课题_信号发生器(方波,正弦,三角)

~ ~ 函数信号发生器的设计报告

~目 录

一、设计要求..................................................................................................... 2

二、设计作用和目的......................................................................................... 3

三、设计方案的具体实现 ................................................................................. 4

1）设计方案概述 ..................................................................................... 4

2）方案比较 ............................................................................................. 5

3）设计方案的实现 ................................................................................. 5

四、单元电路的设计与分析 ............................................................................. 6

1）方波—三角波的设计及仿真 ............................................................. 6

i． 方波部分 ......................................................................................... 6

ii．三角波部分 ..................................................................................... 8

iii．方波—三角波转换 ........................................................................ 9

2）正弦波的设计及仿真 ....................................................................... 11

五、心得体会及建议....................................................................................... 15

六、附录........................................................................................................... 17

七、参考文献................................................................................................... 18

一、 设计要求

1. 利用集成运算放大器，设计一个正弦波—方波—三角波函

数信号发生器。使得信号频率可调，发出信号不失真。

2. 频率范围100Hz~1KHz。

3. 输出电压：正弦波Up-p>6V，方波Up-p=12V，三角波

Up-p=12V。

4. 总体设计画出电路原理框图。

5. 单元电路设计。

6. 利用仿真软件设计进行电路仿真，列出元件明细表。

7. 撰写设计说明书。

二、设计的作用和目的

1.巩固和加深对电子电路基本知识的理解，提高综合运用

本课程所学知识的能力。

2.培养根据课题需要选学参考书籍，查阅手册，图表和文献资料的自学能力。通过独立思考，深入钻研有关问题，学会自己分析并解决问题的方法。

3.通过电路方案的分析，论证和比较，设计计算和选取元

器件；初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。

4.了解与课题有关的电子电路以及元器件的工程技术规

范，能按设计任务书的要求，完成设计任务，编写设计说明书，正确地反映设计与实验的成果，正确地绘制电路图等。

5.学会运用Mulitisim8仿真软件对所做出的理论设计进行仿真测试，并能进一步完善设计。

6.熟练掌握常用元器件的识别和测试，熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法。

7.培养严肃，认真的工作作风和科学态度

三、 设计方案的具体实现

1) 设计方案概述

函数信号发生器是一种常用的信号源，是是现代测试领域

内应用最为广泛的通用仪器之一。在研制、生产、测试和维修各种电子元件、部件以及整机设备时，都要有信号源。

通常所说的函数信号发生器指的是能自动产生正弦波—三角波—方波等的电路或者仪器。根据不同的需要有产生一种波形的发生器，也有产生多种波形的发生器，所使用的期间可以是分立元件，也可以是专用集成电路。

根据要求，产生正弦波、方波、三角波的方案有许多种，例如首先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可以首先产生三角波，再将三角波变成正弦波或方波，再或者先产生方波，再将方波变成正弦波等等。

2) 方案比较

方案一：

以由分立元件运算放大器、电阻、电容、晶体管等器件

组成电路，主要部件是运算放大器LM741组的滞回放大电路、积分电路和差分放大电路构成。分为三级单元电路组成，第一级单元电路利用滞回放大器产生方波，第二级为积分电路改成三角波，第三级电路用运算放大器改为正弦波。

图1 由差分放大电路构成的函数信号发生器

方案二：

采用单片集成芯片来构成函数信号发生器，由于单片集

成芯片的知识对于我们比较陌生，而且集成电路的芯片中各路元件已经设计好，不能实现我们本设计的目的，所以此方案不采用。

方案三、

运用集成放大器、电容、电阻等基本元件实现正弦波—

方波—三角波的波形的产生，本课程设计采用先用滞回比较电路—积分电路—RC振荡电路来实现函数信号发生器的设计。由于滞回比较电路、积分电路、RC振荡电路等为我们本学期模拟电子课程所学习的内容，所以便于我们通过本设计来熟悉所学知识。

3） 设计方案的实现

本次课程设计函数信号发生器实现方案的特点是：首先是

滞回比较电路产生方波，再通过积分电路产生三角波，然后再通过RC桥式振荡电路产生正弦波。下面我们将分别对各个波形的发生进行分析，从而达到在合成电路时使电路更加合理，如图2。

图2 系统实现方案整体框图

四、 单元电路的设计与分析

1) 方波—三角波发生电路的设计

i. 方波部分

由运放LM324为主构成的同相滞回比较电路产生方波信号的工作原理图如下图3：

电路中运用集成运算放大器LM324，用稳压管D1、D2来实现对方波信号的幅值的稳定，经过用Multisim软件多次反复的实验确定11.3V的稳压幅值可以实现方波信号Up-p为12V左右，各个电阻阻值通过参数计算及查阅资料来确定。电位器R8的改变可以改变输出方波信号的频率值，电路的参数计算及器件选择后面写出。使用Multisim10.1仿真软件仿真出的波形图如下图4所示，电压峰峰值Up-p为12.4V。

图3 方波发生电路原理图

图4 方波仿真图

ii.

三角波部分

图5 三角波发生电路原理图

本课程设计要求输出频率为100Hz~1kHz，，所以电容选择C1=100nF以实现频段的转换，R4以及R7阻值都不变，平衡电阻R5等于10kΩ。运放经过查阅资料及多次试验，选择3288RT，直流电源电源 VCC 12V，—VEE -12V。

图6 三角波仿真图

iii.

方波—三角波转换部分

方波—三角波转换的整体工作原理图如下图

图7 方波—三角波转换电路原理图

图7中由同相输入滞回比较器产生方波，有运算放大器LM324、电阻和稳压管组成。当同相端输入电压大于零时，运放输出幅值为+Uz的高电平当同相端输入电压小于零时，运放输入幅值为-Uz的低电平，故输出Uo1的幅值为±Uz的方波。

右边的积分运算电路由电阻和电容组成。当方波输出Uo1输出高电平时 …… 此处隐藏：4143字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……