标准信号发生器电路30

1、辽辽 宁宁 工工 业业 大大 学学 模拟电子技术基础模拟电子技术基础课程设计（论文）课程设计（论文）题目：题目：标准信号发生器电路标准信号发生器电路院（系）：院（系）： 电气工程学院电气工程学院 专业班级：专业班级： 学学 号：号： 学生姓名：学生姓名： 指导教师：指导教师： （签字）起止时间：起止时间： 2014.6.30-2014.7.112014.6.30-2014.7.11 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文）课程设计（论文）报告的内容及其文本格式课程设计（论文）报告的内容及其文本格式1、课程设计（论文）报告要求用 A4 纸排版，单面打印，并装订成册，内容包括：

2、封面（包括题目、院系、专业班级、学生学号、学生姓名、指导教师姓名、起止时间等）设计(论文)任务及评语中文摘要 （黑体小二，居中，不少于 200 字）目录正文（设计计算说明书、研究报告、研究论文等）参考文献2、课程设计（论文）正文参考字数：2000 字周数。3、封面格式4、设计（论文）任务及评语格式5、目录格式标题“目录”（小二号、黑体、居中）章标题（小四号字、黑体、居左）节标题（小四号字、宋体）页码（小四号字、宋体、居右）6、正文格式页边距：上 2.5cm，下 2.5cm，左 3cm，右 2.5cm，页眉 1.5cm，页脚 1.75cm，左侧装订；字体：一级标题，小二号字、黑体、居中；二级，黑

3、体小三、居左；三级标题，黑体四号；正文文字，小四号字、宋体；行距：20 磅行距；页码：底部居中，五号、黑体；7、参考文献格式标题：“参考文献”，小二，黑体，居中。示例：（五号宋体）期刊类：序号作者 1,作者 2,作者 n.文章名.期刊名（版本）.出版年,卷次（期次）:页次.图书类：序号作者 1,作者 2,作者 n.书名.版本.出版地:出版社，出版年:页次.本科生课程设计（论文）IV课程设计（论文）任务及评语课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院 教研室： 电气工程注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算学 号学生姓名专业班级课程设计（论文）题目标准信号发生器电路

4、标准信号发生器电路课程设计（论文）任务设计任务：设计任务：（1）波形的产生及变换电路是应用极为广泛的电子电路，现设计并制作能产生标准方波波形信号输出的函数发生器。（2）设计电路所需的直流稳压电源。（3）方波幅值 5V，2V，1V（峰-峰值） 。（4）输出的各种波形工作频率范围 1.5kHz。设计要求：设计要求：1 .分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。2 .确定合理的总体方案。对各种方案进行比较，以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行方案。3 .设计各单元电

5、路。总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计。4 .组成系统。在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向，采用左进右出的规律摆放各电路，并标出必要的说明。进度计划第 1 天：集中学习；第 2 天：收集资料；第 3 天：方案论证；第 4 天：选择器件进行单元电路设计；第 5 天：单元电路设计及仿真；第 6 天：整体电路设计并仿真；第 7 天：电路焊接制板；第 8 天：焊接调试；第 9 天：完善设计；第10 天：答辩。指导教师评语及成绩 平时： 论文质量： 答辩： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日本科生课程设计（论文）V摘 要函数（波形）信号发生器，能产生某些特定的周期性时间

6、函数波形（正弦波、方波、三角波、锯齿波和脉冲波等）信号。频率范围可从几个赫到几十兆赫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。本文通过对函数信号发生器的原理以及构成设计一个能输出方波的标准信号发生器。本次设计通过对电路的分析，参数的确定选择出一种最适合本课题的方案。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。同时还需设计适合本电路的直流稳压电源，直流稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成的。由上述经控制电路和放大电路得到幅值可调的方波，频率的改变由发生电路中的相关元件改变。关键词：信号；直流稳压电源；标准方波波形本科生课程设计（论文）VI目

7、录第 1 章 绪论 .11.1 标准信号发生器电路的概况 .11.1.1 标准信号发生器的发展.11.1.2 标准信号发生器的应用.11.2 本文研究内容 .1第 2 章 标准信号发生器电路设计 .22.1 标准信号发生器电路总体设计方案 .22.2 具体电路设计 .42.2.1 比较器和 RC 反馈网络的电路设计.52.2.2 交直流转换电路设计.52.2.3 滤波电路.62.3 元器件型号选择 .62.4 MULTISIM仿真、数据分析.6第 3 章 课程设计总结 .8参考文献 .9元器件清单 .10本科生课程设计（论文）1第 1 章 绪论1.1 标准信号发生器电路的概况1.1.1 标准信

8、号发生器的发展信号发生器是一种常用的信号源，广泛应用于电子电路、自动控制和科学实验等领域。自六十年代以来，信号发生器有了迅速的发展，出现了函数发生器、扫频信号发生器、合成信号发生器、程控信号发生器等新种类。各类信号发生器的主要性能指标也都有了大幅度的提高，同时在简化机械机结构、小型化、多功能等各方面也有了显著的进展。1.1.2 标准信号发生器的应用信号发生器用于产生被测电路所需特定参数的点测试信号。在测试、研究或调整电子电路及设备时，为测定电路的一些电参量，如测量频率响应、噪声系数，为电压表定度等，在生产实践和科技领域中的应用：各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形，如三角

9、波、锯齿波、矩形板（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。例如在通信、广播、电视系统中，都需要射频（高频）发射，这里的射频波就是载波，把音频（低频） 、视频信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频的振荡器。在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器。1.2 本文研究内容（1）波形的产生及变换电路是应用极为广泛的电子电路，现设计并制作能产生标准方波波形信号输出的函数发生器。（2）设计电路所需的直流稳压电源。（3）方波幅值 5V，2V，1V（峰-峰值

10、） 。（4）输出的各种波形工作频率范围 1.5kHz。本科生课程设计（论文）2第 2 章 标准信号发生器电路设计2.1 标准信号发生器电路总体设计方案（一）标准信号发生器根据实验任务的要求，对信号发生部分电路通常可采用多种不同性质和形式的电路图来获得所需要的波形信号输出。为此本次设计提出了以下几种方案：方案一：用正弦波振荡器产生正弦波输出，正弦波信号通过变换电路得方波输出。文氏桥振荡器（RC 串并联正弦波振荡器）产生正弦波输出，其主要特点是采用 RC 串并联网络作为选频和反馈网络，其振荡频率，改变 RCRCf210的数值，可得到不同频率的信号输出，为了使输出电压稳定，需采用稳幅措施。用集成运放

11、构成电压比较器，将正弦波信号变换成方波信号输出。方案二：用一个滞回电压比较器加一个由 RC 充放电回路构成的负反馈网络作为简单的方波发生器。它的特点是线路简单，输出信号稳定，用于方波产生电路比较合适。方案一的结构比较麻烦，需要的元件比较多，构成的成本高；而方案二与之正好相反。方案二的结构比较简单，成本也低，制作起来比较简单和方便。经过以上分析本次设计选用方案二来完成本课题设计。标准信号发生器方框图如下：比较器RC 反馈网络反馈环本科生课程设计（论文）3图2.1标准信号发生器框架图分析如下：方波产生电路是一种能够直接产生方波的非正弦信号发生电路。由于方波包含极丰富的谐波，因此这种电路又称为多谐振

12、荡电路。它是在滞回比较器的基础上，增加了一个由、组成的反馈电路，把输出电压经、fRfCfR反馈到集成运放的反相端。fC（二）直流稳压电源电源是电子电路和电子系统中不可缺少的重要组成部分，目前，集成稳压器已在电源设备中得到广泛使用。按工作方式分，稳压电源通常有连续调整式和开关调整式两大类，而开关式稳压电源因其具有高效率、输出低压、大电流的优点，其应用越来越广泛。方案： 串联式稳压电源方式我们首先想到用可调的三端式集成稳压器先提供稳定电压和小电流，再通过三极管扩流的方式使之提供大功率。其具体电路形式很丰富，可供借鉴的结构也很多。总之，考虑实际能力，本次设计选用经典的串联式稳压电源方式。直流稳压电源

13、方框图如下：变压电路整流电路滤波电路稳压电路图 2.2直流稳压电源框架图分析如下：本电路是将 220V、50HZ 的交流电压通过变压器变换成适用的电压在经过整流电路得到单向电压、经过滤波电路得到相应频率的电压最后经过稳压电路得到所需的电压综合图为：本科生课程设计（论文）4比较器RC 反馈网络变压电路整流电路滤波电路稳压电路220V220V图 2.3 综合框架图本科生课程设计（论文）52.2 具体电路设计本科生课程设计（论文）6图 2.4 整体电路图2.2.1 比较器和 RC 反馈网络的电路设计由运算放大器A、和组成的滞回比较器与RC电路1R2R3R5R9D10D组成的方波发生器电路如图2.5所

14、示。图 2.5 比较器和 RC 反馈网络的电路2.2.2 交直流转换电路设计本电路的目的在于从50HZ、220V的交流电压中得到直流电压。当输入为220V交流电压时，首先通过变压器降至25V左右交流电压。整流部分选用了全波桥式整流电路，输出为32V直流电压。电路图如下：本科生课程设计（论文）7图 2.62.2.3 滤波电路滤波电路用于滤去整流输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成，如在负载电阻两端并联电容器，或于负载串联电感器L，以及电容、电感组合而成的各fC种复式滤波电路。本部分采用电容滤波。2.3 元器件型号选择双踪示波器 CA8022，运算放大器 a741，稳压二极管 1N4733A，变压

15、器AH23C105，二极管 1N4007，电位器，电容，电阻。1）集成运算放大器的选择 在方波发生器电路中，用于电压比较器的集成运算放大器，其转换速率应满足方波频率的要求。当方波频率较高（几十千赫兹以上）或对方波前、后沿要求较高时，应选用高速集成运算放大器来组成滞回比较器。2）稳压管的选择稳压管的作用是限制和确定方波的幅值，此外方波振幅和宽度的对称性也与稳压管的对称性有关，为了得到稳定而又对称的方波输出，通常都选用高精度双稳压二极管，如1N4733A。是稳压管的限流电阻，其值根据所用稳压管的稳压0R电流来确定。稳压管的电压=5V；=2K。zV0R3）分压器电阻和的确定1R2R和的主要作用是提供

16、一个随输出方波电压而变化的基准电压，并决定1R2R方波的幅值。所以和的阻值应根据方波的峰值要求来确定。如果要求幅值1R2R可调，则应选用电位器。4）、值的确定1R7C、的值可根据方波的振荡频率来确定。1R7Cof2.4 Multisim 仿真、数据分析图为幅值为 5V 的方波波形，由于输出波形幅值要求不同，故在选择稳压管的型号时应根据输出幅值进行调整。输出幅值为 5V 时，稳压管对应选择本科生课程设计（论文）81N4733A 型，为避免失真，同时应适当调节滑动变组器的大小，此时的滑动变阻器调为 21%。图 2.7 幅值为 5V 的方波波形图为幅值为 2V 的方波波形，稳压管换为 BZX55C2

17、V4，此时的滑动变阻器调为 40%。本科生课程设计（论文）9图 2.8 幅值为 2V 的方波波形本科生课程设计（论文）10第 3 章 课程设计总结此课程的课程设计实际是作为电气工程及其自动化专业学生学习完电子技术基础模拟部分课程后，进行的一次全面的综合训练，其目的在于加深对本课程理论和基本知识的理解，掌握运用电子技术基础合理论知识设计一些简单的基本应用电路的方法。经过这段时间的学习和实践，基本上完成了课程设计。虽说整个课设过程很辛苦，可是设计者从中找到了乐趣、接触了实践，以前不是特别明白的地方也通过实践弄懂了。总的来说，这次课程设计使设计者感受到了理论与实践相结合的目的及其重要意义，不但使对所掌握的电子技术基础知识有了更深刻的认识，还提高了动手查阅资料的能力而且还锻炼了自己的独立思考能力。本科生课程设计（论文）11参考文献1 康华光主编.电子技术基础（模拟部分）.第五版.北京：高等教育出版社,2005.2 华成英主编.模拟电子技术基本教程. 北京：清华大学出版社，2009.8.3 李杰等编著.电子技术基础.北京：清华大学出版社，2008.4 Altera 可编程逻辑器件及其应用.刘宝琴，译，北京：清华大学出版社，2004.5 陈汝全主编，电子技术常用器件应用手册