多功能信号发生器课程设计

课题：多功能信号发生器专业：电子信息工程班级：1班学号：姓名： 指导教师：汪鑫设计日期：成绩：重庆大学城市科技学院电气学院多功能信号发生器设计报告一、设计目的作用1.掌握简易信号发生器的设计、组装与调试方法。2.能熟练使用multisim10电路仿真软件对电路进行设计仿真调试。3.加深对模拟电子技术相关知识的理解及应用。二、设计要求1.设计任务设计一个能够输出正弦波、方波、三角波三种波形的信号发生器，性能要求如下：输出频率，f=20Hz-5kHz连续可调的正弦波、方波、三角波；输出正弦波幅度V=0-5V可调，波形的非线性失真系数<=5%；输出三角波幅度V=0-5V可调。输出方波幅度可在V=0-12V之间可调。2.设计要求设计电路，计算电路元件参数，拟定测试方案和步骤；测量技术指标参数；写出设计报告。三、设计的具体实现1、系统概述1.1正弦波发生电路的工作原理:产生正弦振荡的条件:正弦波产生电路的目的就是使电路产生一定频率和幅度的正弦波，我们一般在放大电路中引入正反馈，并创造条件，使其产生稳定可靠的振荡。正弦波产生电路的基本结构是：引入正反馈的反馈网络和放大电路。其中：接入正反馈是产生振荡的首要条件，它又被称为相位条件；产生振荡必须满足幅度条件；要保证输出波形为单一频率的正弦波，必须具有选频特性；同时它还应具有稳幅特性。因此，正弦波产生电路一般包括：放大电路；反馈网络；选频网络；稳幅电路个部分。正弦波振荡电路的组成判断及分类：放大电路：保证电路能够有从起振到动态平衡的过程，电路获得一定幅值的输出值，实现自由控制。选频网络：确定电路的振荡频率，是电路产生单一频率的振荡，即保证电路产生正弦波振荡。正反馈网络：引入正反馈，使放大电路的输入信号等于其反馈信号。稳幅环节：也就是非线性环节，作用是输出信号幅值稳定。2、单元电路设计与分析2.1正弦波发生电路的设计本电路中采用RC桥式正弦波振荡电路产生正弦波，其电路图如下所示RC桥式正弦振荡电路该电路Rf回路串联两个并联的二极管，如上图所示串联了两个并联的1BH62，这样利用电流增大时二极管动态电阻减小、电流减小时动态电阻增大的特点，加入非线性环节，从而使输出电压稳定。此时输出电压系数为Au=1+(Rf+rd)/R1RC振荡的频率为：f0=1/(2∏RC)该电路中，C=1uFf0=1/(2*3.14*R*10-6)≈20Hz——〉R=8000欧f0=1/(2*3.14*R*10-6)≈5000Hz——〉R=30欧≈0所以可变电阻的范围是0-8k欧。用Multisim10.0对电路进行仿真得到下图仿真波形从图中可得出产生的正弦波U=3.9V;T=1.9×4≈7.6ms.F0=1/T=131Hz.仿真得出的数据在理论值范围之内，电路正确。2.2正弦波转换方波电路的设计本电路中采用滞回电压比较器将正弦波转成方波，其电路原理如下图所示滞回电压比较器电路原理图滞回电压比较器原理前面有描述，此处不赘述。本电路中用到的稳压管，其稳压电压为24V电路中阈值电压为：UT1=UREF-UZUT2=UREF+UZ本电路中UREF=0，所以UT1=-UZUT2=UZ用Multisim10.0对其进行仿真得到如下波形图波形仿真：从波形中可以得到方波电压为±12.7V,与理论误差不大，可得出电路是正确的。2.3方波转换成三角波电路的设计本电路中方波转成三角波采用积分电路，其电路原理如下图所示积分电路图积分电路U0=-+u0(t1)电路仿真如下图所示电仿真中三角波,Umax=5.4V2.4仿真电路该电路分为三部分，第一部分为RC桥式正弦振荡电路，其功能是利用RC振荡产生特定频率的正弦波；第二部分为电压比较器电路，其功能为将正弦波转成方波；第三部分为积分电路，其功能为利用积分电路将方波转成三角波；在正弦波产生电路中f=1/(2∏RC),改变RC的值可以改变电路的信号频率，在电压比较器中，改变参考电压UREF的值可以改变方波的比例。总结这次课程设计是我受益匪浅，终生受益。让我学到了很多知识以及技能。感谢老师感谢学校。当拿到课程设计题目时感觉很茫然，不知道从何入手，只有一张设计要求、没有工具、没有资料、没有材料，如何能完成设计要求呢！后来经过本人上网查资料了解到电路设计好了之后可以使用Multisim10对其进行仿真，无需将电路事物图做出来。用Multisim10对电路进行仿真真的很方便，而且安全，还便于对电路进行修改。本次设计中采用电路模块化理念，将本来非常复杂的电路分解成一个个简单的单元电路，然后设计单元电路，单元电路设计起来就简单多了。最后将每个单元电路连接起来便成了一个复杂的，具有特定功能的电路。本