基于LM324的方波、三角波、正弦波发生器(含原理图)..

1、课程设计（论文）说明书题目：方波、三角波、正弦波 发生器院（系）:专业：学生姓名： 丁）| I学号：指导教师：职称： _ ' ,/ ? y"2012年12月5日摘要本文通过介绍一种电路的连接，实现函数发生器的基本功能。将其接入电源，并通过在显示器上观察波形及数据，得到结果。电压比较器实现方波的输由，又连接积分器得到三角波， 并通过差分放大器电路得到正弦波，得到想要的信号。NIMultisim软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能过快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。凭借NIMultisim ，你可以立即创建具有完整组件库的电路图，并利用0工业标准SPICE模拟器模仿电路

2、行为。本设计就是利用 Multisim 软件进行电路图的绘制并进行仿真。关键词：电源、波形、比较器、积分器、MultisimAbstractThispaperintroducesacircuitconnection,toachieveth ebasicfunctionsoffunctiongenerator.Theiraccesstopower ,andthroughthedisplayofwaveformanddata,andgettheresul t.Avoltagecomparatortoachieveasquarewaveoutput,intu rnconnectedintegrato

3、rtrianglewave,andthroughthetriang lewave-sinewaveconversioncircuittoseethesinewave,thed esiredsignal.NIMultisimsoftwarecombinesintuitivecaptureandpowerful simulation,anquickly,easily,efficientlyforcircuitdesi gnandverification.WithNIMultisim,you canimmediatelycreateacompletecomponentlibrarycircuitd

4、iagram,andtheuseof0industrystandardSPICEsimulatortomi miccircuitbehavior.ThisdesignistheuseofMultisimsoftwa reincircuitdiagramandcarryoutsimulationKeywords: power,waveform,comparator,anintegrator,aconv ertercircuit,Multisim目录1设计任务11.1 电路设计任务11.2 电路设计要求2正弦波、方波发生器的组成2.1 原理框图12.2 原理分析12.3 放大器功能及管脚图 23系

5、统中各模块设计23.1 方波-三角波-正弦波23.2 元器件型号 94电路调试10:.4.1 安装正弦波、方波发生器 134.2 调试正弦波、方波发生器 134.3 调试结果展示 134.4 性能指标测量与误差分析 135实验总结13谢辞、参考文献14桂林电子科技大学课程设计(论文)报告用纸第2页共14页一设计任务1.1 任务设计制作一个方波-三角波-正弦波发生器。1.2 要求输曲波形频率范围为0.02Hz20kHz且连续可调;正弦波幅值为土 2V;方波幅值为2V;可调。三角波峰-峰值为2V,占空比二方波-三角波-正弦波发生器的组成；.2.1 原理框图2.2 原理分析函数发生器一般是指能自动产

6、生方波、三角波、正弦波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。产生方波、三角波、正波，再通过方波转换为三角波，最后通过差分放大器将三角波转换为正弦波。弦波的方案有多种，本课题介绍先产生方波-三角波，再将三角波变换成正弦波的电路设计方法。由R、C振荡电路、比较器产生方波，再通过方波转换为三角波， 最后 通过差分放大器将三角波转换为正弦波。LM324系列运算放大器是价格便宜的带差动输入功能的四运算放大器，可工作在单电源下，电压范围是3.0V-32V或+16V.典型值为+12V,本设计采用典型值。2.3 放大器功能及管脚图LM324弓脚图（管脚图）三系统中各模块设计3.1 方波-三角波-正弦波由模电

7、知识我们知道，将一组矩形波经积分电路会得到良好的 三角波，所以本设计采用前置矩形波发生电路，然后对所得到的矩形波进行积分电路积分，最后输由三角波。矩形波发生电路实际是由一个滞回比较器和一个RC充放电回路组成，如图一所示。图：电路仿真原理图.其中R1、R10与集成运放组成滞回比较器，电阻 R4和电容C 组成充放电回路，稳压管D3 D4和电阻R3的作用是钳位，将 滞回比较器输由电压稳定在正负 Uzo在方波发生电路中，利用二极管的单项导电性是电容正向 和反向充电的通路不同， 从而使它们时间常数不同，即可以改变输由电压的占空比，再经过积分就可以得到占空比可调的三 角波，如图所示，图中电位器和两个二极管

8、的作用是将电容和 放电的回路分开，调节充电和放电两个时间常数的比例。如果将电位器向下滑动，则充电时间常数减小，放电时间常数增大， 于是输由端为高电平的时间缩短，低电平的时间增长。将上述的矩形波发生电路的输由端与积分电路的输入端连接 即可得到占空比可调的的三角波发生电路。3.1.1 下图为方波仿真图：将方波发生电路和积分电路连接起来就可以将方波转换为占 空比可调的三角波。3.1.2 三角波仿真电路图以及得由的三角波形仿真图：3.1.3 正弦波波形仿真图实验设计电路图及实验PCB电路图:(1)输由幅度由图可知，稳压管两端电压为 UZ,积分电路的输由电压 Uo 往正方向线性增长，此时 U+也随着增长

9、，当增长至 U+=U=0 时，滞回比较器的输由电压 UO1发生跳变，而发生跳变时的UO值是使三角波的最大值 UOmo将条件UO1=-Uz,U+=0和U0=U0m代入下式可得：0二(-Uz)+ UOm可解的三角波的输生幅度为：Uom=Uz(2)占空比当忽略二极管的导通电阻时经分析可知： I ITi=(R6+R0)Cln (1+)T2=(R6+R9)C In (1+)输由波形的震荡周期为：I » ;/ ;T=Ti+T2=(2R6+R8)C ln(1+)占空比为：D=取R1=R2=1K限流电阻R3=5K输曲波形的震荡周期为： | T=Ti+T2=(2R6+R8)C ln(1+)当 0.02

10、hz<<F<<20hz 时，取 C1=1uf, R4=0.01K, R5为 100K3.2 元器件型号采用下图所示电路，其中运算放大器 A1和A2用LM324, 稳压管用IN4735,因为，输曲波形幅度有电位器 R7调节，所 以可使供电电源 VCC=12V,VEE=-12V四电路调试4.1安装方波-三角波-正弦波发生器电路1 .把一块LM324集成块插入面包板，注意布局；2 .分别把各电阻放入适当位置，还要注意阻值的大小；3 .按图接线，注意直流源的正负及接地端。4 .2调试方波-三角波-正弦波发生器电路1 .接入电源后，用示波器进行双踪观察；2 .调节R7,使三角波的

11、幅值满足指标要求；桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸第 4页共14页3 .调节R5,微调波形的频率；4 .观察示波器，使各指标达到；注意：电路先产生方波，经过积分电路再产生三角波， 所以可以先安装方波发生器，再安装积分电路，需要注意的是，安装电位器之前，要先将其调整到设计值，否则可能会 不起振。安装电位器的时候要注意三个管脚的接入。调节电位器R5可以调节三角波的占空比，虽然频率会同时改变， 但改变的不大。微调R5时输由频率在对应波段内连续可变。 调节R7可以调节输曲波的幅值，使三角波的幅度满足设计 指标要求。经面包板调试没有问题后在用DXP2008画好PCB再把电路板做由来，安装、调试、

12、测试及记录数据等等即可。5 .3调试结果展示 i I J I I为方波结果展示I Ii Ii I /图1是三角波结果展示图2是正弦波结果展示图36 .4性能指标测量与误差分析波形不稳定时，可能是电路在安装的时候接触不良，可加 固焊点。如果电源不稳定，纹波过大，则可加旁路电容使波 形稳定方波的上升时间主要受放大器转换速率的限制，如果输由 频率太高，可介入加速电容，一般加速电容取几十皮法。实验总结这次课程设计让我感触颇深。从选择这个课题后，我在设计、 焊接、调试等过程中就遇到各种各样的问题，为解决这些问题，我们利用各种途径查找资料。首先遇到课设要求由现问题时，我进行各种尝试，各种设计方案，最先做的

13、板子不符合课设要求，调试的不理想，最后，在 同学的帮助下，最后把电路图改了，最终成功完成了这次课设， 在遇到问题的时候不再是放弃，而是积极想办法解决， 在这点其次是在焊接过程，在没有想好走线的时候就盲目动手焊接， 结果造成短路，吸取第一次教训，第二块板子在我们的布局下 顺利焊接完了，在这个过程中，可以看由我们做事情还是毛毛 躁躁的，没有缜密的计划就动手，不过我们还是很有耐心的把第二块板子焊完了。结果令我很兴奋，调试生了较好的波形。 经过这次课设让我对低频电子线路有了进一步的认识，在设计方面掌握了以前书上没有的知识，在电路焊接方面也有了提 升，懂得怎样走线，怎样焊接，以及学会了处理焊接过程中遇

14、到的一些问题。总之，这次课设让我从理论上，动手能力上都有了一定的提高。谢辞通过认真完成本次课程设计，使得我加强了对相关高频电子电路、模拟电子技术和数字电子电路理论知识的理解和认 知。对于高频电子电路方面，对信号的调制与解调有了实际应用的理解，通过亲自动手调试实际电路，加大了对这方面知识的掌握度。对于模拟电子技术方面， 尤其是在A/D和D/A的知 识方面，又有了进一步的深刻认知。对于数字电路方面，加强了对基本的门电路的互相转化实际应用能力，深刻了解了 lm324n芯片，并根据实际应用于实践中。在此过程中，我收 获的不仅仅是知识，也收获了与人合作和互相讨论之间带来的 高效率。借此，我也特别感谢在此过程中给与予我帮助的晋良 念老