第一篇：函數(shù)信號發(fā)生器課程設(shè)計doc解讀

模擬電路課程設(shè)計報告 設(shè)計課題:信號發(fā)生器設(shè)計 班級:11電子信息工程3班 學(xué)生姓名:曹運(yùn)愷 學(xué)號:2011551017 指導(dǎo)教師:馬銘磷 設(shè)計時間:2013.4.15—5.18 目錄

一、信號發(fā)生器摘要--------------------3

二、設(shè)計目的---------------------3

三、設(shè)計內(nèi)容和要求-----------------3

四、設(shè)計方案-----------4

五、組裝調(diào)試部分---------------------------10

六、總結(jié)設(shè)計電路,改進(jìn)措施----------------------11

七、收獲和體會----------11

八、參考文獻(xiàn)-------------12 信號發(fā)生器設(shè)計

一、摘要:本設(shè)計介紹了波形發(fā)生器的制作和設(shè)計過程,并根據(jù)輸出波形特性研

究該電路的可行性。在此基礎(chǔ)上設(shè)計了一種能產(chǎn)生矩形波,三角波,正弦波的模塊電路,包括了原理圖和測試圖

二、設(shè)計目的: 1.了解方波,三角波,正弦波產(chǎn)生的原理.掌握方波-三角波-正弦波的設(shè)計方法和調(diào)試技術(shù)。

三、設(shè)計內(nèi)容與要求

①RC橋式正弦波產(chǎn)生電路,頻率分別為300Hz、1KHz、10KHz,500KHz,輸出幅值300mV~5V可調(diào)、負(fù)載1KΩ。

②矩形波電路,頻率3KHz,占空比可調(diào)范圍10%~90%,輸出幅值3V、負(fù)載1KΩ。

③三角波電路,頻率1KHz,占空比可調(diào)范圍10%~90%,輸出幅值3V、負(fù)載1KΩ。

④多用信號源產(chǎn)生電路,分別產(chǎn)生正弦波、方波、三角波,頻率范圍100Hz~3KHz、輸出幅值≥5V、負(fù)載電阻1KΩ。

四、設(shè)計方案

1.正弦波—矩形波—三角波電路原理圖:

首先產(chǎn)生正弦波,再由過零比較器產(chǎn)生方波,最后由積分電路產(chǎn)生三角波。正弦波通過RC串并聯(lián)振蕩電路(文氏橋振蕩電路產(chǎn)生,利用集成運(yùn)放工作在非線性區(qū)的特點(diǎn),由最簡單的過零比較器將正弦波轉(zhuǎn)換為方波,然后將方波經(jīng)過積分運(yùn)算變換成三角波。

正弦—矩形波—三角波產(chǎn)生電路:

總電路中,R5用來使電路起振;R1和R7用來調(diào)節(jié)振蕩的頻率, R6、R9、R8分別用來調(diào)節(jié)正弦波、方波、三角波的幅值。左邊第一個運(yùn)放與RC串并聯(lián)電路產(chǎn)生正弦波,中間部分為過零比較器,用來輸出方波,最好一個運(yùn)放與電容組成積分電路,用來輸出三角波。

仿真波形:

調(diào)頻和調(diào)幅原理

調(diào)頻原理:根據(jù)RC 振蕩電路的頻率計算公式 RC f o π21 = 可知,只需改變R 或C 的值即可,本方案中采用兩個可變電阻R1和R7同時調(diào)節(jié)來改變頻率。

調(diào)幅原理:本方案選用了最簡單有效的電阻分壓的方式調(diào)幅,在輸出端通過電阻接地,輸出信號的幅值取決于電阻分得的電壓多少。其最大幅值為電路的輸出電壓峰值,最小值為0。

RC 串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的頻率特性可以表示為 1(311112 2 RC RC j RC j R C j R RC j R f Z Z Z U U F ωωωωω-+= ++++=+= = ? ? ? 令,1 RC o =ω則上式可簡化為（31 ω ωωωO O j F-+ =? ,以上頻率特性可

分別用幅頻特性和相頻特性的表達(dá)式表示如下: | F ? |(31 2 2 ω

ωωωo o-+=(arctan ωωωω?o o F--=, 根據(jù)上式可以分別畫出RC 串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的幅頻特性和相頻特性: 1.正弦波振蕩電路的原理如下圖a、b 所示:

由上圖得出正弦波振蕩的條件為:

根據(jù)RC 串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性及上述平衡條件容易得到RC 正弦波振蕩電路的振蕩頻率為: RC f o π21 =;振蕩的幅度平衡條件| F A ? ?

|1=是表示振蕩電路已達(dá)到穩(wěn)幅振

蕩時的情況。若要振蕩電路能夠自行起振,開始時必須滿足1||>? ?

F A 的幅度條件。已知當(dāng)

f f o = 時,3 1 ||=?

F ,由此可求得振蕩電路的起振條件為: 3|| >? u A 同相比例運(yùn)算電路輸出電壓與輸入電壓之間的比例系數(shù)為: 3R 1>'+ R F(即 R F =2R ′ 電路原理分析: 在電路中 ,運(yùn)放741和電阻 R3 , Rw , R4構(gòu)成正常的負(fù)反饋放大電路,而R1 , C1 , R2 , C2 則構(gòu)成 RC 串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò),同時又由該選頻網(wǎng)絡(luò)作為反饋網(wǎng)絡(luò)形成正反饋

環(huán)節(jié),其 R1 , C2 上的反饋電壓作為輸入代替放大器的輸入信號, D1 , D2 起穩(wěn)幅作用。

選頻特性分析:

采用參數(shù)掃描還可以對振蕩頻率進(jìn)行分析.同時改變選頻網(wǎng)絡(luò)的電阻 R1 , R2(或同時改變 C1 , C2 ,即可改變振蕩輸出的頻率,使得頻率分別為300Hz、1KHz、10KHz ,輸出幅值通過R W 可調(diào)。

起振過程分析: 根據(jù)起振條件| AF| > 1 ,選頻網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù) Fmax =1/ 3 ,只要負(fù)反饋放大器的放大倍數(shù) A 大于 3 ,即 R W(接入電阻與 R4的和略大于 R3 的兩倍,就可產(chǎn)生正弦波振蕩, 2.矩形波電路

電路由反相輸入的 滯 回 比較器和 dt u u I O RC ?= 1 u I u I RC 電路組成。RC 回路既作為延遲環(huán)節(jié),又作為反饋網(wǎng)絡(luò),通過RC 充、放電實(shí)現(xiàn)輸出狀態(tài)的自動轉(zhuǎn)換。設(shè)某一時刻輸出電壓Uo=+Uz,則同相輸入端電位Up=+Ut。Uo 通過R f 對電容C 正向充電。反相輸入端電位Un 隨時間t 的增長而逐漸增高,當(dāng)t 趨于無窮時,Un 趨于+Uz;但是,一旦Un=+Ut,再稍增大,Uo 從+Uz 躍變?yōu)?Uz,與此同時Up 從+Ut 躍變?yōu)?Ut。隨后,Uo 又通過R f 對電容C 反向充電,Un 隨時間逐漸增長而減低,當(dāng)t 趨于無窮大時,Un 趨于-Uz;但是,一旦Un=-Ut,再減小,Uo 就從-Uz 躍變?yōu)?Uz ,Up 從-Ut 躍變?yōu)?Ut ,電容又開始正相充電。上述過程周而復(fù)始,電路產(chǎn)生了自激振蕩。

3.三角波電路

三角波的產(chǎn)生是由積分電路實(shí)現(xiàn)的,積分電路將方波轉(zhuǎn)換成三角波。積分電路的原理圖如下:

由于集成運(yùn)放的反相輸入端“虛地”,故u u C O-=;又由于“虛斷”,運(yùn)放反相輸入端的電流為零,則i i C I =,故R i R i u C I I ==,由以上幾個表達(dá)式可得積分電路輸入電壓和輸出電壓的關(guān)系為: 由于輸入的是方波,所以 的值為兩個狀態(tài),當(dāng) >0時,t u u RC I O =, 輸出波形以 RC u I 的斜率上升,當(dāng) u I <0時,輸出波形以 RC u I 的斜率下降。上升和

下降的斜率相等所以波形對稱,形成三角波。原理圖:

輸出波形頻率為:

五、組裝調(diào)試部分 1.焊接總電路圖:

-12V 2.測試儀器:示波器,萬用表,直流電源。

3.調(diào)試電路:調(diào)試電路是多信號發(fā)生器,根據(jù)電路焊接好以后,接上電源和示波器,調(diào)試。

4.故障、原因及排除方法

1．如果出現(xiàn)不了波形，那常見的問題有，焊接短路(這樣可能燒壞芯片，電路 連接錯誤，器件正負(fù)極接反，導(dǎo)線接觸不良等。這樣解決問題的方法通常是用萬 用表去測量電阻值才看看哪里出問題了 2.如果只出現(xiàn)了部分波形，比如出現(xiàn)了三角波，說明電路前半部分沒有問題，只需檢查后半部分就好了，還有常出現(xiàn)的問題就是第二個電位器調(diào)節(jié)無任何的波 形變化，這說明問題可能電位器連接錯了，用萬用表測試下就可以了 3.如果三個波形都出現(xiàn)了，且正弦波失真，這需要調(diào)節(jié)第三個電位器阻值，來調(diào) 節(jié)最適合的靜態(tài)工作點(diǎn)，使其穩(wěn)定，改變第一個電位器阻值可以改變輸出的頻率，改變第二個電位器阻值，通過改變輸出的電壓，是其工作在不同的區(qū)域，而出現(xiàn) 不同的波形。六 總結(jié)設(shè)計電路，改進(jìn)措施 1.正弦波產(chǎn)生電路中，為了進(jìn)一步改善電壓幅度穩(wěn)定的問題，可以在放大 電路負(fù)反饋回路中采用非線性元件來自動調(diào)整反饋的強(qiáng)弱以維持輸 出電壓的穩(wěn)定，Rf 可用溫度系數(shù)為負(fù)的熱敏電阻代替，也可以利用 JEFT 工作在可變電阻區(qū)達(dá)到穩(wěn)幅的目的 2.多信號產(chǎn)生電路中，三角波轉(zhuǎn)換成正弦波時，可以用低通濾波器得到正弦 波，電路比較簡單。七 收獲和體會 在這次設(shè)計、焊接過程中我對抽象的理論有了進(jìn)一步的認(rèn)識。通過這次課程設(shè)計，我了解了常用元件的識別和測試；熟悉了常用的 儀器儀表；了解了電路的連接、焊接方法；以及如何提高電路的性能 等等。雖然這次實(shí)驗(yàn)使得我糾結(jié)了近一天，但收獲的確很多。在這次實(shí)驗(yàn)中，總結(jié)了很多感觸體會，我們不能盲目的圖快，一 定要在心底有個具體的譜然后下手去焊接，這樣能讓我們少走彎路，更加節(jié)省時間。在實(shí)驗(yàn)過程中，我也遇到了不少的問題，如波形失真，電路板測試時甚至不出波形這樣的問題。在老師和同學(xué)的幫助下，自 己的總結(jié)思索下，把問題一一解決。實(shí)驗(yàn)中暴露出我們在理論學(xué)習(xí)中 所存在的問題，有些理論知識還處于懵懂狀態(tài)，這次實(shí)驗(yàn)讓我對過去 未理解的很多知識有了明了的認(rèn)識。這次課程設(shè)計讓我體會到了在接 好電路后測試出波形的喜悅與如重釋負(fù)的輕松。11

此課程的設(shè)計，真的讓我認(rèn)識到了實(shí)踐能力的的重要性與真實(shí) 性。這能讓我們很好的加深對不知道的理論知識的理解，同時也鞏固 了以前知道的知識。明白老師為什么要求我們做好這個課程設(shè)計的原 因。這次課程設(shè)計讓我意識到運(yùn)用所學(xué)的知識去解決實(shí)際的問題的重 要性，我們學(xué)理工科的同學(xué)應(yīng)更多的鍛煉提高我們的動手能力。

一、參考文獻(xiàn) 康光華主編．模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）．高等教育出版社 《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）》 電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教程 高等教育出版社出版.湘潭大學(xué)出版社

四、儀表清單 設(shè)計圖所用儀器及器件 1.直流穩(wěn)壓電源 2．雙蹤示波器 3.萬用表 4.運(yùn)放 5.電位器 6.電容 7.三極管 12

第二篇：函數(shù)信號發(fā)生器課程設(shè)計

一 緒論

1.1 函數(shù)信號發(fā)生器的應(yīng)用意義

函數(shù)發(fā)生器一般是指能自動產(chǎn)生正弦波、三角波、方波及鋸齒波、階梯波等電壓波形的電路或儀器。根據(jù)用途不同，有產(chǎn)生三種或多種波形的函數(shù)發(fā)生器，使用的器件可以是分立器件也可以是集成電路。為進(jìn)一步掌握電路的基本理論及實(shí)驗(yàn)調(diào)試技術(shù)，本課題采用有集成運(yùn)算放大器與晶體差分放大器共同組成的方波—三角波—正弦波函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計方法。具體方法是由比較器和積分器組成方波—三角波產(chǎn)生電路，比較器輸出的方波經(jīng)積分器得到三角波，三角波到正弦波的變換電路主要由差分放大器來完成。差分放大器具有工作點(diǎn)穩(wěn)定，輸入阻抗高，抗干擾能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。特別是作為直流放大器時，可以有效地抑制零點(diǎn)漂移，因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波。波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性曲線的非線性。

通過此次設(shè)計，我們能將理論知識很好的應(yīng)用于實(shí)踐，不僅鞏固了書本上的理論知識，而且鍛煉了我們獨(dú)立查閱資料、設(shè)計電路、獨(dú)立思考的能力

1.2設(shè)計任務(wù)

設(shè)計能產(chǎn)生方波、三角波、正弦波的函數(shù)信號發(fā)生器電路

1.3設(shè)計要求

1）輸出各種波形工作頻率范圍：10—100Hz,100—1KHz,1K—10KHz。

2)輸出電壓：正弦波U=3V , 三角波U=5V , 方波U=14V。3)波形特征：幅度連續(xù)可調(diào)，線性失真小。

4)選擇電路方案，完成對確定方案電路的設(shè)計;計算電路元件參數(shù)與元件選擇、并畫出各部分原理圖，闡述基本原理。

1.4設(shè)計方案

函數(shù)信號發(fā)生器是是由基礎(chǔ)的非正弦信號發(fā)生電路和正弦波形發(fā)生電路組合而成。由運(yùn)算放大器單路及分立元件構(gòu)成，方波——三角波——正弦波函數(shù)信號發(fā)生器一般基本組成框圖如圖1所示。

圖1 函數(shù)信號發(fā)生器框圖

1、方波—三角波—正弦波信號發(fā)生器電路有運(yùn)算放大器及分立元件構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。他利用比較器產(chǎn)生方波輸出，方波通過積分產(chǎn)生三角波輸出，三角波通過差分放大電路產(chǎn)生正弦波輸出。

2、利用差分放大電路實(shí)現(xiàn)三角波—正弦波的變換

波形變換原理是利用差分放大器傳輸特性曲線的非線性，波形變換過程如圖2所示

圖 2 三角波和正弦波得轉(zhuǎn)換示意圖

由圖2可以看出，傳輸特性曲線越對稱，線性區(qū)域越窄越好；三角波的幅度Uim應(yīng)正好使晶體接近飽和區(qū)域或者截至區(qū)域。

二

函數(shù)信號發(fā)生器各單元電路的設(shè)計

2.1方波產(chǎn)生電路圖及元件參數(shù)的確定

2.1.1 方波產(chǎn)生電路 如圖3所示

圖 3 方波發(fā)生電路

2.1.2 元件參數(shù)的確定

圖3中U2構(gòu)成同相輸入遲滯比較器電路，用于產(chǎn)生輸出方波?？勺冸娙軨1具有調(diào)頻作用，可用于調(diào)節(jié)方波的頻率。使產(chǎn)生的頻率范圍在10~~100Hz。方波振蕩周期

T = 2 R1 C1 ln(1+2R4/R3)。

C1的值可以改變電 R1=7K，R3=7K，R4=7K。

振蕩頻率 f = 1/T?？梢姡琭與C1成反比，調(diào)整電容路的振蕩頻率。圖中穩(wěn)壓管 D1 D2 為調(diào)整方波幅值，UP-P = D1 +D2。

2.2方波—三角波轉(zhuǎn)換電路圖及元件參數(shù)確定

2.2.1 方波—三角波轉(zhuǎn)換電路 如圖 4 所示

圖 4 方波-三角波電路圖

2.2.2 方波→三角波的參數(shù)確定

圖4中U2構(gòu)成同相輸入遲滯比較器電路，用于產(chǎn)生輸出方波?？勺冸娙軨1具有調(diào)頻作用，可用于調(diào)節(jié)方波的頻率。運(yùn)算放大器U1與電阻R5及電容C2構(gòu)成積分電路，用于將U2電路輸出的方波作為輸入，產(chǎn)生輸出三角波。

圖中R6在調(diào)整方波—三角波的輸出頻率時，不會影響輸出波形的幅度。若要求三角波的幅值，可以調(diào)節(jié)可變電容C2。

三角波部分參數(shù)設(shè)定如下：

對于輸出三角波 其振蕩周期

T =(4 R5 R6 C2)/ R3，f = 1/T。而要調(diào)整輸出三角波的振幅，則需要調(diào)整可變電容C2的值。以使三角波UP-P = 5V。

2.3正弦波參數(shù)電路及元件參數(shù)確定

2.3.1 正弦波參數(shù)電路 如圖 5 所示

圖 5 三角波-正弦波電路圖

2.3.2正弦波的參數(shù)確定

.改變輸入頻率，是電路中的頻率一定時三角波頻率為固定或變化范圍很小。加入低通濾波器，而將三角波轉(zhuǎn)化為正弦波。在圖5中當(dāng)改變輸入頻率后，三角波與正弦波的幅度將發(fā)生相應(yīng)改變。由于

振蕩周期

T =(4 R5 R6 C2)/ R3，C2為調(diào)節(jié)三角波的幅度使UP-P = 5V，R10調(diào)節(jié)輸出正弦波得幅值UP-P = 3V。三角波→正弦波的變換主要用差分放大器來完成。差分放大器具有工作點(diǎn)穩(wěn)定，輸入阻抗高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。特別是做直流放大器時，可以有效的抑制零點(diǎn)漂移，因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波。波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性的非線性。

2.4方波-三角波-正弦波函數(shù)發(fā)生器整體電路圖

根據(jù)以上設(shè)計，畫出方波-三角波-正弦波函數(shù)發(fā)生器電路圖如圖 6 所示。

圖 6

方波-三角-正弦波函數(shù)發(fā)生器電路圖

3、電路的仿真調(diào)試

3.1 利用Multisim軟件畫出電路圖，模擬電路結(jié)果，觀察各波形的輸出。

3.1.1 方波、三角波產(chǎn)生電路的仿真波形如圖7所示

圖7 方波、三角波仿真圖形

3.1.2 方波—三角波轉(zhuǎn)換電路的仿真 如圖 8 所示

圖 8 方波—三角波仿真圖形

3.1.3三角波—正弦波轉(zhuǎn)換電路仿真

圖

三角波—正弦波仿真圖形

3.1.4 方波—三角波—正弦波轉(zhuǎn)換電路仿真

圖

方波—三角波—正弦波仿真圖形

3.1.4結(jié)果分析

輸出電壓

方波信號接入示波器仿真，調(diào)節(jié)C1，得方波峰峰Vpp=14 V；撤除方波信號并接入三角波信號，調(diào)節(jié)C2，測得三角波峰峰值Upp=5 V；將正弦波信號接入示波器，調(diào)節(jié)R10，測得正弦波峰峰值Upp=3V。

第三篇：函數(shù)信號發(fā)生器課程設(shè)計報告.

漳州師范學(xué)院 《模擬電子技術(shù)》課程設(shè)計 函數(shù)信號發(fā)生器 姓 名： 學(xué) 號： 系 別： 專 業(yè)： 年 級： 指導(dǎo)教師： 2012年4月3日 函數(shù)信號發(fā)生器 摘要

利用集成電路LM324設(shè)計并實(shí)現(xiàn)所需技術(shù)參數(shù)的各種波形發(fā)生電路。根據(jù)電壓比較器可以產(chǎn)生方波，方波再繼續(xù)經(jīng)過基本積分電路可產(chǎn)生三角波，三角波經(jīng)過低通濾波可以產(chǎn)生正弦波。經(jīng)測試，所設(shè)計波形發(fā)生電路產(chǎn)生的波形與要求大致相符。

關(guān)鍵詞：波形發(fā)生器；集成運(yùn)放；RC 充放電回路；滯回比較器；積分電路 目錄

中文摘要..........................................................錯誤！未定義書簽。1.系統(tǒng)設(shè)計........................................................................................4

1.1設(shè)計指標(biāo)................................................................................................................................4 1.2方案論證與比較....................................................................................................................4 2.單元電路設(shè)計................................................................................5 2.1方波的設(shè)計............................................................................................................................5 2.2三角波的設(shè)計........................................................................................................................8 2.3正弦波的設(shè)計........................................................................................................................8 3．參數(shù)選擇....................................................................................11 3.1方波電路的元件參數(shù)選擇...................................................................................................11 4.系統(tǒng)測試......................................................................................11 4.1正弦波波形測試..................................................................................................................11 4.2方波波形測試......................................................................................................................11 4.3三角波波形測試..................................................................................................................12 5．結(jié)果分析....................................................................................12

6．工作總結(jié)....................................................................................12 7．參考文獻(xiàn)....................................................................................13 8．附錄............................................................................................13 1.系統(tǒng)設(shè)計 1.1設(shè)計指標(biāo) 1.1.1 電源特性參數(shù) ①輸入：雙電源 12V ②輸出：正弦波V pp >1V，方波V pp ≈12 V，三角波V pp ≈5V，幅度連續(xù)可調(diào)，線性失真小。

1.1.2工作頻率

工作頻率范圍：10 HZ～100HZ ,100 HZ～1000HZ 1.2方案論證與比較

1.2.1 方案1：采用集成運(yùn)放電路設(shè)計方案產(chǎn)生要求的波形

主要是應(yīng)用集成運(yùn)放LM324，其芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是由4個集成運(yùn)放所組成的, 通過RC 文氏電橋可產(chǎn)生正弦波，通過滯回比較器能調(diào)出方波, 并再次通過積分電路就可以調(diào)試出三角波，此電路方案能實(shí)現(xiàn)基本要求和擴(kuò)展總分的功能，電路較簡單，調(diào)試方便，是一個優(yōu)秀的可實(shí)現(xiàn)的方案。

1.2.2 方案2：采用集成運(yùn)放電路設(shè)計方案產(chǎn)生要求的波形

主要是應(yīng)用集成運(yùn)放LM324, 其芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是由4個集成運(yùn)放所組成的, 通過電壓比較器可以形成方波, 方波經(jīng)過積分之后可以形成三角波, 三角波再經(jīng)過低

通濾波可以形成正弦波, 此電路方案能實(shí)現(xiàn)基本要求和擴(kuò)展總分的功能, 電路較簡單, 調(diào)試方便, 相比第一方案, 其操作成功率較低.2.單元電路設(shè)計 2.1方波的設(shè)計 2.1.1原理圖

2.1.2工作原理

矩形波發(fā)生電壓只有兩種狀態(tài), 不是高電平, 就是低電平, 所以電壓比較器是它的重要成分;因?yàn)楫a(chǎn)生振蕩, 就是要求輸出的兩種狀態(tài)自動地相互轉(zhuǎn)換, 所以電路中必須引入反饋, 因?yàn)檩敵鰻顟B(tài)應(yīng)按一定時間間隔交替變化, 即產(chǎn)生周期性變化, 所以電路中要有延遲環(huán)節(jié)來確定每種狀態(tài)維持的時間.圖所示的矩形波放生電路, 它由反相輸入的滯回比較器和RC 電路組成.RC 回路既作為延遲環(huán)節(jié), 又作為反饋網(wǎng)絡(luò), 通過RC 充放電實(shí)現(xiàn)輸出狀態(tài)的自動轉(zhuǎn)換.設(shè)某一時刻輸出電壓Uo=+Uz,則同相輸入端電位Up=+Ut。Uo 通過R3對電容C 正向充電，反相輸入端電位隨時間t 增長而逐漸升高，當(dāng)t 趨近于無窮時，Un 趨于+Uz；但是，一旦Un=+Ut,再稍增大，Uo 就從+Uz躍變?yōu)椤猆z，與此同時Up 從+Ut躍變?yōu)椤猆t。隨后，Uo 又通過R3對電容C 反向充電，或者說放電。反相輸入端電位Un 隨時間t 增長而逐漸降低，當(dāng)t 趨于無窮時，Un 趨于—Uz ；但是，一旦Un=—Ut, 再稍減小，Uo 就從—Uz 躍變?yōu)?Uz，與此同時Up 從—Ut 躍變?yōu)?Ut，電容又開始正向充電。上述過程周而復(fù)始，電路產(chǎn)生了自激振蕩。

圖2.3滯回比較器的電壓傳輸特性

2.2.2工作原理

積分電路是一種運(yùn)用較為廣泛的模擬信號運(yùn)算電路，它是組成各種模擬電子電路的重要基本單元，它不僅可以實(shí)現(xiàn)對微分方程的模擬，同時在控制和測量

2.6方波-三角波發(fā)生電路波形圖系統(tǒng)中，積分電路也有著廣泛運(yùn)用，利用其充放電過

程可以實(shí)現(xiàn)延時，定時以及各種波形的產(chǎn)生.積分電路還可用于延時和定時。在圖2.3所示三角波發(fā)生電路圖中，將方波電壓作為積分運(yùn)算電路的輸入，在積分運(yùn)算電路的輸出就得到三角波電壓。.U O 3=-? I C 1 =-U O 2dt C RC ?(式2.10

U O 3=-1 U O 2(t 1-t 0+U O 2(t 0(R 4+R W C(式2.11 式中 U O 2(t 0 為初始狀態(tài)時的輸出電壓。設(shè)初始狀態(tài)時U O 2正好從-U Z 躍變?yōu)?+U Z，則式2.10應(yīng)寫成 U O 3=-1 U Z(t 1-t 0+U O 2(t 0(R 4+R W C(式2.12 積分電路反向積分, U O 2隨時間的增長線性下降，根據(jù)圖2.4所示電壓傳輸特性，一旦U O 2=U T-，再稍減小，U O 2將從+U Z 躍變?yōu)?U Z。使得式2.10變?yōu)?/p>

U O 3=-1 U Z(t 2-t 1+U O 2(t 1(R 4+R W C(式2.13 為 U O 2(t 1

U O 2 產(chǎn)生躍變時的輸出電壓。積分電路正向積分，U O 2 隨時間的增

長線性增大，根據(jù)圖2.3的電壓傳輸特性，一旦U O 2=U T +，再稍增大, U O 2將從-U Z 躍變?yōu)?U Z，回到初態(tài)，積分電路又開始反向積分。

2.3正弦波的設(shè)計

2.3.1工作原理

采用低通濾波的方法將三角波變換為正弦波。圖中采用的是簡單的二階低通濾波電路，與同相輸入端電路類似，增加RC 環(huán)節(jié)，可以使濾波器的過渡帶變窄，衰減斜率的值加大，電路如圖所示。

輸出三角波。三角波再經(jīng)R10、C1積分網(wǎng)絡(luò)，輸出近似的正弦波?？偟脑韴D

4C 3．參數(shù)選擇

3.1方波電路的元件參數(shù)選擇 3.2.1 穩(wěn)壓管

由于要求方波輸出電壓約等于12V，所以采用的穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓約等于6V，所以應(yīng)采用6.2V 的穩(wěn)壓管兩支。

電容

庫房里可以提供0.1uF 的電容，所以電路里都采用0.1uF 的電容，電阻

頻率范圍是10HZ ～100HZ ,100HZ～1000HZ, 根據(jù)公式f=R2/(4*R1*R3*C取 R1=2K R2=5K R3=100 RW1=5K Rw2=100K

經(jīng)過公式計算后得到接近的電阻阻值，再把數(shù)據(jù)代入到仿真軟件進(jìn)行仿真調(diào)整，得到正確的波形圖和數(shù)值。

4.系統(tǒng)測試 4.1方波波形測試

由于在電路圖中方波的幅值約等于+12V，所以只要電路沒有出現(xiàn)問題，阻值選擇合適，那么波形就可以出來。

4.2三角波波形測試

同樣保持電路完整，接入電源，通過調(diào)節(jié)RW1可改變?nèi)遣ǚ导邦l率，通過調(diào)整RW2使電路的周期發(fā)生變化，同時頻率也發(fā)生變化。

4.3正弦波波形測試

將電源電路接入變壓器使雙電源輸出 12V，通過調(diào)節(jié)RW1、RW2可調(diào)節(jié)正弦波的峰峰值和頻率。

5.結(jié)果分析

實(shí)驗(yàn)結(jié)果和預(yù)先所設(shè)定的參數(shù)存在一定的誤差，其中跟元器件的選擇參數(shù)有關(guān)，在電子仿真軟件中的電阻參數(shù)在庫房里沒有相吻合的參數(shù)，其次在實(shí)驗(yàn)焊接過程中也可導(dǎo)致誤差，庫房所提供的電阻其本身誤差較大，綜合各方面的考慮，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差不可避免，而制作出來的電路板所能出現(xiàn)的波形，在一定程度上會出現(xiàn)失真現(xiàn)象。

6.工作總結(jié)

在這次課程設(shè)計中，我學(xué)會了怎樣去根據(jù)課題的要求去設(shè)計電路和調(diào)試電路。動手能力得到很大的提高。從中我發(fā)現(xiàn)自己并不能很好的熟練去使用我所學(xué)到的模電知識。在以后學(xué)習(xí)中我要加強(qiáng)對使用電路的設(shè)計和選用能力。但由于電路比較簡

單、定型，而不是真實(shí)的生產(chǎn)、科研任務(wù)，所以我們基本上能有章可循，完成起來并不困難。把過去熟悉的定型分析、定量計算逐步，元器件選擇等手段結(jié)合起來，掌握工程設(shè)計的步驟和方法，了解科學(xué)實(shí)驗(yàn)的程序和實(shí)施方法。這對今后從事技術(shù)工作無疑是個啟蒙訓(xùn)練。通過這種綜合訓(xùn)練，我們可以掌握電路設(shè)計的基本方法，提高動手組織實(shí)驗(yàn)的基本技能，培養(yǎng)分析解決電路問題的實(shí)際本領(lǐng)，為以后畢業(yè)設(shè)計和從事電子實(shí)驗(yàn)實(shí)際工作打下基礎(chǔ)。

在實(shí)驗(yàn)過程中收益最大的就是懂得如何去調(diào)試電路，查找電路的缺陷和看PCB 圖，通過自己動手更能對電路有更深刻的了解。

7.參考文獻(xiàn) 元件清單表 附錄1 器件清單

附錄2 原理圖

4C 附錄3 電子仿真 3.1輸出方波電路的仿真 圖 輸出方波電路的仿真 3.2方波—三角波電路的仿真

3.3 正弦波電路的仿真 16 17

第四篇：函數(shù)信號發(fā)生器-課程設(shè)計2.

長 安 大 學(xué) 電子技術(shù)課程設(shè)計 課題名稱 函數(shù)信號發(fā)生器 班 級 __******____ 姓 名 指導(dǎo)教師 *** 日 期

本次電子技術(shù)課程設(shè)計是指通過所學(xué)知識并擴(kuò)展相關(guān)知識面，設(shè)計出任務(wù)所 要求功能的電路，利用計算機(jī)輔助設(shè)計的電路仿真，檢測并調(diào)整電路，設(shè)計功能完整的電路圖。我們所選擇的課設(shè)題目是函數(shù)信號發(fā)生器。函數(shù)發(fā)生器一般是指能自動產(chǎn)生正弦波、方波、三角波的電壓波形的電路或者儀器。電路形式可以采用由運(yùn)放及分離元件構(gòu)成；也可以采用單片集成函數(shù)發(fā)生器。

在資料收集后，將設(shè)計過程分為三部分：一是系統(tǒng)模塊設(shè)計，設(shè)計電路的系統(tǒng)思想，設(shè)計出能滿足電路功能的各個模塊，畫出系統(tǒng)的框圖。二是針對各個模塊分別設(shè)計電路的各個具體模塊的具體電路，并且分別進(jìn)行仿真和改進(jìn)。三是將所有的模塊綜合在一起，畫出系統(tǒng)總圖，并用multisim 軟件進(jìn)行仿真，針對仿真過程中出現(xiàn)的一些問題仔細(xì)檢查，對比各個方案的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，選出最佳的方案，修改不完善的部分。

最后，對此次課程設(shè)計進(jìn)行總結(jié)，反思自己在各個方面的不足，對設(shè)計方案中的各個思想進(jìn)行歸納總結(jié)，比較各種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，總結(jié)每種設(shè)計方案的應(yīng)用領(lǐng)域和使用范圍，為以后得學(xué)習(xí)實(shí)踐提供經(jīng)驗(yàn)。最終提高我們的學(xué)習(xí)和動手能力。

前言……………………………………………………………………………2 摘要……………………………………………………………………………4

第一章 數(shù)信號發(fā)生器系統(tǒng)概述…………………………………………… 5 1.1總體設(shè)計方案論證及選擇………………………………………… 5 1.2函數(shù)信號發(fā)生器總體方案框圖…………………………………… 5 第二章單元電路設(shè)計分析………………………………………………… 6 2.1 信號發(fā)電路設(shè)計框圖………………………………………………6 2.2方波發(fā)生電路……………………………………………………… 7 2.3方波——三角波轉(zhuǎn)換電路………………………………………… 8 2.4三角波——正弦波轉(zhuǎn)換電路……………………………………… 9 2.5.5數(shù)字顯示輸出信號頻率和電壓幅值…………………………… 11 第三章 電路的安裝與調(diào)試………………………………………………… 15 3.1方波產(chǎn)生的結(jié)果………………………………………………… 15 3.2方波轉(zhuǎn)換為三角波的結(jié)果……………………………………… 15 3.3三角波轉(zhuǎn)換為正弦波的結(jié)果……………………………………… 16 3.4數(shù)字顯示頻率和幅值的結(jié)果……………………………………… 16 第四章 結(jié)束語……………………………………………………………… 17 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………… 17 附錄一 器件清單列表……………………………………………………… 18 附錄二 總體設(shè)計圖……………………………………………………… 18 收獲及體會……………………………………………………………………19 鳴謝……………………………………………………………………………20

函數(shù)信號發(fā)生器

摘要：本實(shí)驗(yàn)中的信號發(fā)生器是根據(jù)555定時器構(gòu)成多諧振蕩器的原理來輸出持續(xù)穩(wěn)定的方波，再通過轉(zhuǎn)換電路來實(shí)現(xiàn)波形變化。通過對信號發(fā)生器設(shè)計掌握555多諧振蕩器產(chǎn)生占空比為1/2的方波，頻率和振幅的調(diào)節(jié)；掌握電路轉(zhuǎn)換的原理和實(shí)際電路圖，如方波轉(zhuǎn)換為三角波可通過簡單積分電路或者通過帶有放大器的積分電路來實(shí)現(xiàn)；三角波轉(zhuǎn)換為正弦波可通過低通濾波器來實(shí)現(xiàn)，也可通過差分放大器的非線性來實(shí)現(xiàn)，或者通過折現(xiàn)法實(shí)現(xiàn)。本課題要求輸出波形應(yīng)有： 方波、三角形、正弦波。要完成此方案的方法有許多，既可以使用分立元件（如低頻信號發(fā)生器S101全部采用晶體管），也可以采用集成電路（如單片集成電路函數(shù)信號發(fā)生器ICL8038）。本課題決定采用555定時器構(gòu)成多諧振蕩器產(chǎn)生方波，通過積分產(chǎn)生三角波，再通過低通濾波產(chǎn)生正弦波。設(shè)計中多用到數(shù)電和模電中的知識，以充分復(fù)習(xí)和應(yīng)用自己已經(jīng)學(xué)過的知識。

關(guān)鍵字：函數(shù)發(fā)生器 多諧振蕩器 積分電路 低通濾波 峰值檢波 設(shè)計要求：

1.信號頻率范圍1HZ ～100kHZ ；

2.輸出波形應(yīng)有： 方波、三角形、正弦波； 3.輸出信號幅值范圍0～10V ；

4.具有數(shù)字顯示輸出信號頻率和電壓幅值功能。? 第一章、函數(shù)信號發(fā)生器系統(tǒng)概述 ? 1.1 總體設(shè)計方案論證及選擇：

方案一：通過RC 震蕩電路產(chǎn)生正弦波，然后經(jīng)過過零比較器，產(chǎn)生三角波，在通過積分電路產(chǎn)生方波。其中，RC 震蕩電路為RC 橋式正弦振蕩電路，然后通

過放大器構(gòu)成過零比較器來實(shí)現(xiàn)方波的轉(zhuǎn)換，在通過反向積分電路來實(shí)現(xiàn)方波到三角波的轉(zhuǎn)化。

方案二：可以由晶體管、運(yùn)放IC 等通用器件制作，更多的則是用專門的函數(shù)信號發(fā)生器IC 產(chǎn)生。早期的函數(shù)信號發(fā)生器IC，如L8038、BA205、XR2207/2209等，它們的功能較少，精度不高，頻率上限只有300kHz，無法產(chǎn)生更高頻率的信號，調(diào)節(jié)方式也不夠靈活，頻率和占空比不能獨(dú)立調(diào)節(jié)，二者互相影響。方案三：可以按照方波——三角波——正弦波的順序來設(shè)計電路，其中，方波可以通過模電中的方波發(fā)生電路來產(chǎn)生，也可以通過數(shù)電中的555多諧振蕩電路來產(chǎn)生，方波到三角波為積分的過程，三角波到正弦波可以通過低通濾波來實(shí)現(xiàn)，也可以利用差分放大器的傳輸非線性來實(shí)現(xiàn)或者通過折現(xiàn)法來實(shí)現(xiàn)。

可行性分析：

縱觀以上N 種方案，對比如下，本著自己動手的觀念，首先排除第二種用集成芯片的方法，因?yàn)檫@種方法對設(shè)計的要求太低；其次分析方案一可得其RC 橋式正弦震蕩電路的占空比受R 和C 共同影響，調(diào)節(jié)頻率時需要調(diào)節(jié)的元器件參數(shù)太多，比較繁瑣，并且此震蕩電路的頻率也不是很好的滿足設(shè)計的要求。所以綜上所述，選擇方案三來實(shí)現(xiàn)本次的課程設(shè)計：555多諧振蕩器的頻率很好計算和調(diào)節(jié)，并且輸出的波形比較準(zhǔn)確；波到三角波的轉(zhuǎn)化可通過簡單RC 積分電路來實(shí)現(xiàn)；角波到正弦波可通過簡單RC 低通濾波器來實(shí)現(xiàn)也可通過折現(xiàn)法或者差分法來實(shí)現(xiàn)。分析方案得：各個不分的實(shí)現(xiàn)有多種辦法，但也許理論上比較好的方法在實(shí)踐中由于環(huán)境的種種原因可能并不是最好的，所以最終的方案的細(xì)節(jié)有待在試驗(yàn)仿真中作

進(jìn)一步的確定。

? 1.2函數(shù)信號發(fā)生器總體方案框圖

? 第二章、單元電路設(shè)計與分析 ? 2.1 信號發(fā)電路設(shè)計框圖

2.2方波發(fā)生電路

2．2．1方案選擇

方案一：占空比可調(diào)的矩形波放聲電路（模電知識，通過比較器和積分電路來現(xiàn)）。

方案二：改進(jìn)型555多諧振蕩器電路（數(shù)電知識，利用555定時器和積分電路來實(shí)現(xiàn)）。

對比如上兩個方案，方案一的頻率性較差，并且輸出電壓受到穩(wěn)壓二極管的影響，輸出電壓幅值不能改變；而方案二頻率調(diào)節(jié)理與方案一很是相似，但是方案二的頻率表達(dá)式比較簡潔，容易計算，而且方案二的輸出電壓幅值的改變可通過對

555定時器的供電的改變來實(shí)現(xiàn)，對于占空比，已對原始的多諧振蕩器做了些許改動，能達(dá)到1/2的要求。綜上，選擇方案二。

555定時器的工作原理 ：555定時器是一種功能強(qiáng)大的模擬數(shù)字混合集成電路，其組成電路框圖如圖22.32所示。555定時器有二個比較器A1和A2，有一

個RS 觸發(fā)器，R 和S 高電平有效。三極管VT1對清零起跟隨作用，起緩沖作用。三極管VT2是放電管，將對外電路的元件提供放電通路。比較器的輸入端有一個由三個5kW 電阻組成的分壓器，由此可以獲得 和 兩個分壓值，一般稱為閾值。555定時器的1腳是接地端GND，2腳是低觸發(fā)端TL，3腳是輸出端OUT，4腳是清除端Rd，5腳是電壓控制端CV，6腳是高觸發(fā)端TH，7腳是放電端DIS，8腳是電源端VCC。

參數(shù)計算：改進(jìn)型多諧振蕩電路主要改進(jìn)了電容充電和放電的回路，使得回路的時間常數(shù)相同即可，再此引入二極管來分開充電和放電回路。

高電平，充電時間 T1=（R 3 +R5）Cln2=0.7（R 3 +R5）C 1 ； 低電平，放電時間 T2=（R 2 +R5）Cln2=0.7（R 2 +R5）C 1 ； 占空比 q= T1/（T1+T2）=（R 3 +R5）/（R 2 +R5）= 0.5 即要求R 3 = R 2 ； 所以方波周期T= T1+T2=0.7（（R 3 + R2 + 2R5）C 1）；

振蕩頻率 f=1/T=1.44/（（R 3 + R2 + 2R5）C 1）；

經(jīng)過計算，選取C1為200nF，R 3 = R2 =10歐姆。當(dāng)R5最大時，頻率即為1HZ（根據(jù)仿真結(jié)果），此時

f=1=1.44/（（10+10+2R5）*200*10E（-9））取 R5 =1M歐姆即可； f=100k=1.44/（（10+10+2R5）*200*10E（-9））取R 5=0時，f>100k； 綜上，取 R5 =1M歐姆即可滿足頻率范圍的要求。

2.3方波——三角波轉(zhuǎn)換電路原理圖 由積分電路構(gòu)成方波—三角波產(chǎn)生電路，方波經(jīng)反向積分電路積得到三角波。方案一：簡單的積分電路（由電阻和電容構(gòu)成）。

方案二：帶有放大器的積分電路（由放大器和電阻電容構(gòu)成）。

對比如上兩個方案，在方波的頻率改變的情況下，都需改變充電電容，因?yàn)榉讲l率變大時，要求積分時間短，即電容的容量要小，以達(dá)到快速充電的要求，否則波形失真；當(dāng)方波頻率變小時，要求積分時間要長，這時增大電容的容量，否則將產(chǎn)生梯形式的方波。兩個方案相對沒有理論上的優(yōu)劣，現(xiàn)選擇方案一。

原理：輸出信號與輸入信號的積分成正比的電路，稱為積分電路。

電路結(jié)構(gòu)如圖，積分電路可將矩形脈沖波轉(zhuǎn)換為鋸齒波或三角波，還可將鋸齒波轉(zhuǎn)換為拋物波。電路原理很簡單，都是基于電容的沖放電原理，這里要提的是電路的時間常數(shù)R*C，構(gòu)成積分電路的條件是電路的時間常數(shù)必須要大于或等于10倍于輸入波形的寬度。

RC 積分電路是一種應(yīng)用比較廣泛的模擬信號運(yùn)算電路。在自動控制系統(tǒng)中，常用積分電路作為調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)。此外，RC 積分電路還可以用于延時、定時以及各種波形的產(chǎn)生或變換。本課題采用RC 積分電路來產(chǎn)生三角波。

此部分的參數(shù)不需要具體的計算，可以在仿真實(shí)驗(yàn)中具體的連續(xù)調(diào)節(jié)，來找到最合適的電容大小?？傊l率變大，調(diào)節(jié)電容變??；頻率變小，調(diào)節(jié)電容變大即可。2.4三角波——正弦波轉(zhuǎn)換電路原理圖

方案選擇：

方案一：低通濾波電路（通過簡單ＲＣ電路來實(shí)現(xiàn)）。

方案二：利用差分放大電路的傳輸曲線（差分放大器的非線性傳輸曲線）。

方案三：通過折線法來實(shí)現(xiàn)。

對比如上方案：

方案一利用低通濾波器將三角波變換成正弦波，將三角波按傅里葉級數(shù)展開

其中Um 是三角波的幅值。根據(jù)上式可知，低通濾波器的通帶截止頻率應(yīng)大于三角波的基波頻率且小于三角波的三次諧波頻率。當(dāng)然，也可以利用帶通濾波器實(shí)現(xiàn)

上述變換；

方案二利用差分放大器的非線性傳輸曲線來實(shí)現(xiàn)，具體原理如下圖所示：

方案三的電路連接比較復(fù)雜，而且需要的元器件也比較多，調(diào)試也比較不方便。

綜上所述，及根據(jù)試驗(yàn)的結(jié)果來看，方案二和方案三的結(jié)果波形并不理想，而且調(diào)節(jié)繁瑣，故選擇方案一來實(shí)現(xiàn)三角波到正弦波的轉(zhuǎn)換。

2.5數(shù)字顯示輸出信號頻率和電壓幅值 2.5.1基于OP37的峰值檢波系統(tǒng) 調(diào)幅波的解調(diào)即是從調(diào)幅信號中取出調(diào)制信號的過程，通常稱為檢波。調(diào)幅波解調(diào)方法有二極管包絡(luò)檢波器、同步檢波器。不論哪種振幅調(diào)制信號，都可采用相乘器和低通濾波器組成的同步檢波電路進(jìn)行解調(diào)。但是對于普通調(diào)幅信號來說，它的載波分量被抑制掉，可以直接利用非線性器件實(shí)現(xiàn)相乘作用，得到所需的解調(diào)電壓，而不必另加同步信號，通常將這種振幅檢波器稱為包絡(luò)檢波器。目前應(yīng)用最廣的是二極管包絡(luò)檢波器，而在集成電路中，主要采用三極管射極包絡(luò)檢波器。同步檢波，又稱相干檢波，主要用來解調(diào)雙邊帶和單邊帶調(diào)制信號，它有兩種實(shí)現(xiàn)電路。一種由相乘器和低通濾波器組成，另一種直接采用二極管包絡(luò)檢波。

本次課設(shè)采用OP37來進(jìn)行峰值檢波。11 2.5.2數(shù)碼管顯示電壓

AD 轉(zhuǎn)換就是模數(shù)轉(zhuǎn)換，顧名思義，就是把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。逐次比較型（如TLC0831）

逐次比較型AD 由一個比較器和DA 轉(zhuǎn)換器通過逐次比較邏輯構(gòu)成，從MSB 開始，順序地對每一位將輸入電壓與內(nèi)置DA 轉(zhuǎn)換器輸出進(jìn)行比較，經(jīng)n 次比較而輸出 數(shù)字值。其電路規(guī)模屬于中等。其優(yōu)點(diǎn)是速度較高、功耗低。2.5.3對于頻率計測頻率的方案如下：

方案一：利用做課程設(shè)計三題同學(xué)的設(shè)計電路，完成本次頻率設(shè)計的要求。方案二：利用VHDL 設(shè)計頻率計并用quartusII 進(jìn)行仿真。

本要求并不是此題目的重點(diǎn)，選擇方案一相對省時省力，故我們選擇方案一。13

? 第三章 電路的安裝與調(diào)試 ? 3.1 方波產(chǎn)生的結(jié)果

（555定時器構(gòu)成多諧振蕩器產(chǎn)生的方波）? 3.2 方波轉(zhuǎn)換為三角波的結(jié)果

（積分電路產(chǎn)生的三角波）15 ? 3.3 三角波轉(zhuǎn)換為正弦波的結(jié)果

（二階低通濾波器產(chǎn)生的正弦波）? 3.4 數(shù)字顯示頻率和幅值的結(jié)果

? 第四章 結(jié)束語

函數(shù)信號發(fā)生器是本次課程設(shè)計的較難的一個題目，經(jīng)過十天的團(tuán)隊(duì)合作，我們勉強(qiáng)完成了本課題所需要求。本設(shè)計最大的特色就是信號發(fā)生流程相對簡單明了，易于理解。但是，它的難度：電路對各元件的參數(shù)選擇要求比較高，調(diào)整波形相對而言不方便。這些問題僅是受我們自身?xiàng)l件的限制，以及時間有限，還沒能完美解決。直接數(shù)字頻率合成器也就是DDS 卻可以很好解決這個問題。在過程中嘗試了一下，從理論到實(shí)際操作，雖然還有一段距離，但是，可以肯定，這是一個很不錯的解決方法。

? 參考文獻(xiàn)

1林濤?《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》?清華大學(xué)出版社?2006年6月?（ISBN 978-7-302-12064-3）

2林濤?《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》?重慶大學(xué)出版社?2004年12月?(ISBN 7-5623-2831-X/TN?70

3黃志偉?全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽?北京航天航空大學(xué)出版社?2007年2月（ISBN978-7-81077-983-8）

4趙文博?新型常用集成電路速查手冊?人民郵電出版社?2006年1月（ISBN7-115-13821-4/TN?2578）

5王伊娜?Multisim8?國防工業(yè)出版社?2006年6月?（IBSN7-11804542-X）6.楊剛 周群 電子系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)踐 2005年1月 電子工業(yè)出版社（ISBN7-5053-9593-9）

7.謝自美 電子線路設(shè)計，實(shí)驗(yàn)，測試 2006年8月 ? 元件清單列表

總體框圖：（波形發(fā)生器）

（顯示模塊）收獲及體會

課程設(shè)計已悄然走到了尾聲，回顧此次課設(shè)，感慨頗多。的確，從選題到定稿，從理論到實(shí)際，在這短短的日子里，可以說是苦多于樂。但是，通過自己動手，學(xué)到了許多，不僅鞏固了以前很學(xué)的，也同時擴(kuò)展了相關(guān)的知識面。

我們拿到課題，想利用555定時器解決波形輸出，從各方面來看，利用數(shù)模電的思想完成此的設(shè)計，頗具優(yōu)勢。

然而，我們在設(shè)計和仿真過程中遇到許多困難，包括仿真元件的缺失，對于元件參數(shù)的不了解，導(dǎo)致無法選型，面對這些困難，我們查閱了相當(dāng)多的資料，包括查閱了些許元件的datasheet。我們做電子課程設(shè)計，最重要是在自己已接觸的知識的基礎(chǔ)上擴(kuò)展，鞏固所學(xué)，從而創(chuàng)新！我們使用單片機(jī)既不得心應(yīng)手，反而還失去了這次課程的意義。

在我們集體認(rèn)識課程設(shè)計的重要思想后，我們決定用數(shù)模電的思路，利用555定時器和其他基本元器件組成合適電路 在電路的設(shè)計過程中，三角波轉(zhuǎn)換為正弦振蕩電路是其中比較有難度的一部分。第一次做，難免困難重重，主要是模電知識點(diǎn)的應(yīng)用不靈活，到實(shí)際中，無法確定具體元件的參數(shù)，具體的計算到實(shí)際電路中顯得無從下手，實(shí)際電路圖較原理圖更加的不好理解，這是自己的缺點(diǎn)，在以后要重點(diǎn)練習(xí)彌補(bǔ)。

最后，我感覺通過具體的實(shí)踐，自己動手，深刻感知了實(shí)踐的重要性，明白了理解和應(yīng)用還是有所不同的，我們應(yīng)該朝著更高的要求即靈活的應(yīng)用去努力。

鳴謝

感謝楊兆輝老師，鄧秋霞老師的悉心指導(dǎo)，老師淵博的知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、敏銳的學(xué)術(shù)洞察力、活躍的思想、以及平易近人的師長風(fēng)范，也使我們受益匪淺。值此論文完成之際，謹(jǐn)向老師致以深深的敬意和衷心的感謝。同樣感謝我的同

組同學(xué)和其他的老師和同學(xué)們，感謝你們的無私幫助，成功不是屬于一個人的，而是屬于大家的。

評 語 評閱人： 日期： 21

第五篇：函數(shù)信號發(fā)生器課程設(shè)計.

模

擬 電 路 課 程 設(shè) 計 報 告

中原工學(xué)院

（2012年6月24日）

目錄

1、課程設(shè)計的任務(wù)、要求及步驟

2、設(shè)計方案的選擇

3、電路設(shè)計主要的技術(shù)指標(biāo)

4、函數(shù)信號發(fā)生器電路原理分析

5、函數(shù)信號發(fā)生器元件參數(shù)的選擇

6、函數(shù)信號發(fā)生器的安裝和調(diào)試

7、課程設(shè)計的過程中遇到的問題及解決方法

8、課程設(shè)計的仿真

9、試驗(yàn)評價與問題分析

10、課程設(shè)計的心得和體會

11、附錄

姓 名 班級 題函數(shù)信號發(fā)生器

目

設(shè)計一函數(shù)信號發(fā)生器，設(shè)能輸出方波和三角波兩種 計波形

任 1．輸出為方波和三角波兩務(wù) 種波形，用開關(guān)切換輸出；

學(xué)號

學(xué)院

電子信息學(xué)院

時間進(jìn)度原

始 參資 考料 文和 獻(xiàn)

2．輸出電壓均為雙極性； 3．輸出阻抗均為50Ω； 4．輸出為方波時輸出電壓峰值為0~5V可調(diào)，輸出信號頻率為200Hz ~ 2KHz可調(diào)。

5．輸出為三角波時輸出電壓峰值為0~5V可調(diào)，輸出信號頻率為200Hz ~ 2KHz可調(diào)。

18周 星期一布置設(shè)計方案，預(yù)設(shè)計。18周 星期二領(lǐng)設(shè)備、安裝

18周 星期三至周四安裝、調(diào)試教師檢查

18周 星期五、六、日寫設(shè)計報告 電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）模擬電子技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)書 電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

主 要

一、課程設(shè)計的任務(wù)、要求及步驟 1.設(shè)計任務(wù)

a.輸出為方波和三角波兩種波形，用開關(guān)切換輸出； b.輸出電壓均為雙極性； c.輸出阻抗均為50Ω；

d．輸出為方波時輸出電壓峰值為0~5V可調(diào)，輸出信號頻率為200Hz ~ 2KHz可調(diào)。

e．輸出為三角波時輸出電壓峰值為0~5V可調(diào)，輸出信號頻率為200Hz ~ 2KHz可調(diào)。2.設(shè)計要求

a.電路原理圖繪制正確（或仿真電路圖）； b.掌握EWB仿真軟件的使用和電路測試方法； c.電路仿真達(dá)到技術(shù)指標(biāo)。

d.完成實(shí)際電路，掌握電路的指標(biāo)測試方法； e.實(shí)際電路達(dá)到技術(shù)指標(biāo)。

f.原理圖（草圖）要清楚，標(biāo)注元件參數(shù)

g.正式原理圖、接線圖： A4打印EWB畫圖。

h.要求用統(tǒng)一格式封面；

i.使用中原工學(xué)院課程設(shè)計報告專用紙。j.圖要頂天立地，均勻分布，合理布局

3、設(shè)計步驟

a.原理了解，清楚設(shè)計內(nèi)容。

b.原理及連線圖繪制，仿真結(jié)果正確。

c.安裝實(shí)際電路。

d.調(diào)試，功能實(shí)現(xiàn)。

e.教師檢查及答辯。

f.完成設(shè)計報告。

2、設(shè)計方案的選擇

函數(shù)發(fā)生器一般是指能自動產(chǎn)生正弦波、三角波、方波及鋸齒波、階梯波等電壓波形的電路或儀器。根據(jù)用途不同，有產(chǎn)生三種或多種波形的函數(shù)發(fā)生器，使用的器件可以是分立器件，也可以采用集成電路。為進(jìn)一步掌握電路的基本理論及實(shí)驗(yàn)調(diào)試技術(shù)，本課題采用由集成運(yùn)算放大器與二階低通濾波器共同組成的方波—三角波—正弦波函數(shù)發(fā)生器

3、電路設(shè)計主要的技術(shù)指標(biāo)

1.輸出為方波和三角形兩種波形，用開關(guān)切換輸出；

2.輸出電壓均為雙極性； 3.輸出阻抗均為50Ω

4.輸出為方波時輸出電壓峰值為0—5V可調(diào)，輸出信號頻率為200Hz—2KHz可調(diào)。

5.輸出為三角波時輸出電壓峰值為0—5V可調(diào)，輸出信號頻率為200Hz—2KHz可調(diào)。

4、函數(shù)信號發(fā)生器電路原理分析

方波產(chǎn)生電路原理圖如下：

原理分析： 此電路由反相輸入的滯回比較器和RC電路組成。RC回路即作為遲滯環(huán)節(jié)，又作為反饋網(wǎng)絡(luò)，通過RC沖、放電實(shí)現(xiàn)輸出狀態(tài)的自動轉(zhuǎn)換。設(shè)某一時刻輸出電壓Uo=+Uz，則同相輸入端電位Up=+Ut,Uo通過電阻對電容C正向充電，如圖中箭頭所示。反相輸入端電位n 隨時間的增長而逐漸增高，當(dāng)t趨于無窮時，Un趨于+Uz；但是Un=+Ut，再稍增大，Uo從+Uz躍變?yōu)?Uz，與此同時Up從+Ut躍變?yōu)?UT。隨后，Uo又通過R3對電容反相充電，如圖中虛線箭頭所示。Un隨時間逐漸增長而減低，當(dāng)T趨

于無窮大時，Un趨于-Uz；但是，一旦Un=-Uz再減小，UO就從-Uz躍變?yōu)?Uz，UO從-Ut躍變?yōu)?Ut，電容又開是正向充電。上述過程周而復(fù)始，電路產(chǎn)生了自激振蕩。

三角波發(fā)生器的原理圖如下：

在三角波信號發(fā)生器電路原理上增加了一級放大器，目的是為了實(shí)現(xiàn)輸出電壓可調(diào)和輸出阻抗阻抗為50Ω.工作原理：

如圖所示，在電路的左邊為同相滯回比較器，右邊為積分運(yùn)算電路。同相滯回比較器的輸出高低電平分別為Uoh=+Uz，Uol=-Uz 積分運(yùn)算電路的輸出電壓uo作為輸入電壓，A1同鄉(xiāng)輸入端的電位 Up1=uo1·R1/(R1+R2+R6+Uo·(R2+R6/(R1+R2+R6 令Up1=Un1=0，并將uo1=±Uz帶入得

±Ut=±Uz·R1/(R2+R6 電路的振蕩原理

合閘通電，通常C 上電壓為0。設(shè)Uo1↑→ Up1↑→ Uo1↑↑，直至Uo1 ＝ Uz；積分電路反向積分，t↑→ Uo↓，一旦Uo過－ Ut，Uo1從＋ Uz躍變?yōu)椋?Uz。積分電路正向積分，t↑→ Uo↑，一旦Uo過

＋ Ut，Uo1從－ Uz躍變?yōu)椋?Uz，返回第一暫態(tài)。重復(fù)上述過程，產(chǎn)生周期性的變化，即振蕩。由于積分電路反向積分和正向積分的電流大小均為Uo1/(R3+R7，使得U0在一個周期內(nèi)的下降時間和上升時間相等，且斜率的絕對值也相等，因而將方波轉(zhuǎn)換為三角波。

主要參數(shù)估算： 1振蕩幅值

在如圖所示的三角波—方波發(fā)生電路中，因?yàn)榉e分電路的輸出電壓就是同相滯回比較器的輸入電壓，所以三角波的幅值為±Uom=±Ut=±Uz·R1/R2

因?yàn)榉讲ǖ姆禌Q定于由穩(wěn)壓管組成的限幅電路，所以 Uoh=+Uz，Uol=—Uz 振蕩周期

在圖3中，在振蕩的二分之一周期內(nèi)，起始值為—Ut，終了值為+UtUt=Uz·T/2·1/R3·C-Ut

得到T=4·R1·(R3+R7·C/(R2+R6

積分器的輸出Uo=—1/（R3+R7）·∫Uo1dt Uo1=+Vcc時，Uo2=—（+Vcc）·t/(R3+R7·C1

可見積分器的輸入為方波時，輸出是一個上升速度與下降速度相等的三角波，其波形關(guān)系下圖所示。

圖4 方波—三角波的波形變換

比較器與積分器首尾相連，形成閉環(huán)回路，則自動產(chǎn)生方波——三角波，三角波的幅度為

Uo2=Vcc·R1/(R3+R7 方波——三角波的頻率為

f=(R2+R6/4R1(R3+R7 所以有以下結(jié)論：

1.電位器R7在調(diào)節(jié)方波——三角波的輸出頻率時，不會影響輸出波形的幅度，若要求輸出頻率的范圍較寬，可用C1改變頻率的范圍，R7實(shí)現(xiàn)頻率微調(diào)。

2.方波的輸出幅度應(yīng)等于電源電壓+Vcc,三角波的輸出幅度應(yīng)不超過電源電壓+Vcc,電位器Rf2可實(shí)現(xiàn)幅度微調(diào)，但會影響方波——三角波的頻率。

五、方波三角波函數(shù)信號發(fā)生器元件參數(shù)的選擇

1、方波信號發(fā)生器元器件及參數(shù)的選擇

a.運(yùn)算放大器的選擇

根據(jù)指標(biāo)要求，主要采取雙電源、通用、無需調(diào)零型運(yùn)放，可選擇741，在這次設(shè)計里選擇的是358.b.電源電壓的選擇：選擇電源電壓15V左右。

c.穩(wěn)壓二極管的選擇：考慮輸出電壓和電源電壓的要求，可選擇穩(wěn)壓值約為10V的穩(wěn)壓管，例如1N4007等。

d.頻率參數(shù)的選擇：輸出信號的頻率為200~2KHZ可調(diào)，決定信號頻率的元件為Rf1、Rf2、C、R2、R1.可取R1/R1+R2 =0.47則f=1/2(Rf1+Rf2C,即得R1=4.7KΩ,R2=5.1KΩ電容可取1uF以下的，Rf可以取幾千歐到幾百千歐之間，為使頻率可調(diào)，選擇Rf2為電位器。Rf2最小時，應(yīng)有f=1/2RfC=1/2Rf1C=2000HZ,Rf2最大時，應(yīng)該有f=1/2RfC=1/2(Rf1+Rf2C=200HZ。若取C=0.033uF,計算出Rf1=7.6KΩ,Rf2=68.4KΩ。

e.幅度參數(shù)選擇：輸出信號的幅度為0~5V可調(diào)，決定信號的幅度元件為R4、R5的參數(shù)，由于輸出穩(wěn)壓管的電壓幅度為10V，所以要使R5是R4的一半，達(dá)到降壓的目的，選擇R4=10KΩ,R5=4.7KΩ的電位器。

2、三角波信號發(fā)生器元器件及參數(shù)的選擇 a.運(yùn)算放大器、電源電壓、穩(wěn)壓二極管的選擇 同方波發(fā)生器的選擇相同 b.頻率參數(shù)的選擇：

輸出信號的頻率為200-2KHZ可調(diào)，決定信號頻率元件為R7、R4、C、R1、R2。f=R2/4R1(R4+R7C

可取R1/R2=1則f=1/4(R4+R7C。

取R1=10KΩ，R2=10KΩ,則U0m=Uz，電容可取1uF以下的，R4+R7可取幾千歐到幾百千歐之間，為使頻率可調(diào)，選擇R7

為電位器。R7最小時f=1/4R4C=2000HZ, R7最大時，應(yīng)有f=1/4(R4+R7C =200HZ.若取C=0.033uF，計算出R7=72.8KΩ，R4=3.3KΩ。c.幅度參數(shù)選擇：

輸出信號的幅度為0~5V可調(diào)，決定信號幅度的元件為R8、R9的參數(shù)。由于輸出穩(wěn)壓管的電壓幅度為10V，所以R9是R8的一半，達(dá)到降壓的目的，選擇R8=10KΩ，R9=4.7KΩ的電位器。

六、方波三角波函數(shù)信號發(fā)生器的安裝和調(diào)試

1.安裝

a.將358集成塊插入插槽，注意布局。

b.分別把各電阻放在合適的位置尤其注意電位器的結(jié)法。c.按圖連線，注意直流源的正負(fù)及接地端。2.調(diào)試方波三角波產(chǎn)生電路 a.接入電源后用示波器進(jìn)行觀察

b.調(diào)節(jié)Rf2觀察方波頻率變化情況，調(diào)節(jié)R5觀察方波的幅值，使幅值達(dá)到規(guī)定的數(shù)值。

c.調(diào)節(jié)R7觀察三角波頻率變化，調(diào)節(jié)R9觀察幅值變化，使之達(dá)到規(guī)定數(shù)值。3.記錄調(diào)試數(shù)值

方波：調(diào)節(jié)電位器Rf5在示波器上讀取測量f（最小值）=195HZ.f（最大值）=1950HZ。幅值=4.8v。

三角波：調(diào)節(jié)電位器R7在示波器上讀取f（最小值）=190HZ,f（最大值）=1980HZ

在實(shí)驗(yàn)讀取誤差允許的范圍內(nèi)，符合實(shí)驗(yàn)要求。

七、課程設(shè)計中遇到的問題及解決方法

1.排版時因?yàn)閮蓚€

741在一起，使設(shè)計的圖與現(xiàn)實(shí)的連接圖有一些不一樣，排版需要重新畫出連接圖；

2.排版時器件不是太擠就是太寬，導(dǎo)致不好焊接。這個我想是因?yàn)槲覀兪堑谝淮巫鏊詻]經(jīng)驗(yàn)，相信下次排版一定不會出現(xiàn)這種問題；

3.焊接時器件不好固定，在焊時容易掉。因此焊接時先焊高度比較低的儀器，如電阻等；

焊接時由于沒有經(jīng)驗(yàn)，也為了方便，我們在板的背面用了好多引腳，而不是只用電線再正面，導(dǎo)致板面很美觀，今后焊接一定會注意到這點(diǎn)

8、方波三角波產(chǎn)生電路的仿真

方波電路圖如下：

三角波電路圖如下

方波—三角波總電路原理圖如下

方波仿真圖：

三角波仿真圖：

PCB封裝圖：

九、實(shí)驗(yàn)評價與問題分析

1、理論知識掌握尚不牢固

由于對模擬電子技術(shù)課程的學(xué)習(xí)不扎實(shí)，導(dǎo)致了在對課程設(shè)計函數(shù)發(fā)生器原理的理解上存在困難。例如不能弄清楚部分電阻與電容在電路中的所起的作用。另外由于知識面較窄，有部分元件的工作原理未能夠理解。由于對安全知識的缺乏，本次實(shí)驗(yàn)過程，還存在對調(diào)試重要性認(rèn)識不夠的問題。我們在制作完成函數(shù)信號發(fā)生器后，沒有進(jìn)行檢查。

2、缺乏鍛煉，焊接技藝不嫻熟

由于我們平時基本未能夠接觸到焊接，所以在本次實(shí)驗(yàn)中顯得經(jīng)驗(yàn)不足。存在了電烙鐵操作不正確，焊接過程浪費(fèi)了較多焊錫，元件焊接不美觀等問題。焊接過程中電烙鐵多次碰到了電線、塑料等易燃品，所幸發(fā)現(xiàn)及時，未損壞物品，未造成危險；剪引腳時方法不正確導(dǎo)致剪斷的引腳射出。

3、課題設(shè)計時的參數(shù)選擇不當(dāng)，有些電阻過大或是過小，造成了結(jié)果的偏差；

4、所領(lǐng)的元器件跟仿真時的的參數(shù)不完全相同，元器件的標(biāo)稱值與實(shí)際的不符；

5、所用的儀器和所處的環(huán)境對課題結(jié)果有干擾；

6所有的元器件都是用電烙鐵給烙上去的，在烙的時候溫度會上升會影響電路的性能；

7、自己的焊接技術(shù)不好，在工藝上無形的改變了某些參數(shù)，對電路造成了許多的影響。

8、問題的解決：在動手制作之前，應(yīng)當(dāng)詳細(xì)復(fù)習(xí)相關(guān)知識，了解用函數(shù)發(fā)生器的工作原理，認(rèn)真學(xué)習(xí)焊接技巧。實(shí)驗(yàn)前做好實(shí)驗(yàn)計劃，提高工作效率。務(wù)必注意重視制作過程中的安全問題，電烙鐵溫度較高不可觸碰到電線，因此在進(jìn)行焊接之前應(yīng)當(dāng)整理好桌面。

十、課程設(shè)計的心得和體會

“實(shí)踐是檢驗(yàn)一切真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”，我想這句話不僅僅在中國社會主義建設(shè)上是正確的，也是同樣適用于學(xué)習(xí)的過程。模擬電子技術(shù)是和我們?nèi)粘Ｉ铌P(guān)系相當(dāng)密切的，在這學(xué)期學(xué)習(xí)完成該課程后，我便了解到了其對用電器的重要性。同時，我們也渴望將自己所學(xué)的知識運(yùn)用到現(xiàn)實(shí)生活中，渴望擁有自己制作的用電器，渴望成功之后的喜悅。當(dāng)然，最重要的是自己動手制作可以讓我們更透徹地掌握課本的知識，提高我們的動手能力

通過本次課程，我了解到了自己在理論知識方面的許多不足。對于課本的知識點(diǎn)，只是表面的認(rèn)知，并不能夠運(yùn)用自如。其次，自己動手能力差，未能嫻熟掌握焊接技巧。通過此次課程，我也充分認(rèn)識到了安全問題的重要性。此外，在此次課程中，讓我感受最深的一句話

是：好的計劃是成功的一半。如果我不做任何計劃便開始動手的話，工作起來效率較低。

這次課程，不但是一次學(xué)習(xí)知識的機(jī)會，更是一次多方面提高自我素質(zhì)的機(jī)會。我學(xué)會了如何提高效率和搭檔進(jìn)行分工合作。一個個的非知識性問題擺在了我的面前。這些我們從課本是學(xué)不到的，但對于我們自身來講確是相當(dāng)重要的?？傊@次的實(shí)習(xí)讓我受益匪淺！

11、附錄

參考資料

1.電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）康華光 高等教育出版社 2.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 童詩白 華成英 高等教育出版社

3.模擬電子技術(shù)課程設(shè)計 電氣工程系 中原工學(xué)院電子電工教研室 4.電子線路課程設(shè)計 華永平東南大學(xué)出版社

5.電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計 高吉祥 電子工業(yè)出版社 6.電工電子技術(shù)實(shí)習(xí)與課程設(shè)計 華容茂 電子工業(yè)出版社

7.模擬電子技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)書 李曉荃 LM358資料：

元件清單：

類型 電阻 1K 4.7 K 6..8 K 5.K1 470 滑動變阻器3.3 K 4.7 K 芯片

規(guī)格 10K

4個 2個 1個 1個 1個 68 K

1個 1個 LM358

數(shù)量 備注 4個

1個

2塊

核心插槽 電容 二極管 Pc板 導(dǎo)線 錫絲 電源 示波器

8管腳 0.033uF 1N4047A 110*70 多股皮包線

0.8mm

1塊

2只 4只 1塊

若干

若干

1臺

1臺

穩(wěn)壓管

直流穩(wěn)壓 雙蹤

實(shí)際焊接效果圖