方波、三角波、正弦波信号发生器设计.doc

1、成绩 课程设计报告 题 目 方波、三角波、正弦波信号 发生器设计 课 程 名 称 模拟电子技术课程设计 院 部 名 称 机电工程学院 目录1、绪论3 1.1相关背景知识3 1.2课程设计目的31.3课程设计的任务3 1.4课程设计的技术指标32、信号发生器的基本原理4 2.1总体设计思路42.2原理框图43、各组成部分的工作原理5 3.1 正弦波产生电路5 3.1.1正弦波产生电路5 3.1.2正弦波产生电路的工作原理6 3.2 正弦波到方波转换电路7 3.2.1正弦波到方波转换电路图7 3.2.2正弦波到方波转换电路的工作原理8 3.3 方波到三角波转换电路9 3.3.1方波到三角波转换电路

2、图9 3.3.2方波到三角波转换电路的工作原理104、电路仿真结果114.1正弦波产生电路的仿真结果114.2 正弦波到方波转换电路的仿真结果114.3方波到三角波转换电路的仿真结果135、电路调试结果13 5.1正弦波产生电路的调试结果13 5.2正弦波到方波转换电路的调试结果14 5.3方波到三角波转换电路的调试结果146、设计结果分析与总结151、绪论1.1相关背景知识由于物理学的重大突破，电子技术在20世纪取得了惊人的进步。特别是近50年来，微电子技术和其他高技术的飞速发展，致使农业、工业、科技和国防等领域发生了令人瞩目的变革。与此同时，电子技术也正在改变着人们日常生活。在电子技术中，

3、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。1.2课程设计目的 通过本次课程设计所要达到的目的是：增进自己对模拟集成电路方面所学知识的理解，提高自己在模拟集成电路应用方面的技能，树立严谨的科学作风，培养自身综合运用理论知识解决实际问题的能力。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

4、后从事的实际工作提供引导性的背景知识，打下必要的基础。1.3课程设计的任务 设计一个方波、三角波、正弦波函数发生器；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；用12V电源供电；先对课程设计任务进行分析，及根据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。然后运用仿真软件Multisim对电路进行仿真，观察效果并与课题要求的性能指标作对比。仿真成功后，用实物搭建电路，进行调试，观测示波器输出的波形。1.4课程设计的技术指标 设计、组装、调试信号发生器；输出波形：正弦波、方波、三角波；频率范围在10Hz10000Hz范围内可调

5、；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、信号发生器的基本原理2.1 总体设计思路本次课程设计要求设计方波、正弦波、三角波函数发生器，产生正弦波、方波、三角波的方案，所以结合课本【1】所学知识，我将设计思路定位如下：先产生正弦波信号，然后通过整形电路将正弦波变成方波，再由积分电路将方波变成三角波。其中，根据课本9.6RC正弦波震荡电路可知RC正弦波震荡电路有桥式振荡电路、双T网络式和移相式振荡电路等类型。这里主要采用桥式振荡电路来产生正弦波，并采用二极管进行稳幅，获得稳定输出的正弦波。由课本9.8.1电压比较器得，过零比较器是单门限电压比较器，即输入电压Vi

6、每次过零时，输出就要产生突然的变化，在高电位和低电位间相互切换，因而产生了方波。用集成运放构成的电压比较器可以用加限幅措施，避免内部管子进入深度饱和区，来提高相应速度。方波的函数表示形式是常数函数，对常数函数进行积分则可以得到一次线性函数，用图像表示为以直线，所以考虑到用积分电路将方波变为三角波。2.2 原理框图 总体框架结构示意图： 积分电路整形电路三角波方波正弦波 已设计信号发生器模拟电路图：产生三角波产生方波正弦波信号发生器 已设计信号发生器实物图：3、各组成部分的工作原理 3.1正弦波产生电路3.1.1 正弦波产生电路图3.1.2 正弦波产生电路的工作原理1.电路组成由上图可知，正弦波

7、由RC桥式振荡电路。RC桥式振荡电路由选频网络和放大电路组成。其中，选频网络有RC串、并联组成，属正反馈网络。放大电路由运放741、电阻R3、R4、R5及两个型号为1N4148的二极管构成。R3、R4为负反馈网络。RC串并联网络与R3、R4负反馈支路正好构成一个四臂桥路，中间分别连接到同相和反相两个输入端。2.原理分析选频特性反馈系数由s=jw令Wo=1RC得当幅频响应有最大值相频响应稳幅环节该电路可以输出频率为 ，RC振荡电路一般用于产生频率低于1MHz的正弦波。稳幅措施采用非线性元件二极管：起振时 ，其中R3是R3、D1和D2并联支路的等效电阻稳幅条件： AvFv=13.2 正弦波到方波转

8、换电路3.2.1 正弦波到方波转换电路图3.2.2正弦波到方波转换电路的工作原理1.电路组成该电路主要由过零比较器LM339、两只型号为1N4735A的齐纳二极管组成。 2.原理分析 过零比较器其参考电压VREF=0，则输入电压Vi每次过零时，输出就要产生突然的变化，在高、低电位间相互切换。电路图电压传输特性（过零比较器的特点：门限电压为零）解说：当输入信号电压Vi小于参考电压0时，即差模输入电压Vid=Vi0，运放立即转入正饱和状态，Vo=Voh。如上图电压传输特性图所示。所以，根据过零比较器的特性，有以下输入输出：3.3 方波到三角波转换电路3.3.1方波到三角波转换电路图3.3.2方波到

9、三角波转换电路的工作原理1.电路组成积分电路的用途主要有：扫描电路，模数转换器,数学模拟运算器。该部分电路主要由运放LM324AD、10K欧姆电阻、100K欧姆电阻及一个100nF电容组成。2.原理分析 基本积分电路i1vi+RRPCvo_vc特性推理当输入电压如图a所示时,vItOVI(a)Vom-votOVI(b)此时，运放进入饱和状态，Vo保持不变，而停止积分。4、电路仿真结果4.1 正弦波产生电路的仿真结果4.2 正弦波到方波转换电路的仿真结果4.3 YYY到ZZZ转换电路的仿真结果5、电路调试结果 5.1正弦波产生电路的调试结果 5.2正弦波到方波转换电路的调试结果5、3方波到三角波

10、转换电路的调试结果6、设计结果分析与总结 人们总说，是我们成长的不是时间而是经历。通过本次模电课程设计，我受益匪浅。这次课程设计不仅加深了我对模电知识的理解，更锻炼了我的思维，增强了我的动手能力。在课程设计初期，我对信号发生器的概念非常模糊，对自己能否顺利完成任务感到非常担心和紧张。通过仔细阅读课本和理解老师PPT的讲解内容，我逐渐明白：产生正弦波、方波、三角波的基本电路原理及相关参数的计算，开始渐渐对课程设计感兴趣。在设计过程中，每一元件都需要精心的计算，电路图的设计也需精心琢磨，所有这一切都是对我耐心和学问严谨态度和科学精神的考验。在实物连接过程中，我接触了以前从未接触过的小器件，比如：二极管、电容、变阻器各种运放等等，对他们的属性也有了一定的了解。此外，此次课程设计也促使我以后要注重理论知识的学习和理解，要及时巩固所学知识。在课程设计的整个过程中，我感慨最深的是我们的赵老师一直陪伴着我们，有时周五晚上都会知道我们至9点多，课后还为我们找机房练习模拟。虽然他平时对我们的要求很严格，但我还是很喜欢这样的老师，老师的严格往往也是我学好一门课的动力。感谢老师的精心指导。参考文献【1】康华光.电子技术基础模拟部分（第五版）【M】北京：高等教育出版社.2011word文档 可自由复制编辑