电子设计基础课程设计报告

1、一、 设计题目信号发生电路二、 设计内容与要求1、 发生电路：正弦波（f0=14kHz可调，vo1=1V）。并由此产生同频矩形波（Vo2PP=4±0.5V）。2、 PCB绘制要求：件布局应规范、紧凑而不松散，PCB板幅面应尽量小（根据电路所用IC、数码管等元器件数量的多少，幅面控制在100500cm2范围）；安全间距和导线宽度均不得小于0.35mm（14mil）。元件应正确选择合适封装。三、 设计目的1、掌握模拟电路的设计方法，运用集成运放完成电路的设计。2、 掌握multisim软件的使用，能运用multisim进行电路仿真.3、 掌握protel软件的使用，能用protel画原理

2、图以及绘制PCB电路板四、 设计原理1、 题目分析要求产生正弦波信号，则需要一个产生信号电路，由于频率可调，则该电路应具有选频功能。由此信号产生同频的矩形波，则需要一个转化波形的电路，因为输出电压限制，则需要稳压电路来稳定输出电压。2、 电路框图稳压电路产生矩形电路波形选择电路信号发生电路3、 主要器件介绍741：741是一种应用非常广泛的通用型运算放大器。采用有源负载，就有很高的电压增益和很宽的电压范围。电路工作点稳定，使用方便。电路原理图如图4.1：图4.1 741原理图4、 系统方案选择通过查阅资料可以知道所谓的正弦波振荡电路是指一个没有输入信号，依靠自激振荡产生正弦波输出信号的电路。正

3、弦波电路由放大电路，正反馈电路和选频网络组成。正弦波振荡电路的实质是放大器引正反馈的结果。 正弦波振荡电路主要有RC振荡电路，LC振荡电路和石英晶体振荡电路。本次试验中我主要设计的方案是RC正弦波振荡电路。RC正弦波振荡电路是由电阻R和电容C元件作为选频和正反馈网络的振荡器，RC作为选频网络的正弦波振荡器有桥式振荡电路，双T网络和相移式振荡电路。方案一、RC桥式振荡电路图4.2 RC桥式振荡电路图本方案主要采用一个文式桥式振荡电路作为正反馈，一个由两个二极管反相并联组成的稳幅电路作为负反馈。其中当w=w0=1RC时，RC选频网络的相移为零，这样，RC串并联选频网络送到运算放大器同向输入端的信号

4、电压与输出电压同相。满足相位平衡条件有可能发生振荡。方案二、RC移相式振荡电路图4.3 RC移相式振荡电路图正弦波信号发生器由反相输入比例放大器，电压跟随器和三节RC相移网络构成。对于三节RC电路，其最大相移可以接近于二百七十度。有可能在某一特定的频率下使其相移为一百八十度，满足相位平衡条件，合理的选取元件及元件参数，满足产生振荡条件和幅度平衡条件的电路就会产生振荡。主要来比较一下方案一和方案二，两种方案都能产生信号。方案一采用的是RC桥式振荡电路，它主要由一个文式桥振荡电路和一个由两个反向并联的二极管组成的稳幅电路组成。方案二采用的是一个反相比例输入放大器和电压跟随器以及三节RC相移网络组成

5、的RC相移式电路。振荡和稳幅公用一条线路。RC桥式的特点有输出幅度稳定，非线性失真比较小，频率变化易调节，输出波形比较好，但是线路相对复杂。相移式电路的线路相对简单，但是频率不易调节，输出波形也不够稳定。因此在最终的实现方案中还是选择了RC桥式电路。产生矩形波电路由比较器就可以实现，比较器有过零比较器和迟滞比较器等，但是这个是同频的矩形波只需要用一个简单的比较器过零比较器，即可实现正弦波转化为方波。5、 电路设计及计算图4.5 信号发生电路图由图可见这个电路由C2和R3组成的振荡电路以及D3和D4反相并联组成的稳幅电路构成。振荡电路的作用是使反馈网络形成正反馈，产生振荡。稳幅电路的作用是利用了

6、电流增大时二极管动态电阻减小，电流减小时二极管动态电阻增大的特性，加入非线性环节，从而使输出电压稳定，此时闭环电压增益为 AF =1+（R2+R1）/ R3，通过计算可得AF约为3；当输出电压信号较小时，二极管的工作电流较小，电路的增益较大，引起增幅振荡过程。当输出幅度达到一定程度，二极管工作电流大，动态电阻小，电路的增益下降，电路的输出电压幅值不再上升，电路为等幅度振荡，最后达到稳定幅度的目的。由此可见，通过一个振荡电路及稳幅电路，这个电路图的实现是可能的。R1的作用是调节输出波形，使输出波形无非线性失真。由于频率可调，所以选择调节两个电阻，得到频率 f=f0=12RC （RC为并联后的值）

7、，并由此可得R=12fC选定C=10nf，R的值由计算可得R=416K由正弦波产生矩形波则用一个过零比较器就可实现。稳压电路稳压为4V左右。五、 仿真及结果分析所用器件：741两个，阻值为20k的变阻器两个，阻值为50k的变阻器一个，C=10nf的电容两个，稳压管两个，二极管两个，R=10k电阻两个。运用Multisim画仿真电路图如下图5.1 电路仿真总图波形图f=1kHz图5.2 1kHz信号波形图在调节R3和R6为16K时，可以得到频率f=1kHz,能够产生正弦波形，并同时产生同频矩形波。由于稳压管的参数限制，稳压值在一个动态范围内，1N6285AG的稳压值为4.3V，所以输出矩形波的峰

8、值在4.3V左右。F=4kHz图5.3 4kHz信号波形图在调节R3和R6为4K时，可以得到频率f=4kHz,能够产生正弦波形，并同时产生同频矩形波。由于频率大，为了和1kHz的输出波形比较，所以都选择1ms，波形的密集度比较大。稳压波形的幅值没变，所以基本达到设计的幅值。这之间的频率可同时调节R3和R6来获得。R1是用来调节产生正弦波的幅值。六、 PCB板绘制（1）根据仿真图绘制原理图（2）用相应的适当的型号封装各原件（3）生成网络表（4）画出PCB板用protel99se绘制的原理图如下图6.1 PCB原理图整体层图6.2 PCB整体图顶层图6.3 PCB顶层图底层图6.4 PCB底层图原

9、件层图6.5 PCB原件层图七、 设计总结此次课程设计主要运用了模电的知识，运用multisim仿真软件以及protel99se完成实践设计，这次设计让我体会了理论设计到实际生产的具体流程都是在理论的支撑下，培养了我独立思考解决问题的能力，理解到了理论与实际的紧密联系，理论指导实践，实践可以验证理论，俗话说实践是检验真理的唯一标准，只有更好的掌握理论知识才能更好的完成实践设计，同时在本次课程设计中我也发现了自身很多不足之处，理论知识只是一个支撑，在实际解决问题中还可能出现很多问题，但是经过自己翻查资料与请教他人，问题都得到了解决，提高了我们独立思考问题与解决问题的能力，与同学交流经验，也拉近了我们之间的距离。本次设计中我了解了很多以前不知道的元器件的功能，以及在电路设计中的运用，同时也更加熟悉了multisim仿真软件与protel软件的运用，在学习中要虚心求教，遇到问题要想办法解决，在我们解决问题的过程中，我们会收获很多知识，不断的提升自己的能力，作为一个大学生，不仅要学好理论知识，更要在此基础上结合实践更好的去理解理论知识，只有理论与实践相结合，才能更好的掌握，最大限度的提高自己解决问题的能力，这次设计让我收获很多，自己解决了一个实际问题内心很高兴，这次设计也激发了我的学习兴趣，对以后的学习有非常重要的意义！八、 参考资料1、 百度文