐘信號,再在二分頻的基礎上三分頻產

4(電容和一般取30pF)。這樣就構成一個穩定的自激振蕩器。

生ALE信號,此時得到的信號時機器周期信號。

振蕩電路如圖2.2.1所示:

圖2.2.1 振蕩電路

2.2.2 復位電路設計

復位操作有兩種基本形式:一種是上電復位,另一種是按鍵復位。按鍵復位具有上電復位功能外,若要復位,只要按圖中的RESET鍵,電源VCC經電阻R1、R2分壓,在RESET端產生一個復位高電平。上電復位電路要求接通電源后,通過外部電容充電來實現單片機自動復位操作。上電瞬間RESET引腳獲得高電平,隨著電容的充電,RERST引腳的高電平將逐漸下降。RERST引腳的高電平只要能保持足夠的時間(2個機器周期),單片機就可以進行復位操作。按鍵復位電路圖如圖2.2.2所示。

圖2.2.2 復位電路

2.2.3 波形產生模塊設計

由單片機采用編程方法產生四種波形、通過DA轉換模塊DAC0832在進過濾波放大之后輸出。

其電路圖如下圖2.2.3(1):

圖2.2.3(1)波形產生電路

如上圖2.2.3(1)所示,單片機的P0口連接DAC0832的八位數據輸入端,DAC0832的輸出端接放大器,經過放大后輸出所要的波形。DAC0832的為八位數據并行輸入的,其結構圖如下圖2.2.3(2):

圖2.2.3(2)DAC0832的內部結構

2.2.4顯示模塊的設計

通過液晶1602顯示輸出的波形、頻率。1602的八位數據端接單片機的P0口,其使能端RS、E分別接單片機的P3.5、P3.4。通過軟件控制液晶屏可以顯示波形的種類以及波形的頻率。

其電路圖如下圖2.2.4:

圖2.2.4 液晶顯示

2.2.5 鍵盤顯示模塊的設計

其連接電路圖如下圖2.2.5:

圖2.2.5 鍵盤

圖中鍵盤引出的5跟線分別接單片機的P1口,其中P1.0連接按鍵1用于切換波形,P1.1、P1.2連接按鍵2、3用于調節波形的頻率的增減,P1.3連接的按鍵用于占空比的升高。

2.3 軟件設計流程

本系統采用STC89C52單片機,用編程的方法來產生四種波形,并通過編程 來切換四種波形以及波形頻率的改變。

具體功能有:(1)各個波形的切換;(2)各種參數的設定;(3)頻率增減等。

軟件調通后,通過編程器下載到STC89C52芯片中,然后插到系統中即可獨立完成所有的控制。

軟件的流程圖如下圖2.3:

圖2.3 程序流程圖

第三章 proteus的簡介

3.1 proteus介紹

Proteus軟件是來自英國Labcenter electronics公司的EDA工具軟件,它組合了高級原理布圖、混合模式SPICE仿真,PCB設計以及自動布線來實現一個完整的電子設計系統。此系統受益于15年來的持續開發,被《電子世界》在其對PCB設計系統的比較文章中評為最好產品—“The Route to PCB CAD”。Proteus 產品系列也包含了我們革命性的VSM技術,用戶可以對基于微控制器的設計連同所有的周圍電子器件一起仿真。用戶甚至可以實時采用諸如LED/LCD、鍵盤、RS232終端等動態外設模型來對設計進行交互仿真。

其功能模塊:—個易用而又功能強大的ISIS原理布圖工具;PROSPICE混合模型SPICE仿真;ARES PCB設計。PROSPICE 仿真器的一個擴展PROTEUS VSM:便于包括所有相關的器件的基于微處理器設計的協同仿真。此外,還可以結合微控制器軟件使用動態的鍵盤,開關,按鈕,LEDs甚至LCD顯示CPU模型。支持許多通用的微控制器,如PIC,AVR,HC11以及8051。最新支持ARM。交互的裝置模型包括:LED和LCD顯示,RS232終端,通用鍵盤,I2C,SPI器件。強大的調試工具,包括寄存器和存儲器,斷點和單步模式。IAR C-SPY 和Keil uVision2等開發工具的源層調試。應用特殊模型的DLL界面-提供有關元件庫的全部文件。

在完成了函數信號發生器的硬件設計和軟件設計以后,便進入系統的調試階段。系統的調試步驟和方法基本上是相同的,但具體細節和所采用的開發系統以及用戶系統選用的單片機型號有關,我們選用的是Keil軟件進行軟件調試,用Proteus軟件完成硬件調試。

3.1.1 keil調試

3.1.2 proteus仿真調試

3.2 測試過程

1)、當程序下進去時經過初始化,液晶屏的上只顯示“Frequency:”和“0050Hz”,默認狀態輸出波形為正弦波,按一下按鍵1時輸出為方波,按按鍵1兩下時輸出為鋸齒波,按按鍵1三下時輸出三角波。按鍵2、3可以調節頻率,三種波形的頻率可調范圍,分別如下: 正弦波:0—535Hz 方 波:0——535Hz 三角波:0——535Hz 鋸齒波:0——535Hz 根據示波器的波形頻率的顯示計算出三種波形的頻率計算公式如下:

正弦波:f= 65536-10^6//(512*FREQ)方 波:f= 65336-10^6/(256*FREQ)三角波:f= 65336-10^6/(256*FREQ)鋸齒波:f= 100(+-)n*2Hz.2)、四種種波形的仿真波形圖如下:

圖3.2(1)方波圖形

圖3.2(2)正弦波圖形

圖3.2(3)三角波圖形 圖3.2(4)鋸齒波圖形

附錄一:總電路圖

附錄二:部分程序

//調節部分——頻率 void freq_ud(void){ unsigned int temp;if(freq_d==0){ FREQ--;

} else if(freq_u==0){ FREQ++;} if(cho==1|cho==3)//鋸齒波256次中斷一周期,否則他的頻率是100(+-)n*2Hz.{temp=0xffff-3906/FREQ;//默認為100hz,切換后頻率為50HZ65336-10^6/(256*FREQ)TIME0_H=temp/256;TIME0_L=temp%256;} else if(cho==0|cho==3)//正弦波 三角波默認周期50hz 65536-10^6//(512*FREQ){temp=0xffff-1953/FREQ;TIME0_H=temp/256;TIME0_L=temp%256;}}

//調節部分——方波的占空比

void duty_ud(void)//方波也采用512次中斷構成一個周期。{ if(duty_d==0&sqar_num>0)sqar_num--;else if(duty_u==0&sqar_num<255)} //波形發生函數 void sint(void){ if(!flag){ cs=0;P2=sin_num[num++];cs=1;if(num==0){num=255;flag=1;} sqar_num++;} else if(flag){

} void square(void){ if(i++

cs=0;P2=num++;cs=1;} void stw(void){ if(~flag){ cs=0;P2=num++;cs=1;if(num==0){num=255;flag=1;} } else if(flag){

} void main(){ TMOD=0X01;TH0=0xff;TL0=0xd9;IT0=1;//設置中斷觸發方式,下降沿 EA=1;EX0=1;ET0=1;IP=0X01;//鍵盤中斷級別高 init_1602();//初始化lcd

write_command(0x80);//液晶顯示位置 delay(5);

for(i=0;i

{

} write_data(value1[i]);delay(5);TR0=1;while(1){ show_frequency();} } //按鍵中斷處理程序。void it0()interrupt 0 { if(chg==0){FREQ=50;if(++cho==4){cho=0;num=0;}}//num=0;所有數據從新開始,保證波形的完整性

else if(freq_u==0|freq_d==0){freq_ud();} else if(cho==1&(duty_d==0|duty_u==0)){duty_ud();} else;}

第三篇:函數信號發生器設計

函數信號發生器設計設計任務與要求

⑴ 設計并制作能產生正弦波、矩形波(方波)和三角波(鋸齒波)的函數發生器,本信號發生器可以考慮用專用集成芯片(如5G8038等)為核心實現。⑵ 信號頻率范圍: 1Hz∽100kHz;

⑶ 頻率控制方式:

① 手控通過改變RC參數實現;

② 鍵控通過改變控制電壓實現;

③ 為能方便地實現頻率調節,建議將頻率分檔;

⑷ 輸出波形要求

① 方波上升沿和下降沿時間不得超過200nS,占空比在48%∽50%之間;② 非線性誤差≤2%;

③ 正弦波諧波失真度≤2%;

⑸ 輸出信號幅度范圍:0∽20V;

⑹ 信號源輸出阻抗:≤1Ω;

⑺ 應具有輸出過載保護功能;

⑻ 具有數字顯示輸出信號頻率和電壓幅值功能。

第四篇:51單片機設計多功能低頻函數信號發生器

【轉】 51單片機設計多功能低頻函數信號發生器 2010-06-05 17:37 轉載自 yeyongan1987 最終編輯 yeyongan1987

51單片機設計多功能低頻函數信號發生器

應用89S52單片機和DAC0832進行低頻函數信號發生器的設計。本設計能產生正弦波、鋸齒波、三角波和方波。這里著重介紹正弦波和鋸齒波的生成原理。

ADC0832的介紹:DAC0832是8分辨率的D/A轉換集成芯片。與微處理器完全兼容。這個DA芯片以其價格低廉、接口簡單、轉換控制容易等優點,在單片機應用系統中得到廣泛的應用。D/A轉換器由8位輸入鎖存器、8位DAC寄存器、8位D/A轉換電路及轉換控制電路構成。

D0~D7:八位數據輸入端 ILE: 數據允許鎖存信號 /CS: 輸入寄存器選擇信號 /WR1: 輸入寄存器選擇信號 /XFER:數據傳送信號

/WR2: DAC寄存器的寫通選擇信號 Vref: 基準電源輸入端 Rfb: 反饋信號輸入端 Iout1: 電流輸出1 Iout2: 電流輸出2 Vcc: 電源輸入端 AGND: 模擬地 DGND: 數字地 DAC0832結構:

D0~D7:8位數據輸入線,TTL電平,有效時間應大于90ns(否則鎖存器的數據會出錯);

ILE:數據鎖存允許控制信號輸入線,高電平有效;

CS:片選信號輸入線(選通數據鎖存器),低電平有效;

WR1:數據鎖存器寫選通輸入線,負脈沖(脈寬應大于500ns)有效。由ILE、CS、WR1的邏輯組合產生LE1,當LE1為高電平時,數據鎖存器狀態隨輸入數據線變換,LE1的負跳變時將輸入數據鎖存;

XFER:數據傳輸控制信號輸入線,低電平有效,負脈沖(脈寬應大于500ns)有效;

WR2:DAC寄存器選通輸入線,負脈沖(脈寬應大于500ns)有效。由WR1、XFER的邏輯組合產生LE2,當LE2為高電平時,DAC寄存器的輸出隨寄存器的輸入而變化,LE2的負跳變時將數據鎖存器的內容打入DAC寄存器并開始D/A轉換。

IOUT1:電流輸出端1,其值隨DAC寄存器的內容線性變化;

IOUT2:電流輸出端2,其值與IOUT1值之和為一常數;

Rfb:反饋信號輸入線,改變Rfb端外接電阻值可調整轉換滿量程精度;

Vcc:電源輸入端,Vcc的范圍為+5V~+15V;

VREF:基準電壓輸入線,VREF的范圍為-10V~+10V; AGND:模擬信號地 DGND:數字信號地 DAC0832的工作方式:

根據對DAC0832的數據鎖存器和DAC寄存器的不同的控制方式,DAC0832有三種工作方式:直通方式、單緩沖方式和雙緩沖方式。本設計選用直通方式。

DAC0832工作時序:

DAC0832內部結構圖:

當ILE為1時,只有當/CS、/WR1都為0時輸入寄存器才允許輸入;當/WR2、/XFER也都為0時,輸入寄存器里的信息才能寫入DAC寄存器。根據實際電路圖我們就可以得到DAC0832工作的時序的程序。如下:

P37=0;//P37=CS _nop_();//P36=WR P36=0;

P0=value;(數據端口信號數值0~255)P36=1;_nop_();P37=1;硬件電路:

P0口是數據端口,接上拉電阻(其他端口則不用)。電源質量要好,質量越好的電源,芯片工作就越穩定。

從LM358運放輸出的電壓最大峰峰值就是12V所以在二級運放的放大倍數要注意跟基準電壓想匹配,否則輸出信號會很容易失真。

正弦波的生成:

DAC0832產生信號的原理可以說是ADC0809AD轉換的逆過程,但DAC0832生成的信號是離散的。假設要生成一個Y=Asin(2*pi*f*t)的正弦波。adc0832數據端口給的數據的范圍是0~255一共256個。前0~127表示是X軸上方的電壓值(也可能是下方)。那么128~255是X軸下方的電壓值。那么我們可以得到數據端口的數值的具體量,即value=127sin(2*pi*f*t)+127;假設我在X軸上抽樣100個點(0~99),那么value=127sin(pi/50*t)+127;t:0~99.(這個100位的數組可以用MATALB生成)。也可以抽樣更多的點,抽樣的點越多,得到的信號越保真,但信號的頻率會有所下降。抽樣的點越少,失真越大,但頻率能成大幅度遞增。怎么選擇,具體情況具體分析。其他的波形也跟正弦波一樣。

程序如下:

#include sbit dac_WR=P3^6;//dac0832的wr端 sbit dac_cs=P3^7;sbit KEY1=P2^0;sbit KEY2=P2^1;bit keyflag;unsigned char i;unsigned char code tab[100]={127,135,143,151,159,166,174,181,188,195,202, 208,214,220,225,230,234,238,242,245,248,250, 251,252,253,254,253,252,251,250,248,245,242, 238,234,230,225,220,214,208,202,195,188,181, 174,166,159,151,143,135,127,119,111,103,95, 88,80,73,66,59,52,46,40,34,29,24, 20,16,12,9,6,4,3,2,1,0,1, 2,3,4,6,9,12,16,20,24,29,34, 40,46,52,59,66,73,80,88,95,103,111,119};

void getkey(void){ if(KEY1==0){ //按鍵按下后為電電平 RCAP2L+=10;//調節頻率 if(CY==1){ RCAP2H+=1;} } if(KEY2==0){ RCAP2L-=10;if(CY==1){ RCAP2H-=1;} } } void Timer2_Init(){ T2CON=0x00;TH2=(65536-300)/256;TL2=(65536-300)%256;RCAP2H=0XFE;RCAP2L=0XDA;//穩定在50Hz左右 EA=1;ET2=1;TR2=1;} void T0_service()interrupt 1 { TH0=0XEC;TL0=0X77;keyflag=1;}

void Timer2_service()interrupt 5 { TF2=0;//清除中斷標志位 dac_cs=0;dac_WR=0;P1=tab[i];dac_WR=1;i++;dac_cs=1;if(i==100)i=0;} void main(){ Timer2_Init();TMOD=0x01;TH0=0XEC;TL0=0X77;EA=1;ET0=1;TR0=1;while(1){ if(keyflag){ keyflag=0;getkey();} } } 本程序需注意:按鍵是低電平有效。定時器2中斷發送數據給DAC0832,0832在得到一個數據后生成相應的電壓值。所以他的中斷時間決定信號的頻率,調節它的中斷時間就能調節信號的頻率。

其他波形的生成,其他的波形也跟正弦波一樣,但鋸齒波和三角波可以不用查表法,應用加減計算得到就可以得到。下面介紹的是鋸齒波: #include #include sbit DACWR=P3^6;sbit DACCS=P3^7;unsigned int i;void DAC_0832(void){ DACCS=0;DACWR=0;P0=i;i+=1;//加以操作得到上升的鋸齒波 DACWR=1;_nop_();DACCS=0;if(i==0xff)i=0x7f;//為什么初值是0x7f,其他的行不行。大家自己動手試試。} void main(void){ i=0x7f;

while(1){ DAC_0832();} } DAC0832有著致命的一個缺點就是輸出的波形里的含有的頻率比較雜亂,常常出現過激的現象。如果你需要精確的信號的話,那么你必須在信號輸出端就如濾波器。得到干凈的低頻函數信號。如果要作為信號源的話最好是能就上一級攻放。效果會好很多。雖然DAC0832不是非常專業的函數信號發生芯片,但是它的輸出波形的范圍比較廣,常常能輸出一些,你意想不到得很有意思的信號曲線。

下面發幾張示波器觀察到得曲線:實驗室里手機照的,不是太清晰但還能看。

第五篇:低頻函數信號發生器設計

實驗報告

課程名稱:

電子系統綜合設計

指導老師:

周箭

成績:

實驗名稱:低頻函數信號發生器(預習報告)實驗類型:

同組學生姓名:

一、課題名稱

低頻函數信號發生器設計

二、性能指標

(1)同時輸出三種波形:方波,三角波,正弦波;(2)頻率范圍:10Hz~10KHz;

(3)頻率穩定性:(4)頻率控制方式:

① 改變RC時間常數;

; ② 改變控制電壓V1實現壓控頻率,常用于自控方式,即F=f(V1),(V1=1~10V); ③ 分為10Hz~100Hz,100Hz~1KHz,1KHz~10KHz三段控制。

(5)波形精度:方波上升下降沿均小于2μs,三角波線性度δ/Vom<1%,正弦波失真度

(6)輸出方式:

a)做電壓源輸出時

輸出電壓幅度連續可調,最大輸出電壓不小于20V 負載RL=100Ω~1KΩ時,輸出電壓相對變化率ΔVO/VO<1% b)做電流源輸出時

輸出電流幅度連續可調,最大輸出電流不小于200mA 負載RL=0Ω~90Ω時,輸出電流相對變化率ΔIO/IO<1% c)做功率源輸出時

最大輸出功率大于1W(RL=50Ω,VO>7V有效值)具有輸出過載保護功能

三、方案設計

根據實驗任務的要求,對信號產生部分,一般可采用多種實現方案:如模擬電路實現方案、數字電路實現方案、模數結合的實現方案等。

數字電路的實現方案

一般可事先在存儲器里存儲好函數信號波形,再用D/A轉換器進行逐點恢復。這種方案的波形精度主要取決于函數信號波形的存儲點數、D/A轉換器的轉換速度、以及整個電路的時序處理等。其信號頻率的高低,是通過改變D/A轉換器輸入數字量的速率來實現的。

數字電路的實現方案在信號頻率較低時,具有較好的波形質量。隨著信號頻率的提高,需要提高數字量輸入的速率,或減少波形點數。波形點數的減少,將直接影響函數信號波形的質量,而數字量輸入速率的提高也是有限的。因此,該方案比較適合低頻信號,而較難產生高頻(如>1MHz)信號。

模數結合的實現方案

一般是用模擬電路產生函數信號波形,而用數字方式改變信號的頻率和幅度。如采用D/A轉換器與壓控電路改變信號的頻率,用數控放大器或數控衰減器改變信號的幅度等,是一種常見的電路方式。

模擬電路的實現方案

是指全部采用模擬電路的方式,以實現信號產生電路的所有功能。由于教學安排及課程進度的限制,本實驗的信號產生電路,推薦采用全模擬電路的實現方案。

模擬電路的實現方案有幾種:

①用正弦波發生器產生正弦波信號,然后用過零比較器產生方波,再經過積分電路產生三角波。但要通過積分器電路產生同步的三角波信號,存在較大的難度。原因是積分電路的積分時間常數通常是不變的,而隨著方波信號頻率的改變,積分電路輸出的三角波幅度將同時改變。若要保持三角波輸出幅度不變,則必須同時改變積分時間常數的大小,要實現這種同時改變電路參數的要求,實際上是非常困難的。

② 由三角波、方波發生器產生三角波和方波信號,然后通過函數轉換電路,將三角波信號轉換成正弦波信號,該電路方式也是本實驗信號產生部分的推薦方案。這種電路在一定的頻率范圍內,具有良好的三角波和方波信號。而正弦波信號的波形質量,與函數轉換電路的形式有關,這將在后面的單元電路分析中詳細介紹。

四、單元電路分析

1、三角波,方波發生器

由于比較器+RC電路的輸出會導致VC線性度變差,故采用另一種比較器+積分器的方式

積分器

同相滯回比較器

由積分器A1與滯回比較器A2等組成的三角波、方波發生器電路如圖所示。在一般使用情況下,V+1和V-2都接地。只有在方波的占空比不為50%,或三角波的正負幅度不對稱時,可通過改變V+1和V-2的大小和方向加以調整。

合上電源瞬間,假定比較器輸出為低電平,vO2=VOL=-VZ。積分器作正方向積分,vO1線性上升,vp隨著上升,當vp>0時,即vo1≥R2/R3*,比較器翻轉為高電平,vO2=VOH=+VZ。積分器又開始作負方向積分,vO1線性下降,vp隨著下降,當vp<0時,即vo1≥R2/R3*,比較器翻轉為低電平,vO2=VOH=-VZ。

取C三種值:0.1uF 對應10-100Hz; 0.01uF 對應100-1kHz; 0.001uF 對應1k-10kHz。調節R23的比值可調節幅度,再調節R,可調節頻率大小。

2、正弦波轉換電路 常用方法有使用傅里葉展開的濾波法,使用冪級數展開的運算法,和轉變傳輸比例的折線法。但前二者由于其固有的缺陷:使用頻率小,難以用電子電路實現的原因,在本實驗中舍棄,而采取最普遍的折線法。

折線法是一種使用最為普遍、實現也較簡單的正弦函數轉換方法。折線法的轉換原理是,根據輸入三角波的電壓幅度,不斷改變函數轉換電路的傳輸比率,也就是用多段折線組成的電壓傳輸特性,實現三角函數到正弦函數的逼近,輸出近似的正弦電壓波形。由于電子器件(如半導體二極管等)特性的理想性,使各段折線的交界處產生了鈍化效果。因此,用折線法實現的正弦函數轉換電路,實際效果往往要優于理論分析結果。

用折線法實現正弦函數的轉換,可采用無源和有源轉換電路形式。無源正弦函數轉換電路,是指僅使用二極管和電阻等組成的轉換電路。根據輸入三角波電壓的幅度,不斷增加(或減少)二極管通路以改變轉換網絡的衰減比,輸出近似的正弦電壓波形。

有源正弦函數轉換電路除二極管、電阻網絡外,還包括放大環節。也是根據輸入三角波電壓的幅度,不斷增加(或減少)網絡通路以改變轉換電路的放大倍數,輸出近似的正弦電壓波形。

若設正弦波在過零點處的斜率與三角波斜率相同,即

則有,由此,可推斷出各斷點上應校正到的電平值:

方案一,使用二極管控制形成比例放大器,使得運放在不同時間段有不同的比例系數

方案二,用二極管網絡,實現逐段校正,運放A組成跟隨器,作為函數轉換器與輸出負載之間的隔離(或稱為緩沖級)。

當輸入三角波在T/2 內設置六個斷點以進行七段校正后,可得到正弦波的非線性失真度大致在1.8 % 以內,若將斷點數增加到12 個時,正弦波的非線性失真度可在0.8 %以內。3 輸出級電路 根據不同負載的要求,輸出級電路可能有三種不同的方式。

(1)電壓源輸出方式

電壓源輸出方式下,負載電阻RL通常較大,即負載對輸出電流往往不提出什么要求,僅要求有一定的輸出電壓。同時,當負載變動時,還要求輸出電壓的變化要小,即要求輸出級電路的輸出電阻RO足夠小。為此,必須引入電壓負反饋

圖(a)電路的最大輸出電壓受到運放供電電壓值的限制,如運放的VCC 和VEE 分別為±15V時,則VOPP =±(12 ~ 14)V。若要求有更大的輸出電壓幅度,必須采用電壓擴展電路,如圖12(b)所示。

(2)電流源輸出方式

在電流源輸出方式下,負載希望得到一定的信號電流,而往往并不提出對輸出信號電壓的要求。同時,當負載變動時,還要求輸出電流基本恒定,即要求有足夠大的輸出電阻Ro。為此,需引入電流負反饋。

圖(a)電路的最大輸出電壓受到運放供電電壓值的限制,如運放的VCC 和VEE 分別為±15V時,則VOPP =±(12 ~ 14)V。若要求有更大的輸出電壓幅度,必須采用電壓擴展電路,如圖(b)所示。

a)為一次擴流電路,T1 和T2 組成互補對稱輸出。運放的輸出電流IA中的大部分將

圖(作為T1、T2 的基極電流,所以IO = βIA。圖(b)為二次擴流電路,用于要求負載電流IO 較大的場合。復合管T1、T2和T3、T4 組成準互補對稱輸出電路。

(3)功率輸出方式

在功率輸出方式下,負載要求得到一定的信號功率。由于晶體管放大電路電源電壓較低,為得到一定的信號功率,通常需配接阻值較小的負載。電路通常接成電壓負反饋形式。如用運放作為前置放大級,還必須進行擴流。當RL較大時,為滿足所要求的輸出功率,有時還必須進行輸出電壓擴展。

靜態時,運放輸出為零,– 20V電源通過下列回路:運放輸出端→R1 →DZ →b1 →e1 → –20V 向T1 提供一定的偏置電流 R6 ,C3 和R7 ,C4 組成去耦濾波電路。需要注意的是幾個晶體管的耐壓限流以及最大功率值。

其中調節W可改變晶體管的靜態工作電流,從而克服交越失真。

4)輸出級的限流保護 由于功率放大器的輸出電阻很小,因而容易因過載而燒壞功率管。因此需要進行限流保護。

圖(a)是一種簡單的二極管限流保護電路,當發生過流(I o過大)時,R3、R4 上的壓降增大到足以使D3、D4 導通,從而使流向T1、T2 基極的電流信號I1、I2 分流,以限制I o 的增大。

圖(b)是另一種限流保護電路,T3、T4 是限流管。當I o 過大,R5、R6 上的壓降超過0.6V時,T3、T4 導通防止了T1、T2 基極信號電流的進一步增大。I o 的最大值為 0.6/R5,R3、R4 用來保護限流管T3、T4。

五、仿真分析

以1KHz為例即C=1nF

三角波方波發生電路

方波下降沿時間4.3μs

三角波峰值

改變RP2

改變RP1

調節占空比

調節偏移量

正弦波轉換器

三角波轉換正弦波,三角波放大后輸出峰峰值10V

靜態工作點

改變靜態工作點(調節RP45)發生失真

功率放大電路

功率放大波形,輸入為之前的正弦波,變阻器衰減后最大不失真輸出電壓

總電路圖,模塊形式

衰減前的輸入信號與輸出信號

由仿真結果來看,基本滿足設計要求,準備按仿真電路設計實際電路。

六、仿真心得

在仿真的過程中出現了一下幾個問題,但后來都分別排查掉了,希望實際連接時不再犯。

1、運放未接電源導致沒有波形

2、變阻器接入阻止過小或過大導致沒有信號或失真(尤其需要注意)

3、Lm324故障無法解決導致用了LM353代替

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