正弦波方波三角波信号发生器(正弦波方波三角波信号发生器误差分析)

海潮机械 2023-01-16 18:02 编辑:admin 165阅读

1. 正弦波方波三角波信号发生器误差分析

 脉冲发生器是用来发生信号的系统,产生所需参数的电测试信号仪器。按其信号波形分为四大类。

  ①正弦信号发生器。主要用于测量电路和系统的频率特性、非线性失真、增益及灵敏度等。按其不同性能和用途还可细分为低频(20赫至10兆赫)信号发生器、高频(100千赫至300兆赫)信号发生器、微波信号发生器、扫频和程控信号发生器、频率合成式信号发生器等。

  ②函数(波形)信号发生器。能产生某些特定的周期性时间函数波形(正弦波、方波、三角波、锯齿波和脉冲波等)信号,频率范围可从几个微赫到几十兆赫。除供通信、仪表和自动控制系统测试用外,还广泛用于其他非电测量领域。

  ③脉冲信号发生器。能产生宽度、幅度和重复频率可调的矩形脉冲的发生器,可用以测试线性系统的瞬态响应,或用作模拟信号来测试雷达、多路通信和其他脉冲数字系统的性能。

  ④随机信号发生器。通常又分为噪声信号发生器和伪随机信号发生器两类。噪声信号发生器主要用途为:在待测系统中引入一个随机信号,以模拟实际工作条件中的噪声而测定系统性能;外加一个已知噪声信号与系统内部噪声比较以测定噪声系数;用随机信号代替正弦或脉冲信号,以测定系统动态特性等。当用噪声信号进行相关函数测量时,若平均测量时间不够长,会出现统计性误差,可用伪随机信号来解决。

  脉冲发生器工作原理

  脉冲发生器的原理图示于图4 ,由充电回路和放电回路组成。充电电源V s 是逆变谐振高压电源,通过充电电阻R 向开路的高压电缆进行脉冲充电。高阻值的取样电阻Rp 对高压电缆的电压进行取样,并送至稳压控制电路。控制电路通过控制充电脉冲的个数来控制电缆的充电电压,直至到达设定的电压值。在t = 0 时,触发电路工作,闸流管K( EEV CX1174) 作为理想开关导通。这时,传输线通过闸流管、冲击磁铁L k 和匹配电阻RL 放电。冲击磁铁是一对电流板,可视为一电感,并可通过TDR( Time Domain Reflectomet ry) 系统测出电感值[7 ] 。此外,线路的自感也须予以考虑。受高压充电电源的限制,为到达一定幅度的放电电流,用4 根高压脉冲电缆并联,以降低回路阻抗,增大电流的幅度。由TDR 系统测出传输线的长度约为45 ns。冲击磁铁和整个系统的连接线较短,且采用同轴结构,分布电感较小。高压充电电源最大可使脉冲电缆被充电至24 kV ,放电回路总电感为011~015μH ,利用PSpice[8 ]模拟冲击磁铁上的放电电流(图5) 。电感的存在使放电回路的电流不能突变,电流按指数变化。

  从图3 所示的等效原理图可解出放电电流为:

  当回路中的电感值增大时,放电波形的上升、下降沿变得非常缓慢,必须采取相应措施以降低电感量。图5 显示了回路中不同电感量对放电波

2. 波形发生电路误差分析

1,饱和失真,由于平衡点Q点过高,出现的失真。

当Q点过高时,虽然基极动态电流为不失真的正弦波,但是由于输入信号正半周靠近峰值的某段时间内晶体管进入饱和区,导致集电极动态电流产生顶部失真,集电极电阻上的电压波形随之产生同样的失真。

由于输出电压与集电极电阻上的电压变化相位相反,从而导致输出波形产生底部失真。

2,截止失真:由晶体管截止造成的失真,称为截止失真。当Q点过低时,在输入信号负半周靠近峰值的某段时间内,晶体管b-e间电压总量小于其开启电压,此时,晶体管截止,因此,基极电流将产生底部失真,即截止失真。

3,如果静态工作点Q选择不正确,可能导致两种失真方式均出现双向切割失真。

3. 方波三角波正弦波发生器的设计

输出电压幅值的计算:

1、峰峰值=2峰值,有效值=峰值/根号2=0.707峰值,峰值=根号2倍有效值=1.414有效值。

2、函数波形发生器设计 函数信号发生器是一种能够产生多种波形,如三角波、锯齿波、矩形波(含方波)、正弦波的电路。函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。

通过对函数波形发生器的原理以及构成分析,可设计一个能变换出三角波、正弦波、方波的函数波形发生器。

3、由集成运算放大器与晶体管差分放大器共同组成的方波—三角波—正弦波函数发生器的设计方法,先通过比较器产生方波,再通过积分器产生三角波,最后通过差分放大器形成正弦波。波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性。

经过仿真得出了方波、三角波、正弦波、方波——三角波转换及三角波——正弦波转换的波形图。

4. 信号发生器产生正弦波,三角波,方波

函数发生器采用模拟的方法,只能产生正弦波、三角波、方波等几种有限的波形,且受模拟电路温度漂移、老化等特性影响,输出信号的频率精度差,不稳定;

任意波形发生器基于DDS技术产生各种波形,除了函数发生器能产生的波形外,还可以生成脉冲、噪声以及用户定义的任意波形。DDS技术基于数字方法产生信号,因此其频率稳定性好,频率分辨率极高。

5. 方波三角波正弦波发生电路实验报告

假设测得单峰值电压为Vp,电压表内部再通过正弦峰值与有效值的比例系数换算2*Vp/V = 1.414/1 换算后,读数值V = Vp/0.707 。无论是正弦波还是方波三角波,读数关系都是按照上面的值计算的。

由此可知,当测的是正弦波的时候,读数值为正弦波的有效值。

而如果是别的波形,那么就需要先逆运算得到该波形峰值,然后再通过该波形的波形系数得到相应的有效值。当然,当我们测的是方波三角波这样的比较规律的波形时,这些波形波形系数还是可知的,经运算后还是可以得比较准确的有效值。

如果是波形比较畸形,那就不好办啦。所以使用有效值电压表来测量比较实在。

6. 方波三角波正弦波发生器的设计实验报告

正弦波是所有波中最普遍常见的波形,也是最容易生成的波形。任何复杂信号都可以看成由许许多多频率不同、大小不等的正弦波复合而成。可以说是所有波形的基础。

正弦波一般与函数信号发生器有关,与数控也有关。因为方波可以快速从一个值转至另一个(即0→1或1→0),所以方波就用作时钟讯号来准确地触发同步电路。

但是如果用频率定义域来表示方波,就会出然一连串的谐波。

这可能会产生电磁波和电流脉波,影响周围的电路,产生噪声和错误,对一些精密仪器如类比数位资料转换器(analog-to-digital converter)影响十分明显,所以设计会使用正弦波作时钟讯号来代替方波。

总体来说,方波一般用作时钟信号。

三角波也叫锯齿波,主要用在CRT作显示器件的扫描电路中.如示波器,显像管,显示器等.CRT是由许多点组成的.要形成光栅就要有电子束轰击这些发光点.扫描电路分水平和垂直扫描两种.可以一行或一帧的对CRT进行扫描.电子束从第一行或帧的一端开始扫到另一端,马上返回扫第二行或第二帧.......三角波的特点是电压渐渐增大突然降到零.正好适合用于扫描电路中。

7. 方波三角波信号发生器仿真设计

在虚拟仪器工具条中的第二项“Function Generator 函数发生器”,可产生正弦波、三角波和方波;

②元器件库的“Source 源”→“SIGNAL_VOLTAGE_SOURCES 电压型信号源”(或“SIGNAL_CURRENT_SOURCES 电流型信号源”)中,有正弦波、脉冲等波形。

8. 三角波正弦波方波函数发生器课程设计

函数发生器是一种多波形的信号源。它可以产生正弦波、方波、三角波、锯齿波,甚至任意波形。

有的函数发生器还具有调制的功能,可以进行调幅、调频、调相、脉宽调制和VCO控制。

函数发生器有很宽的频率范围,使用范围很广,它是一种不可缺少的通用信号源。

可以用于生产测试、仪器维修和实验室,还广泛使用在其它科技领域,如医学、教育、化学、通讯、地球物理学、工业控制、军事和宇航等。

函数发生器工作模式:

(1)根据技术指标要求及实验室条件自选方案设计出原理电路图,分析工作原理,计算元件参数。

(2)列出所有元、器件清单报实验室备件。

(3)安装调试所设计的电路,使之达到设计要求。

(4)记录实验结果。

9. 方波三角波正弦波函数发生器

正弦波发生电路能产生正弦波输出,它是在放大电路的基础上加上正反馈而形成的,它是各类波形发生器和信号源的核心电路。

正弦波振荡电路是由正反馈网络、稳幅电路、选频网络以及放大电路四部分共同组成的。

但是正弦波振荡电路为了能产生正弦波,就一定得在放大电路里面加入正反馈。因此正反馈网络与放大电路是正弦波振荡电路不可或缺的两个组成部分。虽说放大电路与正反馈网络非常重要,但只有这样两部分所构成的正弦波振荡器也很难产生正弦波,因为正反馈的量很难去控制。

如果正弦波振荡电路的正反馈量大,那么其增幅、输出幅度也会越来越大,到最后只能由依靠三极管的非线性去限幅,那就必然会导致非线性失真的情况出现。相反,如果正反馈的量不足的话,则会减幅,也有可能会停振。这就是为什么振荡电路必须要有一个稳幅电路的原因。