電子課程設(shè)計文檔

1、本科學(xué)生電子技術(shù)課程設(shè)計題目（中 文）: 函數(shù)信號發(fā)生器（英文）： Sine（字體四號 Times New Roan居中）Sine英文如果只是一行刪除這行姓 名 譚怡東、戴樂、張波學(xué) 號201306003130、 4x、 43院（系）電子與信息工程學(xué)院專業(yè)、年級電子科學(xué)與技術(shù)2013級指導(dǎo)教師 廖朝陽2015年 12月 9日指導(dǎo)教師評語：指導(dǎo)教師簽名：年月日成 績 評 疋項目權(quán) 重成績張波譚怡東戴樂出勤、學(xué)習(xí)態(tài)度等0.3課程設(shè)計質(zhì)量0.4報告書寫及圖紙規(guī)范0.3電子技術(shù)課程設(shè)計任務(wù)書1、主題詞、關(guān)鍵詞：函數(shù)信號發(fā)生器；方波；三角波；正弦波;2、課程設(shè)計內(nèi)容要求：（1）設(shè)計一個能產(chǎn)生方波、三角波

2、、正弦波的電路，方波的占空比約為 1:1（2）在計算機(jī)上用multisim進(jìn)行仿真調(diào)試。（3）用Protel DXP軟件設(shè)計PCB板，打印，并制作PCB板。（4）在PCB板上焊接元器件，并調(diào)試。3、文獻(xiàn)查閱指引：1. 康華光電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分）M.第五版.北京：高等教育出版社， 2006.414-4242. 稻葉保.振蕩電路的設(shè)計與應(yīng)用M.北京：科學(xué)出版社，2004.29-993. 王立欣，楊春玲.電子技術(shù)實驗與課程設(shè)計M.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版 社，2003.98-99目錄1緒論 2方波、三角波、正弦波發(fā)生器方案2.1 方案一原理框圖 2.2 方案二原理框圖 2.3 方案三原理框圖

3、2.3 函數(shù)發(fā)生器的選擇方案 3. 各 部 分 組 成 的 工 作 原 理 2. 222 3 33.1 方波發(fā)生電路的工作原理 33.2 方波- 三角波轉(zhuǎn)換電路的工作原理 43.3 三角波- 正弦波轉(zhuǎn)換電路的工作原理 53.4 總電路圖 54. 用 Multisim10 電路仿真 64.1 輸出方波電路的仿真 64.2 方波三角波電路的仿真 64.3 方波正弦波電路的仿真 75. protel 制圖及PCB板的制作和電路的安裝 85.1 protel 制圖 85.1.1 正弦波、三角 波、方波產(chǎn)生原理 圖 85.1.2 . PCB布線圖6. 電路的實驗結(jié)果及分析 126.1 方波波形產(chǎn)生電路的

4、實驗結(jié)果 126.2 方波 - 三角波轉(zhuǎn)換電路的實驗結(jié)果126.3 正弦波發(fā)生電路的實驗結(jié)果 132 6.4 實驗結(jié)果分析 137實驗總結(jié) 148 儀器儀表清單 159參考文獻(xiàn) 1510.致謝 信號發(fā)生器摘要隨著社會科技的進(jìn)步、發(fā)展。電器設(shè)備越來越多，各種電器設(shè)備要正常工作， 常常需要各種波形信號的支持。 電器設(shè)備中常用的信號有正弦波、 方波、三角波等。 這些信號是通過由波形的產(chǎn)生和變換電路來提供的。這種能夠產(chǎn)生多種波形，如三 角波、方波、正弦波的電路稱為函數(shù)信號發(fā)生器。函數(shù)信號發(fā)生器產(chǎn)生的各種波形 能滿足現(xiàn)代測量、通信、自動控制和熱加工、音頻設(shè)備等對各種信號源的需求。本 文主要是利用脈沖數(shù)字

5、電路原理設(shè)計了多種波形發(fā)生器，該發(fā)生器主要是通過 555 芯片組成多諧振蕩器產(chǎn)生矩形波，用 RC 積分電路對方波信號進(jìn)行變換產(chǎn)生三角波， 在用低通濾波對三角波濾波從而產(chǎn)生正弦波。它的制作成本不高，電路簡單，使用 方便，具有很高實際應(yīng)用價值?！娟P(guān)鍵詞】：函數(shù)信號發(fā)生器 555 多諧振蕩器；積分電路；低通濾波電路Sine Wave （ 外文題目，三號加粗 Times New Roman 居中，單 倍行距 ）Abstract（ 四號 Times New Roman ，加粗居中 ）This article elaborated the DDS basic principle and the funct

6、ion and characteristic of its special-purpose chip AD9851， and carried on to the it c scope ， enable the output signal to the certain scope. The keyboard is composed by 16 keys， the monitor is composed by 8 digital tubes， they r'e controlled by the intelligence chip HD7279A. Finally， the article

7、 proposes the system programming ， and produces the program flow diagram.（小四Times New Roman固定行距20磅，屬于05_論文正文）【Key words】 signal generator AD9851 HD7279A （小四號號， Times New Roman,固定行距20磅，屬于05_論文正文）緒論（四號黑體）正弦交流信號與方波信號是兩種應(yīng)用極為廣泛的信號， 它們通常作振蕩電路 產(chǎn)生的，然后將得到的正弦波經(jīng)過電壓比較器或積分電路， 則可輸出一個方波信 號。正弦波振蕩電路是一。在人們認(rèn)識自然、改造自然的過

8、程中，經(jīng)常需要對各 種各樣的電子信號進(jìn)行測量， 因而如何根據(jù)被測量電子信號的不同特征和測量要 求，靈活、快速的選用不同特征的信號源成了現(xiàn)代測量技術(shù)值得深入研究的課題。 信號源主要給被測電路提供所需要的已知信號 （各種波形 ），然后用其它儀表測量 感興趣的參數(shù)?？梢娦盘栐丛诟鞣N實驗應(yīng)用和實驗測試處理中， 它不是測量儀器， 而是根據(jù)使用者的要求，作為激勵源，仿真各種測試信號，提供給被測電路，以 滿足測量或各種實際需要。 波形發(fā)生器就是信號源的一種， 能夠給被測電路 提供所需要的波形。 傳統(tǒng)的波形發(fā)生器多采用模擬電子技術(shù)， 由分立元件或模擬 集成電路構(gòu)成， 其電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 不能根據(jù)實際需要靈活擴(kuò)展

9、。 隨著微電子技術(shù) 的發(fā)展，運(yùn)用單片機(jī)技術(shù)， 通過巧妙的軟件設(shè)計和簡易的硬件電路， 產(chǎn)生數(shù)字式 的正弦波、方波、三角波、鋸齒等幅值可調(diào)的信號。與現(xiàn)有各類型波形發(fā)生器比 較而言，產(chǎn)生的數(shù)字信號干擾小，輸出穩(wěn)定，可靠性高，特別是操作簡單方便。正文：一、方波、正弦波、三角波的方案提出方波、正弦波、三角波這三種波形是比較常見的波形，產(chǎn)生這幾種波形的方 法有很多種。例如：我們可以通過先產(chǎn)生方波，然后在由整形或積分電路產(chǎn)生三 角波，最后可有低通濾波或者差分放大電路的非線性轉(zhuǎn)換為正弦波。也可以先通過產(chǎn)生正弦波，然后在通過整形電路使其變?yōu)榉讲ǎ?最后可由積分電路得到三角 波等。方案一、通過兩個非門引入反饋產(chǎn)生

10、方波，再通過積分電路產(chǎn)生三角波，然 后濾波使三角波變?yōu)檎也?。系統(tǒng)框圖如下：方案二、先由RC橋式振蕩器產(chǎn)生正弦波，在通過施密特觸發(fā)器將正弦波轉(zhuǎn) 換為方波，又經(jīng)積分電路轉(zhuǎn)換為三角波系統(tǒng)框圖如下：方案三、是通過555定時器組成多諧振蕩器產(chǎn)生方波， 再由積分電路進(jìn)行積 分將其變換為三角波，最后通過濾波電路濾波得出正弦波。系統(tǒng)框圖如下：各種函數(shù)信號發(fā)生器的優(yōu)缺點(diǎn):用非門構(gòu)成的多諧振蕩器電路很簡單， 線路少。但對于頻率的控制調(diào)節(jié)不太 容易調(diào)，而且對此電路我們了解不多，對他的理論知識很薄弱。雖然電路簡單但 是我們還是覺得不適合用此電路。萬案一:用RC橋式電路及整形積分電路構(gòu)成的函數(shù)發(fā)生器所產(chǎn)生的信號難控制

11、，不易調(diào)試，可調(diào)范圍小。為了提高 RC橋式正弦波振蕩電路的振動頻率，必須減小 R和C的數(shù)值。然而一方面，當(dāng)R減小到一定程度時，同相比例運(yùn)算電路的輸出 電阻將影響選頻特性；另一方面，當(dāng)C減小到一定程度時，晶體管的極間電容和 電路的分布將影響選頻特性；因此振動頻率 fo高到一定程度時，其值不僅決定 于選頻網(wǎng)絡(luò)，還與放大電路的參數(shù)有關(guān)，而且還將受環(huán)境溫度的影響。主要由555多諧振蕩器集成運(yùn)算放大器組成的方波一三角波一正弦波函數(shù)發(fā)生器，原理在我們的模數(shù)電課程上都學(xué)過，符合我們的要求，而且電路也 可以產(chǎn)生我們所需要的范圍的波形。通過對三種方案的了解和認(rèn)識，我們一致選擇了第三種方案。因為方案三原 理簡單，

12、穩(wěn)定性高，便與調(diào)節(jié)，而且在課本中也學(xué)習(xí)到了。所以才選擇了方案三。二、電路的基本組成及工作原理通過對系統(tǒng)可知該電路由三部分組成， 由555定時器構(gòu)成多諧振動器、電阻 電容分別構(gòu)成積分器和低通濾波電路。(1)整體原理圖如下:1Uc如1JKIKC4+ C3chp rviiJDupF1rL lflufUULZOlLtJ 01-1.TRIG蛍ISCTim aOUT口 Z】T555定時器的工作原理及引腳功能555定時器工作原理：它含有兩個電壓比較器，一個基本RS觸發(fā)器，一個放電開關(guān)T,比較器的參考電壓由三只 5KQ的電阻器構(gòu)成分壓，它們分別使高 電平比較器 C1同相比較端和低電平比較器C2的反相輸入端的參

13、考電平為2/3VCC和1/3Vcc。C1和C2的輸出端控制RS觸發(fā)器狀態(tài)和放電管開關(guān)狀態(tài)。當(dāng) 輸入信號輸入并超過2/3Vcc時，觸發(fā)器復(fù)位，555的輸出端3腳輸出低電平，同 時放電，開關(guān)管導(dǎo)通；當(dāng)輸入信號自 2腳輸入并低于1/3Vcc時，觸發(fā)器置位， 555的3腳輸出高電平，同時放電，開關(guān)管截止。芯片結(jié)構(gòu)如下圖555定時器的功能表輸入輸出UthUtr/Rd1 oVTXX00導(dǎo)通<2Udd/3<Udd/311截止>2Udd/3>Udd/310導(dǎo)通<2Udd/3>Udd/31保持原狀態(tài)保持原狀態(tài)各個引腳功能：1腳：外接電源負(fù)端VSS或接地，一般情況下接地。2腳：

14、低觸發(fā)端TR3腳：輸出端Vo。4腳：是直接清零端。當(dāng)此端接低電平，貝U時基電路不工作，此時不論TR TH處于何電平，時基電路輸出為“ 0”該端不用時應(yīng)接高電平。5腳：VC為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部兩個比較器的基準(zhǔn)電壓， 當(dāng)該端不用時，應(yīng)將該端串入一只 0.01卩F電容接地，以防引入干擾。6腳：高觸發(fā)端TH7腳：放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時器時電容的放電。8腳：外接電源VCC雙極型時基電路 VCC的范圍是4.5 16V，CMO型時基電 路VCC的范圍為3 18V。一般用5V。(3)方波的產(chǎn)生產(chǎn)生方波的原理圖如下: 原理分析：當(dāng)電容c2被充電時，2和6引腳的電壓都上升，

15、此時二極管 D1導(dǎo)通，接通 +5V電源后，電容C被充電，Vc上升，當(dāng)Vc上升到2Vcc/3時，觸發(fā)器被復(fù)位， 同時放電BJT T導(dǎo)通，此時輸出電平 Vo為低電平，電容C通過R2和T放電，使 Vc下降。當(dāng)Vc下降到Vcc/3時，觸發(fā)器又被臵位，Vo翻轉(zhuǎn)為高電平。電容器C經(jīng)R2, R23, R21他們此時說分的總阻值設(shè)為 R1 '放電，放電所 需的時間為：tPL=Rl C In2 0.7 R1 C;當(dāng)C放電結(jié)束時，T截止，Vcc將通過R1、R22、R21所分得的阻值為 R2'向電容器C充電，Vc由Vcc/3上升到2Vcc/3所需的時間為tPH=R2'C In鳥 0.7R2&

16、#39;C當(dāng)Vc上升到2Vcc/3時，觸發(fā)器又發(fā)生翻轉(zhuǎn)，如此周而復(fù)始，在輸出端就 得到了一個周期性的方波，其頻率為f=1 / (tPL+tPH)1.43 / (R1' +R2' ) C穩(wěn)態(tài)時555電路輸入端處于電源電平，內(nèi)部放電開關(guān)管T導(dǎo)通，輸出端Vo輸出低電平，當(dāng)有一個外部負(fù)脈沖觸發(fā)信號加到Vi端。并使2端電位瞬時低于1/3Vcc,低電平比較器動作，單穩(wěn)態(tài)電路即開始一個穩(wěn)態(tài)過程，電容C開始充電， Vc按指數(shù)規(guī)律增長。當(dāng)Vc充電到2/3Vcc時，高電平比較器動作，比較器 A1翻 轉(zhuǎn)，輸出Vo從高電平返回低電平，放電開關(guān)管 T重新導(dǎo)通，電容C上的電荷很 快經(jīng)放電開關(guān)管放電，暫態(tài)結(jié)

17、束，恢復(fù)穩(wěn)定，為下個觸發(fā)脈沖的來到作好準(zhǔn)備。 波形圖下圖三、用MultisimIO電路仿真1. 當(dāng)滑動變阻器調(diào)為0%時，如下圖2.當(dāng)滑動變阻器調(diào)為40%時，如下圖3.當(dāng)滑動變阻器調(diào)為90%時，如下圖2.3三角波的產(chǎn)生ll JRC積分電路是一種應(yīng)用比較廣泛的模擬信號運(yùn)算電路。在自動控制系統(tǒng)中，常用積分電路作為調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)。此外，RC積分電路還可以用于延時、定時以及各種波形的產(chǎn)生或變換。由555定時器組成的多諧振蕩器輸出的方波經(jīng) C4耦合輸出，如圖2.6所示為RC積分電路，再經(jīng)R與C積分，構(gòu)成接近三角波。其基 本原理是電容的充放電原理。1當(dāng)滑動變阻器調(diào)為0%時，如下圖2. 當(dāng)滑動變阻器調(diào)為40%時，如

18、下圖3. 當(dāng)滑動變阻器調(diào)為90%時，如下圖2.4正弦波的產(chǎn)生原理：采用低通濾波的方法將三角波變換為正弦波。四、Protel制圖及PCB板的制作和電路的安裝（一）、繪制函數(shù)信號發(fā)生器原理圖如下圖:（二）、PCB板的設(shè)計過程1、建立PCB文件2、設(shè)置電路板參數(shù)3、規(guī)劃電路板4、加載網(wǎng)絡(luò)表及元器件5、元器件布局6、布線如下圖:（三）實物PCB板的制作步驟1、下料2、絲網(wǎng)漏印3、腐蝕4、去除印料5、孔加工6、絲印標(biāo)記7、涂阻焊劑8成品（四）選取元器件并安裝到PCB板上1、把555集成塊插入PCB板，注意方向，然后焊接好。2、注意直流源的正負(fù)及接地端。3、分別把各電阻，電容放入所定位置，注意電容的極性，

19、然后焊接好。安裝完元件后得到的電路板實物圖如下圖（a） （b）所示：圖（a）圖（b）五、電路的實驗結(jié)果及分析六、實驗總結(jié)結(jié)論（用四號黑體）結(jié)論”兩個字不動，只是在此寫結(jié)論的內(nèi)容。結(jié)論是課程設(shè)計的總結(jié)，是整篇論文（設(shè)計）的歸宿。要求精煉、準(zhǔn)確地概述 全文的主要觀點(diǎn)：或自己贊成的觀點(diǎn)、或自己反對的觀點(diǎn)、或自己的創(chuàng)造性工作 與新的見解、或進(jìn)一步提出需要討論的問題和建議等。儀器儀表清單七、參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)按照下面的格式寫，一定要標(biāo)出在正文中的位置。按正文中出現(xiàn)的順序列出直接引用的 主要參考文獻(xiàn)。課程設(shè)計的撰寫應(yīng)本著嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度，凡有引用他人成果之處，均應(yīng)按引文出現(xiàn)的先后順序列于參考文獻(xiàn)中。即列出正文中以標(biāo)注形式引用或參考的有關(guān)著作和論文。一篇論著在論文中多處引用時，在參考文獻(xiàn)中應(yīng)將序號歸并到 一起集中列出。除特殊專業(yè)的課程設(shè)計外，至少三篇外文文獻(xiàn)。1 毛峽，丁玉寬.圖像的情感特征分析及其和諧感評價J.電子學(xué)