前言
? ? 如題所示，剛剛參加完2022年TI杯電子設(shè)計(jì)大賽D題混沌信號(hào)產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)。依據(jù)經(jīng)典蔡氏電路使用電阻、電容和5個(gè)運(yùn)放芯片進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，單電源供電，利用雙通道示波器進(jìn)行相圖觀察，實(shí)現(xiàn)了單周期信號(hào)、雙倍周期信號(hào)，幅值不小于輸入電源
80
%
80\%
80%的單螺旋信號(hào)和雙螺旋信號(hào)。
? ? 其中未完成三倍周期信號(hào)和帶寬40MHZ的設(shè)計(jì)。
? ? 寫下這篇文章作為記錄，以及供后來(lái)訓(xùn)練的人來(lái)作為電路參考設(shè)計(jì)。
總體方案描述
? ? 如下圖所示，該電路為我們組實(shí)驗(yàn)完成的全部實(shí)際電路設(shè)計(jì)。
? ? 下面將對(duì)每個(gè)模塊具體參數(shù)進(jìn)行描述。
混沌信號(hào)振蕩電路設(shè)計(jì)
? ? 混沌信號(hào)產(chǎn)生電路最早由蔡少棠提出，后續(xù)也有其他電路如范德坡電路和考必茲電路，進(jìn)而產(chǎn)生混沌信號(hào)。由于題目限制只能用電阻、電容和運(yùn)放芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)，選擇最經(jīng)典(最容易找到資料)的蔡氏電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。
? ? 經(jīng)典的蔡氏電路包含可變電阻 R（計(jì)算時(shí)常用其電導(dǎo) G=1/R 作參數(shù)）、電容 C1 和 C2、電感 L 以及非線性負(fù)阻 Nr，如下圖所示。
? ? 其中由LM324N實(shí)現(xiàn)的非線性負(fù)電阻的直流傳輸特性在Multisim上仿真圖像如下圖所示(好像有點(diǎn)不太像的說(shuō))
? ? 總體的設(shè)計(jì)電路圖如下圖所示，由4個(gè)LM324N運(yùn)放芯片組成，有源模擬電感和非線性負(fù)電阻各2個(gè)芯片，運(yùn)放電路(對(duì)兩個(gè)信號(hào)中較大的部分進(jìn)行放大)由一個(gè)OPA354芯片組成。各元件參數(shù)需要嚴(yán)格按照電路圖中的值進(jìn)行使用，否則可能導(dǎo)致電路無(wú)法起振(問(wèn)就是換了3種芯片都沒(méi)有起振的經(jīng)驗(yàn))。
運(yùn)放電路設(shè)計(jì)
? ? 運(yùn)放電路采用OPA354軌對(duì)軌寬帶寬放大芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)，用正向放大電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)改變反饋電阻R1從而改變放大倍數(shù)，我們實(shí)際使用的R1大概為13K歐姆，剛好能放大到要求的5V × \times × 80%=4V，如果采用該電路可以根據(jù)實(shí)際進(jìn)行調(diào)整。大電容C1與前級(jí)之間進(jìn)行直流隔置，芯片采用單電源+5V進(jìn)行供電，4腳接地即可(OPA354兩腳壓差不能超過(guò)5.5V，仿真圖片是錯(cuò)誤的，使用時(shí)需要注意，按照該圖芯片會(huì)直接燒壞)
實(shí)際產(chǎn)生波形
? ? 如我在前言中所說(shuō)，最終該方案實(shí)現(xiàn)了單周期信號(hào)、雙周期信號(hào)，不小于輸入電源80%的單螺旋信號(hào)和雙螺旋信號(hào)，實(shí)際在示波器上觀察到的波形如下列圖片所示。
? ? 蔡氏電路在只使用電阻、電容以及不超過(guò)6個(gè)運(yùn)放的情況下很難達(dá)到題目要求的帶寬40M，過(guò)M的帶寬也很難實(shí)現(xiàn)，我們沒(méi)有考慮去達(dá)到這個(gè)指標(biāo)，故沒(méi)有進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)。文章來(lái)源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-584637.html
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到了這里，關(guān)于2022TI杯D題混沌信號(hào)產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)裝置的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！
