1、正弦振荡电路构思电路布局构思起振电路RC 串并联构成选频网络,共振频率为 1/(2RC) ,电容作为粗调,滑动变阻器作为细调。具有自动起振功能,利用可跟随变动的电阻原件(热敏电阻)来代替滑动变阻器,能自动稳幅。过程分析:在没有起振的情况下,热敏电阻电流近似为零,不会发热,若其为正电阻特性,此时电阻值较小。推导可知,R f2R1,则 R1 为热敏电阻,便开始逐步起振,随着电压的升高,同时热敏电阻的阻值将增大,使得 2R1 逐渐接近 Rf,输出端逐渐接近最大整幅。当然,电阻再继续增大,则会出现失真,此可从仿真效果可以得出。选择恰当同时,热敏电阻在稳幅方面也有很明显的效果,搭建电路时,R 1 可以选
2、择使用滑动变阻器,逐步调试稳定波形,扩展方式为将所有电阻首先使用滑动变阻器尝试。调频电路调频是指改变选频网络中 RC 的积值即可,本电路是使用起振选频电路调幅电路文氏振荡电路模拟乘法器热敏电阻反馈直流电源输入C 作为粗调,由滑动变阻器作为细调。稳幅电路稳幅电路是将集成运放的输出值的分量输入集成运放的负端,从而起到负反馈的作用,并初始状态,Au3 保证电路的自动起振,随着输出电压升高,反馈作用逐渐加强,抑制信号的增长,最终使得 Au=3,并满足 Au*F=1,输出电压稳定。实际操作中,不可能获得标准正弦波,误差主要产生在波峰和波谷两处,且对称。当达到集成运放的最大输出电压时,波峰和波谷便成为平顶
3、波,任务的难点就要尽量缩短平顶的宽度。拓展思考:为什么去掉负反馈支路,就成为了矩形波了呢?调幅电路起振电路输出的伏值主要取决于电路供电电压,可以尝试利用模拟乘法器输入直流电压,并利用滑动变阻器串联分压实现。 频幅结联RC 输出端 Uo 的正弦波会不会受到结联电路的影响,其中对于反馈支路,结联支路(后续电路)相当于负载电阻,并联于反馈支路。若后续电路的等效负载值为零(短路状态) ,反馈支路无作用,若后续电路的等效负载值为无穷大(断路状态) ,其对反馈支路无影响,故结联支路的输入电阻应无穷大。经软件仿真,负载电阻越大输出波形幅值越高,而不影响正弦波的频率、不会改变稳幅过程 Rf 的取值。则此便于人
4、为的结合显示电路进行输出值大小调节。已组合频幅震荡电路,经多次电路仿真试验,已经满足从50hz 至 10Khz 范围的调频, 50hz 至 5Khz 只要适当调节 Rf 的值,即可输出波形质量较好,而5Khz(C=0.0025,R=3K+9.74K)至10Khz(C=0.0025, R=3K+3.37K)时,正弦波波峰波谷出现较明显失真,呈尖状,其输出信号有效值下降,也使最终输出电压值达不到 5V。分析频率的增大对输出波形和输出电压值的影响根本原因。已经解决的问题:根本原因是由于所选择的集成运放(741)内部电路的影响,而改换成 OP470 系列集成运放,使其输出的幅度在 5Khz 至 10K
5、hz 输出电压幅值接近为 9.9V。遗留问题:频率的增加,对不同集成运放的影响(幅值变小,峰谷呈尖状) ,只有在承受范围以内的集成运放能正常输出。购买时:多选择几款不同频宽的运放。采样电路采样电路主要是为采集幅值和频率,其中涉及的幅值有效值是采用 AD637 测量,确定 ADC 参考电压 5V,输出信号经AD0809 得到 8 位二进制数,与单片机的 P0 口相连即可。测量频率是思考的难点,现在大胆设想,直接利用单片机的外部中断端口,由于输出正弦波的有效值范围是 0.1V 至5V,所以最高幅值为 5*2=7.07V,较为偏高,应还在单片机承受范围以内,但鉴于安全和稳定性的考虑,将正弦波的幅值调到 5V。频率的测量方法设计,由于前端输出的正弦信号幅值近似为 10V,该值稳定性较好,本设计首先将 10V 正弦通过电阻和5V 稳压器串联分压,可得到负电压为 0.7V 和正电压为 5V 的同频方波信号,该信号直接连接单片机的外部中断即可实现,单片机采用上升沿触发方式,对相邻周期中的中断时间进行频率计算。显示电路电路使用 89C52 和 1602 液晶显示屏,完成实现对频率和输出电压的显示。89C52 的基本外围电路包括有晶振,复位和上拉电阻,以及重要的程序烧写电路,和 89C52 到 1602 的控制程序。拓展电路(带负载、输入电阻、输出电阻)