多种波形发生器设计报告

石家庄经济学院信息工程学院电子信息工程与通信工程专业电子技术课程设计报告题目：多种波形发生器姓名朱慧娟学号41010060325班级4101090603指导教师曹海燕2012

课程设计任务书班级4101090603姓名朱慧娟学号410109060325课程设计题目多种波形发生器课程设计起止日期2012.6.18至2012.7.4实习地点实验楼102课程设计内容与要求多种波形发生器1、基本要求：设计制作能产生正弦波、方波、三角波等多种波形信号输出的波形发生器，具体要求如下：（1）输出波形工作频率范围为0.2HZ~200KHZ，且连续可调；（2）输出频率分四档：低频档：2Hz～20Hz；中频档：20Hz～2kHz；中高频档：2KHz～20kHz；高频档：20kHz～200kHz。（3）输出带LED指示。2、扩展：（1）输出矩形波、锯齿波；（2）正弦波、三角波波形幅值均连续可调；（3）方波波形幅值连续可调。3、参考元器件：741运放，555，电位器、稳压管、二极管、电阻、电容若干。指导教师年月日一、设计原理与技术方法：包括：电路工作原理分析与原理图、元器件选择与参数计算、电路调试方法与结果说明；软件设计说明书与流程图、软件源程序代码、软件调试方法与运行结果说明。1、设计工作原理分析首先通过文氏桥震荡电路产生正弦波，通过将正弦波作为电压比较器的输入产生方波，再将方波输入到积分电路产生三角波。原理框图如图1所示：图1多种波形发生器原理框图2、元器件参数计算在文氏桥振荡电路中电路要求（1）输出波形工作频率范围为0.2HZ~200KHZ，且连续可调；（2）输出频率分四档：低频档：2Hz～20Hz；中频档：20Hz～2kHz；中高频档：2KHz～20kHz；高频档：20kHz～200kHz。根据公式f0=l/(2πRC)取RC串—并联网络中的固定电阻为75欧姆，可调的范围用100千欧姆的电位器控制。四个档的电容分别去0.01uF、0.1uF、1uF、10uF取放大电路中的电阻为10千欧姆，反馈环节中的电阻至少为放大电路中电阻的两倍，才能使其产生震荡，但是过大又会导致正弦波失真，选用100千欧姆的电位器控制。由于需要LED显示，所以用75欧姆的电阻保护发光二级管，由于输出幅值需要连续可调，用10千欧姆的电位器控制。课程设计报告注：此表可加附页在滞回比较器中运放的输出接稳压管固定，根据稳压管的稳定电压和最大最小电流计算，稳压管前接一千欧姆的限流电阻，根据阈值电压的计算公式+R1/(R1+R2),取式中R1和R2为25千欧姆，又要求输出矩形波，和锯齿波，即要求占空比可调，用二极管和10千欧姆的电位器控制。在积分电路中，根据频率范围，选择合适的RC，使得能产生三角波和锯齿波，由于频率范围可调，所以选择100千欧姆的电位器控制，取电容为0.1Uf。由于每级需要LED显示，所以用75欧姆的电阻保护发光二级管，由于输出幅值需要连续可调，用10千欧姆的电位器控制。3、元器件选择 文氏桥振荡电路中所需原件：７４１运放一个，量程100千欧姆电位器三个，量程为10千欧姆的电位器一个，75欧姆的电阻三个，10千欧姆的电阻两个，普通二极管两个，红色发光二极一个，0.01uF、0.1uF、1uF、10uF电容各两个。滞回比较器中所需原件：７４１运放一个，量程为10千欧姆的电位器两个，75欧姆的电阻，100欧姆的电阻一个，25千欧姆的电阻两个，10千欧姆的电阻两个，稳压管两个，普通二极管两个，红色发光二极一个。在积分电路中所需原件：７４１运放一个，量程100千欧姆电位器一个，量程为10千欧姆的电位器一个，75欧姆的电阻一个，10千欧姆的电阻一个，红色发光二极一个，0.1uF电容一个。具体所需元器件如表1所示元件名称参数数量741运放3发光二极管LED(红)3滑动变阻器10K欧4滑动变阻器100K欧4电阻75欧5电阻100欧1电阻1K欧1电阻10K欧1电容0.01u2电容0.1u3电容1u2电容10u2二极管普通4稳压管6v稳压2表1具体所需元器件表4、电路的仿真根据设计的电路用Multisim软件对电路进行仿真，仿真的电路如图2所示图2仿真电路图调试结果：文氏电桥振荡器电路输出的正弦波形如图3：图3正弦波波形图输出的矩形波波形如图4所示：图4矩形波波形图输出锯齿波波形如图5所示：图5锯齿波波形图5、电路调试方法（1）按照电路图所示检查输出波形的积分电路部分是否短路。（2）把焊接好的电路板通电，看电源指示灯是否亮。如果不亮，用万用表检测电路板是否有虚焊的地方。（3）把正弦波方波三角波输出线分别接在示波器上看是否有波形的输出。观察失真情况，调节相应的控制环节使其波形正常。此过程分别对应各个档和矩形波和三角波的调节。6、结果说明：经过三周的努力，我们完成了本次课程设计，并且基本达到了预期的效果，实现了正弦波，方波，矩形波，三角波，锯齿波的输出，频率连续可调，但是没有达到预期的频率范围，幅值连续可调，并有LED灯指示波形的输出。但是所设计的电路可能不稳定，有时候波形特别容易出现，有时候怎么调也调不出来。二、课程设计工作记录：包括：设计步骤与时间安排、调试步骤与时间安排、课题完成结果说明课设一共进行三周，将三周均分第一周：设计电路先根据所学的知识定下设计思路，用文氏桥产生正弦波，滞回比较器产生方波，积分电路产生三角波，再根据具体的要求设计电路，计算所需原件的参数，进行仿真，进一步确定电路，确定出所需元器件并报给老师。第二周：发元器件，先根据实验电路图在实验板上练习焊电路，然后在所需的实验板所需的器件焊实际的电路。先焊好第一级正弦波振荡电路，然后调试是否指示灯亮，是否可以产生正弦波，是否可以幅值频率可连续调节。第一级满足测试要求后接着焊第二级，然后测试是否满足要求。满足要求的前提下焊第三级并测试。所焊电路板实物图如图6所示：图6所焊电路板实物图第三周：让老师对实验电路板进行检验，合格后写实验报告，对整个课题进行分析，并发给老师批阅。心得体会

通过对多种波形发生器的设计，我把理论联系到实际，把这个学期所学的模拟电路的知识真正在实践中联系起来。从前，在学习理论知识时，经常遇到一些问题使自己似懂非懂，通过三周的课程设计，在老师的指导和自己查阅资料学习下，很多问题已经迎刃而解了，而且还学会了许多课本上没有的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论联系实际的重要性，从而也提高了我的实践动手能力。在设计的过程中，难免会遇到一些问题，我不断地询问老师，翻阅资料，检查电路，最终还是用理论知识解决实际问题，从中也让我受益匪浅。最重要的是在实践中理解了书本上的知识，明白了学以致用的真谛。也明白老师为什么要求我们做好这个课程设计的原因。他是为了教会我们如何运用所学的知识去解决实际的问题，提高我们的动手能力。在整个设计过程中，我感觉调试部分是最难的，因为理论计算的值在实际当中并不一定是最佳参数，我们必须通过观察效果来改变参数的数值以期达到最好。而参数的调试是一个经验的积累过程，没有经验是不可能在短时间内将其完成的，因此我在这方面也花了很多的时间进行经验的积累。注：此表可加附页

课程设计验收指导教师评语及成绩：成绩指导教师签字年月日教研室主任意见教研室主任签字年月日要求：1．指导教师按照课程设计大纲要求完成学生课程设计