信号发生器模电课程设计

1、萍乡学院14级电子信息工程模拟电子技术课程设计肯仰孽魔a1/FiIikrrrrri*r课程设计报告课程名称模拟电子技术设计题目方波、三角波、正弦波信号发生器设计系部名称机械电子工程系专业班级电子信息工程2013级2014年12月目录1 .设计目的、任务、要求与技术指标1.1 课程设计目的21.2 设计任务21.3 设计的技术指标要求22 .方案比较与论证2.1 方案一22.2 方案二33系统组成及工作原理1.1 RC桥式正弦波振荡产生正弦波电路31.2 滞回比较器产生方波41.3 积分电路将方波转换为三角波64 .系统总电路图75 .总结76 .元件清单8附录1:正弦波仿真结果10附录2:方波

2、仿真电路11附录3:三角波仿真电路12附录4:模拟电子技术课程设计任务书（二）13方波、三角波、正弦波信号发生器设计作者：同组：1课程设计目的、任务、要求与技术指标1.1 课程设计目的通过本次课程设计所要达到的目的是：提高学生在模拟集成电路应用方面的技能，树立严谨的科学作风，培养学生综合运用理论知识解决实际问题的能力。学生通过电路设计初步掌握工程设计方法，逐步熟悉开展科学实践的程序和方法，为后续课程的学习和今后从事的实际工作打下必要的基础1.2 设计任务(1)设计一个方波、三角波、正弦波函数发生器；(2)能同时输出一定频率一定幅度的三种波形：正弦波、方波和三角波；(3)用土5V电源供电；(4)

3、运用模拟电子技术的理论、技术和器件。1.3设计的技术指标要求(1)输出波形：正弦波、方波、三角波；(2)频率范围：在1Hz20000Hz范围内可调；(3)幅度范围：在01.0Vpp范围内可调；(4)比较器用LM339,运算放大器用LM324,双向稳压管用两个稳压管代替。2 .方案比较与论证2.1 方案一首先用一个RC振荡电路产生正弦波，然后在用一个滞回电压比较器产生方波，最后在方波基础上利用积分电路产生三角波。2.2 方案二用一个RC振荡电路产生正弦波，然后用方波发生器产生方波，最后在方波基础上利用积分电路产生三角波。终上所述，方案一独立元件少，所用元件少，并能达到设计要求，故选第一种方案。3

4、 .系统组成及工作原理3.1 RC桥式正弦波振荡产生正弦波电路RC串并联网络为选频网络和正反馈网络RC桥式正弦波振荡电路的特征是以集成运放为中心，以Rf电路的起振条件：Rf呈2R1振荡频率：f=1/2兀RC可通过调整R和C的数值来改变振荡频率，要想提高振荡频率，则要减小R和C或减少两者之一。依设计要求频率要达到1hz-20000hz,故要分波段，用RC串并联选频网络分波段，计算如下：因为f=1/(2兀RC),取R=100Q,Rw=500当f=1HZ,C=1/(2ttR)=1/(2*3.14*(500000+1000)=0.319*10A-6F因为fminW1HZ,所以O0.319*10A-6F

5、,故取C=0.33uf同理可得f=20000HZ,R=100,Rw=500C=1/(2兀fRmin)=1/(2*3.14*100*20000)=0.0796*10A-6F因为fmax20000HZ,故取C=0.075uf1BH62独8b)电压传输将性RS-1kQ5HW&.Ke尸A3.2滞回比较器产生方波本+以a)电跑LM324AD幅值01v,因为u=5v,所以用电阻分压，所以上图0WR8/(R8+R7)ogww9knC2=330nl图3.1.2RC桥式正弦波振荡产生正弦波电路七二图3.2.1(a)滞回比较器(b)滞回比较器电压传输特性-4-该电路的作用是将正弦信号转变成方波信号，其传输特性曲线

6、如图3.2.2(b)所示。电压比较器输出电压：Uo=UZUP社R1/(R1+R2)Uz令UN=U派出的UI就是阀值电压，因此得出土UTER1/(R1+R2)Uz假设UI+UT,那么UN大于UP,因而U0=-UZ,UP=-UTo只有当输人电压UI减小到-UT,再减小一个无穷小量时，输出电压UO才会从低电平-UZ跃变为高电平+UZ因此，图(a)所示电路的电压传输特性如图(b)所示。从电压传输特性上可以看出，当-UTvUIv+UT时，UO可能是-UZ,也可能是+U1这取决于UI是从小于-UT,还是从大于+UT变化而来的，即曲线具有方向性，如图(b)所示。实际上，由于集成运放的开环差模增益不是无穷大，

7、只有当它的差模输人电压足够大时，输出电压UO才为土UZUI在从+UT变为-UT或从-UT变为+UT的过程中，随着UI的变化，将经过线性区，并需要一定的时间。滞回比较器中引人了正反馈，加快了UO的转换速度。例如，当U0=+UZUP=+UT时，只要UI略大于+UT足以引起UOW下降，即会产生如下的正反馈过程：UO的下降导致UP下降，而UP的下降又使得UO进一步下降，反馈的Z果使UO迅速变为-UT,从而获得较为理想的电压传输特性。图3.2.2滞回比较器产生方波电路幅值01v,因为u=5v,所以用电阻分压，所以上图0WR8/(R8+R7)+UT,那么UN大于UP,因而UO=-UZ,UP=-UT。只有当

8、输人电压UI减小到-UT,再减小一个无穷小量时，输出电压UO才会从低电平-UZ跃变为高电平+UZ,从而产生方波，u=5v,所以用电阻分压，故实现01v的改变。方波经过积分电路产生三角波，用电阻分压，故实现01v的改变。从而使总电路图达到1-20000hz可调，幅值0-1v可调。5.总结在前期multisim仿真时，遇到了很多问题，首先是对集成短路不熟悉，一些脚的用法和功能都不清楚，通过在书本上和网上的查找，还有就是与老师的沟通，了解了一些元件的用法，通过不断的改进和完善，最终将正弦的产生出来了。当正弦波仿真出来了，后续的工作就容易很多，经过同学的引导，我通过电压比较电路选择了合适的电压比较器，

9、然后产生了我所需要的正弦波,最后就是一个简单的积分电路了，通过积分电路很容易就得到了三角波，但是在后期的调试过程中，为了能达到三角波的幅值，自己也查询了不少资料，并且在将仿真结果给老师看的时候，老师还告知我们在积分环节的时候最好选择较小的电容，但是最终我还是没能找到合适的电容代替它。6.元件清单名称型号数量电阻1K2电阻1.8K1电阻100?2电阻5K1电阻1K1电阻2K1电阻10K3电位器500K2电容330nf2电容75nf2电容1.1uf1运算放大器LM3241单刀双掷开关2稳压管1BH622稳压管02BZ2.22参考文献1童诗白.模拟电子技术基础（第四版）.高等教育出版社.20062h

10、ttp:egeS1W8dzWBCqXB6rEfDHpiHI8rpfCLd49QQdHu7g9丫9LZNLq3JqGy3 4 LM-A型系列模拟电路试验箱实验指导书56NnQhU4cgCJc5whhxfXtUXs-BBoElyjAk3I40nqXp8K_wmS5slVfSO7附录1：正弦波仿真结果erIr附图1正弦波仿真结果附录2:方波仿真结果附图2方波仿真结果附录3:三角波仿真结果附图3三角波仿真结果-10-附录4:模拟电子技术课程设计任务书(二)方波、三角波、正弦波信号发生器设计一、课程设计目的通过本次课程设计所要达到的目的是：提高学生在模拟集成电路应用方面的技能，树立严谨的科学作风，培养学

11、生综合运用理论知识解决实际问题的能力。学生通过电路设计初步掌握工程设计方法，逐步熟悉开展科学实践的程序和方法，为后续课程的学习和今后从事的实际工作打下必要的基础。二、课程设计题目、任务、要求及注意事项1、课程设计题目：方波、三角波、正弦波信号发生器设计信号发生器是一种能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波(含方波)、正弦波的电路被称为函数信号发生器。函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途，可以用于生产测试、仪器维修和实验室，还广泛使用在其它科技领域，如医学、教育、化学、通讯、地球物理学、工业控制、军事和宇航等。它是一种不可缺少的通用信号源。2、设计任务：(1)设计一个方波、

12、三角波、正弦波函数发生器；(2)能同时输出一定频率一定幅度的三种波形：正弦波、方波和三角波；(3)用土5V电源供电；(4)运用模拟电子技术的理论、技术和器件。3、设计的技术指标要求：(1)输出波形：正弦波、方波、三角波；(2)频率范围：在1Hz20000Hz范围内可调；(3)幅度范围：在01.0Vpp范围内可调；(4)比较器用LM339,运算放大器用LM324,双向稳压管用两个稳压管代替。4、设计的具体要求：(1)设计方案的论证和选择查阅资料确定设计的电路框图；提出两种以上电路设计方案；对提出方案的性能、可行性进行分析比较。选择出性能可靠、成本合理，基本符合此次设计要求的最优方案。(2)具体电

13、路的设计(目的：掌握一般电子电路分析和设计的基本方法)根据设计任务和指标，初选电路；通过调查研究，设计、计算；确定电路具体方案。(3)设计电路的仿真调试(略)选择元件，在仿真软件multisim上连线；使用常用电子仪器仪表对电路的技术参数进行在仿真软件multisim测试；并排查电子电路的故障，反复调试、改进电路，使其符合设计任务的要求。(4)按设计任务书的格式要求，撰写和打印课程设计报告书撰写课程设计报告要求符合模板的相关要求，字数要求1500字以上，须交电子稿和纸质稿。设计过程中遇到的问题及解决办法，对课程设计内容、方式、要求等各方面的建议等都可写入报告。-11-电子稿的标题：13电信模电

14、课程设计（信号.姓名.学号）5、注意事项：设计一个电子电路系统时，首先必须明确系统的设计任务，根据任务进行方案选择，在达到课题要求的前提下保证最经济、最方便、最优化的设计策略，满足本课题要求的性能指标；然后对方案中的各部分进行单元的设计、参数计算和器件选择，最后将各部分连接在一起，注意各部分电路的匹配，画出一个符合设计要求的完整的系统电路图。明确课程设计的目的，树立严谨的科学作风，培养学生综合运用理论知识解决实际问题的能力；学会查找资料、合理选择设计方案：产生正弦波、方波、三角波的方案有多种，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；其次，也可以首

15、先产生三角波一方波，再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波；也还可以通过单片集成函数发生器8038来实现，但此方案不符合本设计要求。课程设计报告网上有一些，可做参考，但千万不要COPY你的报告必须要和自己做的东西对应起来；学会查阅元器件手册，根据自己的计算参数合理的选择所有元器件；报告雷同的，报告成绩为不及格。三、主要参考文献（写出你自己参考的各种资料，不少于5篇）1、童诗白.模拟电子技术基础（第四版）.高等教育出版社.20062、康华光.电子技术基础模拟部分（第五版）.高等教育出版社.20073、杨欣、莱诺克斯等电子设计从零开始第2版.清华大学出版社，20104、郭培源.电子电路及电子器件（第2版）.高等教育出版社，2003四、课程设计说明书与图纸要求课程设计说明书内容包括：1 .目录、摘要、关键词、绪论；2 .设计任务及主要技术指标和要求；3 .选定方案的论证及整体电路的工作原理；4 .单元电路的设计计算、元器件选择、电路图；5 .按国家有关标准画出整体电路图，列出元件、器件明细表；6 .对设计成果作出评价，说明本设计特点和存在的问题，提出改进意见。五、课程设计时间安排起止日期2014.12.222014.12.2312.252014.12.26工作内容搜集资料，查阅与复习相关专业课程知识，形成初步思路开始电路选型、电路设