信號發(fā)生器設(shè)計報告

1、吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院電氣信息工程系序號（學(xué)號）： 1223000101吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院 課 程 設(shè) 計 報 告 信號發(fā)生器的設(shè)計姓 名宋麗萍系電氣信息工程系專 業(yè)電子信息工程班 級電子12-1指導(dǎo)教師雷艷敏(副教授)2013年12月27日2 第1頁 共21頁目 錄摘要1ABSTRACT2第1章 前言41.1緒論41.2 設(shè)計目的4第2章 信號發(fā)生器的設(shè)計原理52.1原理框圖52.2信號發(fā)生器的原理圖52.2.1矩形波發(fā)生電路及工作原理52.2.2正弦波發(fā)生電路及工作原理63.2.3三角波發(fā)生電路及工作原理6第3章仿真電路分析73.1 矩形波波形83.2 三角波波形93.3 正弦波波形10總

2、結(jié)13參考文獻(xiàn)14致謝15附錄1整機原理圖16摘 要信號發(fā)生器廣泛應(yīng)用于電子工程、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)，并利用仿真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。本設(shè)計是信號發(fā)生器的設(shè)計，主要由比較器、積分器構(gòu)成，它能產(chǎn)生頻率范圍為1KHZ10KHZ內(nèi)的方波、三角波、正弦波。關(guān)鍵詞 :

3、方波；正弦波；三角波；信號發(fā)生器 第 2 頁 共 21頁 ABSTRACTSignal generator is widely used in electronics engineering, communication engineering, automatic control, remote control, measuring instrument, instrument and computer technology. Using integrated op-amp and the way of the combination of discrete component, using

4、 hysteresis comparator circuit to produce square wave signal, and make full use of the differential circuit to convert the circuit, so as to design a can transform a simple triangle wave, sine wave and square wave signal generator. Based on circuit analysis, to determine the parameters of the compon

5、ents, and by using simulation software simulation circuit of the ideal output, overcomes the low frequency signal generator circuit design of technical problems, makes the design of the low frequency signal generator has simple structure, easy to implement. This design is the design of the signal ge

6、nerator, mainly by the comparator, integrator, differential amplifier, it can produce within the frequency range of 1 KHZ 10 KHZ square wave, triangle wave, sine wave. Key Words: square wave; Sine wave; Triangle wave. Signal generator 第1章 前言1.1緒論凡是產(chǎn)生測試信號的儀器，統(tǒng)稱為信號源，也稱為信號發(fā)生器，它用于產(chǎn)生被測電路所需特定參數(shù)的電測試信號。信號源可

7、以根據(jù)輸出波形的不同，劃分為正弦波信號發(fā)生器、矩形脈沖信號發(fā)生器、函數(shù)信號發(fā)生器和隨機信號發(fā)生器等四大類。正弦信號是使用最廣泛的測試信號。這是因為產(chǎn)生正弦信號的方法比較簡單，而且用正弦信號測量比較方便。正弦信號源又可以根據(jù)工作頻率范圍的不同劃分為若干種。信號發(fā)生器能自動產(chǎn)生正弦波、三角波、方波及鋸齒波、階梯波等電壓波形。其電路中使用的器件可以是分立器件（如低頻信號函數(shù)發(fā)生器S101全部采用晶體管），也可以是集成電路（如單片集成電路函數(shù)發(fā)生器ILC8038）。本設(shè)計主要由集成運算放大器與晶體管差分放大器組成的方波三角波正弦波函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計方法。1.2 設(shè)計目的（1）掌握常用元器件的識別，測試和

8、使用方法。（2）學(xué)會運用Muiltisim仿真軟件對所做出的理論設(shè)計進行仿真測試1.3 設(shè)計意義多功能信號發(fā)生器是現(xiàn)代測試領(lǐng)域內(nèi)最為廣泛的通用儀器之一，在研制測試,生產(chǎn)和維修各種電子原件，部件以及整機設(shè)備時，都需要有信號源由它產(chǎn)生不同頻率不同波形的電壓，電流信號并加到被測器件或設(shè)備上，用其他儀器觀察，測量被測儀器的輸出反應(yīng)，以分析確定他們的性能參數(shù)，信號發(fā)生器是電子測量領(lǐng)域中最基本，應(yīng)用最廣泛的一類的電子儀器。它可以產(chǎn)生多種波形信號，廣泛用于通訊，雷達(dá)，導(dǎo)航，領(lǐng)航等領(lǐng)域。第2章 信號發(fā)生器的設(shè)計原理2.1原理框圖2.2信號發(fā)生器的原理圖2.2.1矩形波發(fā)生電路及工作原理如下圖所示，在接通電源的

9、瞬間，設(shè)輸出電壓偏向于正飽和值，即Vo=+Vz時，加到比較器同相端的電壓為+FVz，而加于反相端的電壓，由于電容器 C上的電壓 Vc不能突變，只能由輸出電壓Vc 通過電阻Rf 按指數(shù)規(guī)律向 C充電來建立，充電電流為i+ 。顯然，當(dāng)加到反相端的電壓 Vc略正于 +FVz時，輸出電壓便立即從正飽和值 (+Vz)迅速翻轉(zhuǎn)到負(fù)飽和值(-Vz) ， 又通過 Rf對C 進行反向充電，充電電流為i- 。直到Vc 略負(fù)于-FVz 值時，輸出狀態(tài)在翻轉(zhuǎn)回來。如此循環(huán)不已，形成一系列的矩形波輸出。矩形波發(fā)生電路原理圖：圖2-1 矩形波發(fā)生電路2.2.2正弦波發(fā)生電路及工作原理圖示為RC橋式正弦波振蕩器。其中RC串

10、、并聯(lián)電路構(gòu)成正反饋支路，同時兼作選頻網(wǎng)絡(luò)，R3、R4、R5及二極管等元件構(gòu)成負(fù)反饋和穩(wěn)幅環(huán)節(jié)。調(diào)節(jié)電位器RW，可以改變負(fù)反饋深度，以滿足振蕩的振幅條件和改善波形。利用兩個反向并聯(lián)二極管D1、D2正向電阻的非線性特性來實現(xiàn)穩(wěn)幅。D1、D2采用硅管（溫度穩(wěn)定性好），且要求特性匹配，才能保證輸出波形正、負(fù)半周對稱。R3的接入是為了削弱二極管非線性的影響，以改善波形失真。電路的振蕩頻率 ： （式2.2.1）起振的幅值條件： 調(diào)整反饋電阻R5，使電路起振，且波形失真最小。如不能起振，則說明負(fù)反饋太強，應(yīng)適當(dāng)加大Rf。如波形失真嚴(yán)重，則應(yīng)適當(dāng)減小Rf。改變選頻網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)C或 R，即可調(diào)節(jié)振蕩頻率。矩形波

11、發(fā)生電路：起振的幅值條件為： (式2.2.2)圖2-2正弦波發(fā)生電路3.2.3三角波發(fā)生電路及工作原理：圖2-3中集成運放A1組成滯回比較器，A2組成積分電路。滯回比較器輸出的矩形波加在積分電路的反向輸入端，而積分電路輸出的三角波又接到滯回比較器的同相輸入端，控制滯回比較器輸出的狀態(tài)發(fā)生跳變，從而在A2的輸出端得到周期性三角波。 第7頁 共21頁 吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院圖2-3三角波發(fā)生電路2.2.4鋸齒波發(fā)生電路及工作原理：鋸齒波發(fā)生器工作原理是利用以恒定速率對一個電容器充電，然后利用一個開關(guān)讓電容快速放電，就可產(chǎn)生一個鋸齒波。比較器屬于信號處理的一種，他的作用是將輸入信號的電平進行比較，然后

12、把比較的結(jié)果輸出。實驗采用的遲滯比較器的特點是：單輸入增大及減少時，兩種情況下的門限電壓不相等，傳輸特性呈現(xiàn)出“滯回”曲線的形狀。由相同輸入遲滯比較機器，A1和充放電時間常數(shù)不等的積分器A2組成。當(dāng)電源接通時，V01=-VZ,-VZ經(jīng)R6向C充電，當(dāng)VO升到VT+使VP1=VN1,比較器輸出V01由VZ上跳到VZ，門限電壓下跳至VT.V01=+VZ經(jīng)R6和D,R5兩支路向C反向充電，由于時間常數(shù)減小，V0迅速下降到負(fù)值，VO下降到門限電壓VT-使VD1約等于VN1時，比較器輸出V01又由+VZ下跳到-VZ，周而復(fù)始，產(chǎn)生震蕩。輸出電壓表達(dá)式 （式2.2.2）圖2-4 鋸齒波發(fā)生電路第3章仿真電

13、路分析本設(shè)計采用的是軟件Mulitisim10.0來進行的仿真，Mulitisim 的前身為EWB （Electronics Workbench）軟件。它以界面形象直觀、操作方便、分析功能強大、易學(xué)易用等突出優(yōu)點，早在20世紀(jì)90年代初就在我國得到迅速推廣，并作為電子類專業(yè)課程教學(xué)和實驗的一種輔助手段。世紀(jì)初，21 EWB 5.0更新?lián)Q代推出EWB6.0，并更名為Mulitisim 2001；2003年升級為Mulitisim7.0；2005年發(fā)布Mulitisim8.0時其功能已十分強大，能勝任電路分析、模擬電路、數(shù)字電路、高頻電路、RF電路、電力電子及自動 控制原理等個方面的虛擬仿真，并提

14、供多達(dá)18種基本分析方法。 首先按照信號發(fā)生器的設(shè)計原理圖在仿真軟件中連接原理圖，并連接原理圖的過程中注意元件的參數(shù)設(shè)置，在Mulitisim10.0仿真軟件中連接好原理圖后，設(shè)置好參數(shù)，經(jīng)過電氣規(guī)則檢測無誤，然后用示波器檢測輸入端輸出波形。3.1 矩形波波形矩形波波形仿真如圖3-1-1所示，方波波形的頻率1KHz, 峰峰值24V。圖3-1-1 矩形波仿真圖圖3-1-2 矩形波波形3.2 三角波波形三角波波形仿真如圖3-2-1所示，三角波波形的頻率1KHz, 峰峰值6V。圖3-2-1 三角波仿真圖圖3-2-2 三角波波形3.3 正弦波波形正弦波波形仿真如圖3-3-1所示，正弦波波形的頻率1.5

15、KHz, 峰峰值1V。圖3-3-1 正弦波仿真圖圖3-3-2 正弦波波形3.4鋸齒波波形：圖3-4-1 鋸齒波仿真圖圖3-4-2 第20頁 共 21 頁總結(jié)在這次的課程設(shè)計快要結(jié)束的時候，我才深深的感覺到自己學(xué)習(xí)上的不足，在這段時間，我依然學(xué)會了許多東西。讓我了解到在模擬電子電路中，常常需要各種波形的信號，如正弦波，矩形波，三角波和鋸齒波等，作為測試信號或控制信號。為了使所采集的信號能夠用于測量，控制，驅(qū)動負(fù)載或送入計算機，常常將信號進行變號，如將電壓變?yōu)殡娏鳎瑢㈦娏髯優(yōu)殡妷?，將電壓變換頻率與之成正比的脈沖。在此次實習(xí)中我學(xué)到了很多猶如怎么樣用Muilisim仿真軟件，雖然還不太熟練，但是卻教

16、會了我獨立完成，讓我獨立思考?？傊谶@兩周當(dāng)中，我深深的感到了自己學(xué)習(xí)上的不足，以后，我要加倍努力學(xué)習(xí)專業(yè)知識，豐厚我的知識。參考文獻(xiàn)（1）康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)-模擬部分第五版.高等教育出版社 1998（2）謝自美.電子線路設(shè)計.實驗.測試(第二版).華中科技大學(xué)出版社 2000 （3）電子電路大全(合定本).中國計量出版社 1991（4）童詩白 華成英主編電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù) P402-461頁 高等教育出版社出版 2004年7月出版（非正弦信號產(chǎn)生電路）（5）陳曉文主編電子線路課程設(shè)計 P129-P133頁（函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計）電子工業(yè)出版社出版 2004年8月出版（6）張憲、何宇斌 主編電子電路制作指導(dǎo) P151-161 化學(xué)工業(yè)出版社出版 2006年1月第一版 （振蕩電路）致謝歷時兩周的模電設(shè)計已經(jīng)告