基于文式桥电路的正弦信号发生器设计

摘要

随着电子信息产业的发展，各种电子系统中对于正弦信号的应用越来越多，对于正弦信号波形的要求也越来越高。通常正弦波信号主要通过模拟电路或直接数字式频率合成器(DDS，direct digital synthesis)两种方式产生。虽然DDS技术有信号的转换速率较快、输出信号的稳定度高且输出波形的相位连续等优势，但过高的价格限制了其在某些领域的应用。因此本文设计一种采用模拟电路产生正弦信号的方法。这样的电路成本低、输出信号的波形失真较小。
　　本论文设计了一个基于文氏桥电路的正弦信号发生器，通过对国内外信号发生器的发展状况进行研究，基于文氏桥电路的基本原理和结构，设计出了能够应用于正弦信号发生器的两级运算放大器。并对波形可能发生的失真情况进行分析，同时分析了影响正弦波性能的因素，其中包括放大器的开环增益和带宽、相位裕度、电压输出摆幅、共模抑制比和电源抑制比等。最后在放大器的输出端加入选频电路和稳幅电路，并对整体电路进行仿真，经分析其输出的正弦波满足设计要求。
　　在5V的电源电压条件下，利用0.5μm工艺对文氏桥电路中的放大电路进行仿真和分析得到，基于文氏桥电路中的运算放大电路增益为105.3dB、带宽为38.86MHz、共模抑制比为87.1dB、电源抑制比为83.91dB。本文所设计的正弦信号发生器的正弦波频率为1.109kHz、中心电位为2.5V、幅值2.58V，失真度小于2％。输出信号的波形平滑、总失真度低、波形清晰且稳定度高。应用的工作频率范围是100Hz-100KHz。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景及意义

1．2 信号发生技术的发展

1．3 信号的产生方式

1．4 论文的主要内容

第2章 正弦信号发生器电路基础理论

2．1 正弦信号发生器的构成

2．1．1 文氏桥电路的原理

2．1．2 文氏桥电路的结构

2．2 正弦信号的产生原理

2．2．1 产生自激振荡的原理

2．2．2 信号的放大和反馈

2．2．3 振荡的建立和稳定

2．3 常见的失真问题和解决方法

2．4 本章小结

第3章 正弦信号发生器电路的设计

3．1 正弦波发生器的设计方案

3．2 放大电路结构

3．2．1 输入级电路

3．2．2 输出级电路

3．2．3 补偿电路

3．2．4 偏置电路

3．2．5 电流源电路

3．2．6 整体放大电路

3．3 选频电路

3．4 反馈电路

3．5 稳幅电路

3．6 正弦信号发生器电路

3．7 本章小结

第4章 正弦信号发生器电路的仿真和分析

4．1 运放的开环增益、带宽、相位裕度的仿真及分析

4．2 运放的CMRR仿真及分析

4．3 运放的PSRR仿真及分析

4．4 正弦信号发生器的仿真结果及分析

4．5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢