编辑器版本 ×
标准版

1、简单易用,可快速上手

2、流畅支持300个器件或1000个焊盘以下的设计规模

3、支持简单的电路仿真

4、面向学生、老师、创客

专业版

1、全新的交互和界面

2、流畅支持超3w器件或10w焊盘的设计规模

3、更严谨的设计约束,更规范的流程

4、面向企业、更专业的用户

标准版ASK信号发生器

简介:本电路实现了频率为10kHz,幅度为3V的ASK幅移键控信号的产生。 同时引出了正弦波与方波的测试点

开源协议: GPL 3.0

发布时间:2022-01-14 20:23:06
  • 185
  • 0
  • 4
描述

1.总体设计

1. 本电路实现了频率为10kHz,幅度为3V的ASK幅移键控信号的产生。

2. 采用方案:正弦波和方波信号独立产生,方波信号作为开关信号,控制模拟开关,模拟开关控制正弦信号的通断,进而实现ASK信号的产生。其中正弦信号题目要求为10kHz,属于低频范围,所以使用RC文氏桥振荡电路产生。方波信号要求为1kHZ,属于低频范围,使用滞回比较器和RC电路构成,同时通过使用电位器控制电容充放电时间,进而实现占空比可调。其中使用反向比例放大电路控制电压输出幅度,以及使用电压跟随器电路,以提高输出信号的带载能力。

         

1-1  系统组成框图

 

2电路设计

2.1正弦波发生电路模块设计

1)功能与参数。要产生10kHz的低频正弦信号,无需引入电感,所以在此采用了RC文氏桥震荡电路,原理为运放输出电压经正反馈网络分压后,取反馈电压作为同相比例电路的输入信号。由运放构成的RC串并联正弦波振荡电路通过在外部引入负反馈来达到稳幅的根据RC选频网络,可以确定震荡频率。参数:本模块主要实现对正弦信号频率的控制。

 2)参数的计算。

1.选频。根据选频公式,取C为0.1μF解得R=159Ω,此时理论频率为10014.8Hz,理论误差为(10014.8-10000)/10000=0.148%

2.起振条件。根据起振条件|AF|>1,所以刚开始时电流较小二极管D3,D4处于截止状态。反馈部分电阻阻值为R8阻值30k,此时放大倍数A=(1+)=4>3,所以电路起振,起振后电流增大,二极管D3,D4导通,相当于R12并入反馈电阻,此时A=(1+=2.83≈3,以达到稳幅的目的。

2-1 正弦发生电路图

解释:关于输出幅值也与RC的参数有关,此电路为了保证频率的准确性,不考虑输出幅值,所以在后续电路中加入了反向放大电路来保证输出幅值的准确性。

2.2矩形波发生电路模块设计

(1)功能与参数。要产生1kHz矩形波信号,且因为后续电路使用了模拟开关CD4066,其导通正反信号的条件为开关信号低电平为负值,所以不能选择555多谐振荡器,这里采取比较滞回器与RC震荡电路构成矩形波发生器。

参数:本模块主要实现对方波信号频率的控制。

(2)参数的计算。

1.选频。根据选频公式,取R3=R4=10kΩ,C1为0.01μF解得R1=15.9kΩ,此时理论频率为1001.5Hz,理论误差为(1001.5-1000)/1000=0.15%

2-2 矩形发生电路图

2.3反向比例放大电路模块设计

(1)功能与参数。本模块的输入信号为正弦波发生信号的输出信号,根据仿真结果,确定放大倍数,控制信号输出幅度,以达到正弦信号为3V的目的。

参数:本模块主要实现对正弦波幅值的控制。

(2)参数计算,根据仿真,当运放LM324采用±12V双电源供电时,正弦波发生信号输出幅值约为4.4V,根据反相比例放大电路公式,R6=680Ω,R7=1k,即放大倍数为0.68倍时,Vout=0.68*Vin3V

2-3 反向比例放大电路图

2.4电压跟随电路模块设计

1)功能。

1.提高输入阻抗,保证带载测试时的稳定性

2.作为缓冲级,一定程度上解决串扰问题

2-4 电压跟随电路图

 

2.5模拟开关电路模块设计

1功能。应题目要求,要通过对称于0的正负信号,应选择双向模拟开关,因此CD4066满足要求,且应该采用±12V双电源供电,矩形波信号作为开关信号(矩形波高低电平关于0对称),正弦信号作为输入信号,输出信号即为所求ASK信号。

2-5 模拟开关电路图

2.6开关及电源输入/信号输出电路模块设计

1)功能。控制整个电路的通断,电源的输入以及各个信号的输出。

2-6 开关及电源输入/信号输出电路图

3电路仿真

3.1正弦信号频率幅值仿真

3-1  正弦信号频率幅值仿真

仿真目的:验证正弦信号频率与幅值是否达到题目要求。

仿真过程:将正弦波发生电路输出信号连接示波器观察频率与幅值。

结果分析:由图示波器此时幅值为4.417V,周期(T2-T1)=100.855us,题目要求10kHZ化为频率为100us,计算误差=100.855-100/100=0.8%

3.2正弦信号幅值仿真

 

3-2  正弦信号幅值仿真

仿真目的:验证正弦信号幅值是否达到题目要求。

仿真过程:将正弦波发生电路输出信号经过反相放大以及电压跟随器之后的信号连接示波器观察频率与幅值。

结果分析:由图示波器周期未发生较大变化,此时幅值为3.014V,计算误差=3.014-3/30.467%

3.3方波信号频率仿真

3-3 方波信号频率仿真

仿真目的:验证方波信号频率是否达到题目要求。

仿真过程:将方波发生电路输出信号连接示波器观察频率。

结果分析:由图示波器此时周期(T2-T1)=1.032ms,题目要求1kHZ化为频率为1ms,计算误差=1.032-1/1=3.2%

3.4 ASK信号输出仿真

                                                                     

3-4  ASK信号仿真

仿真目的:验证ASK信号正确性并且与脉冲源对比观察是否达到题目要求。

仿真过程:将输出信号连接示波器,以及正弦脉冲源连接示波器观察波形。

结果分析:图中蓝色波形为原正弦输入信号,红色波形为输出ASK信号,绿色波形为矩形波开关信号,由图可得ASK信号随矩形信号高低电平变换正常输出,且频率幅值均未发生变化。

至此仿真完成。

4电路测试

4.1 正弦信号频率测试

正弦波发生器输出波形如图4-1所示:

4-1 实测正弦波频率输出波形图

使用示波器连接正弦波发生电路输出,得到如图波形,由图可得幅值为4.40V,频率为10.0017kHz,此测试目的为测试频率误差,误差为(10.0017-10.0000)/10.0000=0.017%误差基本可以忽略。

4.2 正弦信号幅值测试

正弦波发生器输出经放大器与电压跟随器后输出波形如图4-2所示:

 

4-2 实测正弦波幅值输出波形图

使用示波器连接正弦波发生后输入放大器与电压跟随器之后的电路输出,得到如图波形,由图可得幅值为3.04V,频率为10.0769kHz,此测试目的为测试幅值误差,误差为(3.04-3.00)/3.00=1.33%。

4.3 矩形信号频率测试

矩形波发生器输出波形如图4-3所示:

4-3 实测矩形波幅值输出波形图

使用示波器连接矩形波发生电路输出,得到如图波形,由图可得幅值为10.0V,频率为1.00118kHz,此测试目的为测试频率误差,误差为(1.00118-1.0000)/1.0000=0.18%,且占空比为50%。

4.4 电路整体测试

电路整体输出波形如图4-4所示:

4-4 ASK信号输出波形图

使用示波器连接整体电路输出,得到如图波形,由上左图中红色波形即为ASK信号,与输入正弦信号对比可观察到两波形重合,未发生相移,且幅值为3.04v,误差为(3.04-3.00)/3.00=1.3%。

至此,设计及测试完成。

 

 

附件1:电路实物照片

 

附图1 电路板正面图

 

附图2电路板反面图

 

 

 

 

 

附件2:电路整机电路图

 

 

 

 

 

 

附件3历代PCB设计

 

 

 

 

 

 

附件4PCB设计

 

 

设计图

ASK信号发生器

在编辑器中打开

ASK信号发生器.SchDoc

在编辑器中打开
ID Name Designator Footprint Quantity
1 0.01uF C1 CAP-TH_L5.0-W2.5-P5.08-D0.7 1
2 0.1uF C2,C3 CAP-TH_L5.0-W2.5-P5.08-D0.7 2
3 1N4001 D1,D2 DO-35_BD2.0-L4.2-P8.20-D0.5-RD 2
4 1N4148 D3,D4 DO-35_BD2.0-L4.2-P8.20-D0.5-RD 2
5 1N4742 DZ1,DZ2 DO-35 2
6 CD4066 IC2 DIP14-300 1
7 Jump J1,J2,J3 HDR2.54-LI-2P 3
8 HDR-1X4 JP1,JP2 HDR2.54-LI-4P 2
9 40K R1 RES-ADJ-TH_3P-L9.5-W4.85-P2.50-BL-BS 1
10 1K R2,R7,R9 AXIAL-0.4 3
11 10K R3,R4,R11 AXIAL-0.4 3
12 200Ω R5,R10 RES-ADJ-TH_3P-L9.5-W4.85-P2.50-BL-BS 2
13 680Ω R6 AXIAL-0.4 1
14 30K R8 AXIAL-0.4 1
15 47K R12 AXIAL-0.4 1
16 SW-PB S1 SW-TH_6P-L7.2-W7.2-P2.00-LS5.0 1
17 50k VR1 _________ 1
18 LM324 IC1 DIP-14_L19.0-W7.0-P2.54-LS7.6-BL 1

展开

工程成员

服务时间

周一至周五 9:00~18:00
  • 153 6159 2675

服务时间

周一至周五 9:00~18:00
  • 立创EDA微信号

    easyeda

  • QQ交流群

    664186054

  • 开源平台公众号

    oshwhub