電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程設(shè)計課程設(shè)計說明書函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計

1、目 錄摘要abstract1緒論12設(shè)計目的及任務(wù)22.1課程設(shè)計的目的 22.2課程設(shè)計的任務(wù) 22.3課程設(shè)計的要求和指標 23設(shè)計總原理和各部分電路設(shè)計33.1設(shè)計總原理33.2方波發(fā)生電路的工作原理33.3方波-三角波轉(zhuǎn)換電路的工作原理33.4三角波-正弦波轉(zhuǎn)換電路的工作原理 53.5總電路圖74電路仿真84.1 方波-三角波發(fā)生電路的仿真8 4.2 三角波-正弦波轉(zhuǎn)換電路的仿真95電路的安裝與調(diào)試 105.1 方波-三角波發(fā)生電路的安裝與調(diào)試105.2 三角波-正弦波轉(zhuǎn)換電路的安裝與調(diào)試105.3 總電路的安裝與調(diào)試116實驗總結(jié)127參考文獻13摘 要信號發(fā)生器廣泛應(yīng)用于電子工程、

2、通信工程、自動控制、遙測控制、測量儀器、儀表和計算機等技術(shù)領(lǐng)域。采用集成運放和分立元件相結(jié)合的方式，利用遲滯比較器電路產(chǎn)生方波信號，以及充分利用差分電路進行電路轉(zhuǎn)換，從而設(shè)計出一個能變換出三角波、正弦波、方波的簡易信號發(fā)生器。通過對電路分析，確定了元器件的參數(shù)，并利用multisim軟件仿真電路的理想輸出結(jié)果，克服了設(shè)計低頻信號發(fā)生器電路方面存在的技術(shù)難題，使得設(shè)計的低頻信號發(fā)生器結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)方便。該設(shè)計可產(chǎn)生低于10 hz的各波形輸出，并已應(yīng)用于實驗操作。關(guān)鍵詞：信號發(fā)生器；方波信號；電路仿真；遲滯比較器abstractsignal generators are widely used i

3、n electronic engineering, communications engineering, automatic control, telemetry control, measuring instruments, meters, and computers and other technical fields. using an integrated operational amplifier, and a combination of discrete components, using hysteresis comparator circuit produces squar

4、e wave signals, as well as make full use of differential circuits circuit, enabling a design to transform a triangle wave, sine wave, square wave signal generator simple . through the circuit analysis to determine the parameters of the components, and use multisim circuit simulation software, the id

5、eal output to overcome the low-frequency signal generator circuit design that exist in technical difficulties, making the design of the low-frequency signal generator structure is simple and easy to achieve. the design can generate various waveforms below 10 hz output, and has been used in experimen

6、tal operations.key words: signal generator; square wave signal; circuit simulation; hsteresis comparator1 .緒論 函數(shù)發(fā)生器一般是指能自動產(chǎn)生正弦波、三角波、方波及鋸齒波、階梯波等電壓波形的電路或儀器。根據(jù)用途不同，有產(chǎn)生三種或多種波形的函數(shù)發(fā)生器，使用的器件可以是分立器件也可以是集成電路。為進一步掌握電路的基本理論及實驗調(diào)試技術(shù)，本課題采用有集成運算放大器與晶體差分放大器共同組成的方波三角波正弦波函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計方法。具體方法是由比較器和積分器組成方波三角波產(chǎn)生電路，比較器輸出的方波經(jīng)積

7、分器得到三角波，三角波到正弦波的變換電路主要由差分放大器來完成。差分放大器具有工作點穩(wěn)定，輸入阻抗高，抗干擾能力較強等優(yōu)點。特別是作為直流放大器時，可以有效地抑制零點漂移，因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波。波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性曲線的非線性?，F(xiàn)代社會的電子科技技術(shù)日新月異，這就要求我們有獨立思考、理論聯(lián)系實際、勇于創(chuàng)新的能力。此次模電課程設(shè)計為我們提供了良好的實踐平臺，也為我們走向社會奠定了良好的基礎(chǔ)。通過此次設(shè)計，我們能將理論知識很好的應(yīng)用于實踐，不僅鞏固了書本上的理論知識，而且鍛煉了我們獨立查閱資料、設(shè)計電路、焊接電路板、獨立思考的能力。希望自己能夠充分利用此次機會，更

8、加深刻的了解課本上的知識以及培養(yǎng)自己的動手能力。2課程設(shè)計的目的和設(shè)計的任務(wù)2.1 設(shè)計目的1掌握電子系統(tǒng)的一般設(shè)計方法2掌握模擬ic器件的應(yīng)用3培養(yǎng)綜合應(yīng)用所學(xué)知識來指導(dǎo)實踐的能力4掌握常用元器件的識別和測試 5熟悉常用儀表，了解電路調(diào)試的基本方法2.2設(shè)計任務(wù) 設(shè)計方波三角波正弦波函數(shù)信號發(fā)生器2.3課程設(shè)計的要求及技術(shù)指標1設(shè)計、組裝、調(diào)試函數(shù)發(fā)生器2輸出波形：正弦波、方波、三角波；3頻率范圍 ：在1010000hz范圍內(nèi)可調(diào) ；4輸出電壓：方波u14v，三角波u5v，正弦波u3v；3. 設(shè)計總原理和各部分電路設(shè)計 3.1設(shè)計總原理方波一三角波一正弦波信號發(fā)生器電路由運算放大器電路及分立

9、元件構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。它利用比較器產(chǎn)生方波輸出；方波通過積分產(chǎn)生三角波輸出。圖1 三種波形變換示意圖3.2方波發(fā)生電路的工作原理此電路由反相輸入的滯回比較器和rc電路組成。rc回路既作為延遲環(huán)節(jié)，又作為反饋網(wǎng)絡(luò)，通過rc充、放電實現(xiàn)輸出狀態(tài)的自動轉(zhuǎn)換。設(shè)某一時刻輸出電壓uo=+uz,則同相輸入端電位up=+ut。uo通過r3對電容c正向充電，如圖中實線箭頭所示。反相輸入端電位n隨時間t的增長而逐漸增高，當t趨于無窮時，un趨于+uz；但是，一旦un=+ut,再稍增大，uo從+uz躍變?yōu)?uz,與此同時up從+ut躍變?yōu)?ut。隨后，uo又通過r3對電容c反向充電，如圖中虛線箭頭所示。un

10、隨時間逐漸增長而減低，當t趨于無窮大時，un趨于-uz；但是，一旦un=-ut,再減小，uo就從-uz躍變?yōu)?uz，up從-ut躍變?yōu)?ut，電容又開始正相充電。上述過程周而復(fù)始，電路產(chǎn)生了自激振蕩。13.3方波-三角波轉(zhuǎn)換電路的工作原理圖2成同相輸入遲滯比較器電路，用于產(chǎn)生輸出方波。運算放大器u2與電阻rp2及電容構(gòu)成積分電路，用于將u1電路輸出的方波作為輸入，產(chǎn)生輸出三角波。2圖 2方波部分與三角波部分的參數(shù)確定如下： 根據(jù)性能指標可知，由可見，f與c成反比，若要得到l10 hz輸出，c=10f；若要得到10100 hz輸出，c=1f。此時，r4+rp2=7575 k，若取r4=51 k，

11、則rp2=2.4 k或者rp2=699 k，因為rp2=100 k時根據(jù)輸出的三角形幅值5 v和輸出的方波幅值14 v，若有：r2(r3+rp1)14=5r2(r3+rp1)=514時，r2=10 k，則有rp1=47 k，r3=20 k。根據(jù)方波的上升時間為2 ms，可以選擇741型號的運放。由此可得調(diào)整電阻為：3 r1=r2/(r3+rp1) 10k r5=(r4+rp2) 10k3.4 三角波-正弦波轉(zhuǎn)換電路的工作原理 產(chǎn)生電路如圖3示。由于選取差分放大電路對三角波一正弦波進行變換，選擇ksp2222a型的管。圖 3根據(jù)ksp2222a的靜態(tài)特性曲線，選取靜態(tài)工作區(qū)的中心靜態(tài)電流和電壓分

12、別為：4 因為靜態(tài)工作點已經(jīng)確定，所以靜態(tài)電流變成已知。根據(jù)kvl方程可計算出電流源中各個電阻值的大?。?為使輸出波形更接近正弦波，由圖可見：5（1） 傳輸特性曲線越對稱，線性區(qū)越窄越好；（2） 三角波的幅度um應(yīng)正好使晶體管接近飽和區(qū)或截止區(qū)。（3） 圖為實現(xiàn)三角波正弦波變換的電路。其中rp3調(diào)節(jié)三角波的幅度，rp4調(diào)整電路的對稱性，其并聯(lián)電阻r9用來減小差分放大器的線性區(qū)。電容c3,c4,c5為隔直電容，c6為濾波電容，以濾除諧波分量，改善輸出波形。 圖 4 三角波正弦波變換3.5 總電路圖 圖 54電路仿真4.1 方波-三角波發(fā)生電路的仿真圖 6圖 7圖 84.2 三角波-正弦波轉(zhuǎn)換電路

13、的仿真圖 95 .實驗的安裝與調(diào)試5.1 方波-三角波發(fā)生電路的安裝與調(diào)試1) 按裝方波三角波產(chǎn)生電路(1) 把兩塊741集成塊插入面包板，注意布局；（2）分別把各電阻放入適當位置，尤其注意電位器的接法；（3）按圖接線，注意直流源的正負及接地端。2）調(diào)試方波三角波產(chǎn)生電路（1）接入電源后，用示波器進行雙蹤觀察；（2）調(diào)節(jié)rp1，使三角波的幅值滿足指標要求；（3）調(diào)節(jié)rp2，微調(diào)波形的頻率；3）觀察示波器，各指標達到要求后進行下一部按裝。5.2 三角波-正弦波轉(zhuǎn)換電路的安裝與調(diào)試1）按裝三角波正弦波變換電路1. 在面包板上接入差分放大電路，注意三極管的各管腳的接線；2. 搭生成直流源電路，注意r

14、的阻值選取；3. 接入各電容及電位器，注意c6的選?。?. 按圖接線，注意直流源的正負及接地端。2）調(diào)試三角波正弦波變換電路1. 接入直流源后，把c4接地，利用萬用表測試差分放大電路的靜態(tài)工作點；2. 測試v1、v2的電容值，當不相等時調(diào)節(jié)rp4使其相等；3. 測試v3、v4的電容值，使其滿足實驗要求；4. 在c4端接入信號源，利用示波器觀察，逐漸增大輸入電壓，當輸出波形剛好不失真時記入其最大不失真電壓；5.3 總電路的安裝與調(diào)試1）把兩部分的電路接好，進行整體測試、觀察2） 針對各階段出現(xiàn)的問題，逐各排查校驗，使其滿足實驗要求，即使正弦波的峰峰值大于1v。 6.實驗總結(jié)本學(xué)期我們開設(shè)了模擬電

15、路課，這門學(xué)科屬于電子電路范疇，與我們的專業(yè)也都有聯(lián)系，且都是理論方面的指示。正所謂“紙上談兵終覺淺，覺知此事要躬行。”學(xué)習(xí)任何知識，僅從理論上去求知，而不去實踐、探索是不夠的，所以在本學(xué)期模電剛學(xué)完之際，緊接著來一次電子電路課程設(shè)計是很及時、很必要的。這樣不僅能加深我們對電子電路的任職，而且還及時、真正的做到了學(xué)以致用。 過這段時間不懈的努力與切實追求，我們小組終于做完了課程設(shè)計。通過這次課程設(shè)計，我掌握了常用元件的識別和測試；熟悉了常用的儀器儀表；了解了電路的連接、焊接方法；以及如何提高電路的性能等等。在實驗過程中，我們也遇到了不少的問題。比如：波形失真，甚至不出波形這樣的問題。還有就是焊

16、接實物的問題，我們以為很簡單，但其實很復(fù)雜，要對焊板上的元件進行 布置和焊接電路元件連線，這有很大的難度。在此期間，除了對元件較好的焊接外，還要考慮電路元件間的影響（即元件之間信號的干擾等問題），還要考慮元件連線的不相交以及焊板面積的大小、元件擺放和連線的美觀性等，所以想要焊出一塊實用又美觀的板子，還要經(jīng)過一番考慮和布置。但是最后在自己的不斷努力下，把問題一一解決了，那種心情別提有多高興啊。實驗中暴露出我們在理論學(xué)習(xí)中所存在的問題，有些理論知識還處于懵懂狀態(tài)。還有就是在實驗中，好多同學(xué)被電烙鐵燙傷了，這不得不讓我想起安全問題，所以在以后的實驗中我們應(yīng)該注意安全，讓不必要的傷害減至最少。作為一個電子專業(yè)的學(xué)生，我深知課程設(shè)計的重要性。這次實習(xí)我從剛開始的什么都不懂不會不敢不碰，到現(xiàn)在的基本了解了一個電路元件是如何構(gòu)成的，還有以前看的集成板上讓人難琢磨的電路焊接圖我都可以看懂一些了，其中的電路仿真也讓我對以前學(xué)習(xí)的電路知識有了詳細地了解。我們順利完成了這周的模擬電子的課程設(shè)計。這