簡易波形發(fā)生器設(shè)計報告

1、電子信息工程學(xué)院硬件課程設(shè)計實驗室課程設(shè)計報告題 目：波形發(fā)生器設(shè)計年 級：13級專 業(yè)：電子信息工程學(xué)院學(xué) 號：201321111126學(xué)生姓名：覃鳳素指導(dǎo)教師： 羅偉華2015年11月12日課程設(shè)計報告書波形發(fā)生器設(shè)計波形發(fā)生器亦稱函數(shù)發(fā)生器，作為實驗信號源，是現(xiàn)今各種電子電路實驗設(shè)計應(yīng)用中必不可少的儀器設(shè)備之一。波形發(fā)生器一般是指能自動產(chǎn)生方波、三角波、正弦波等電壓波形的電路。產(chǎn)生方波、三角波、正弦波的方案有多種，如先產(chǎn)生正弦波，再通過運算電路將正弦波轉(zhuǎn)化為方波，經(jīng)過積分電路將其轉(zhuǎn)化為三角波，或者是先產(chǎn)生方波-三角波，再將三角波變?yōu)檎也?。本課程所設(shè)計電路采用第二種方法，利用集成運放構(gòu)成

2、的比較器和電容的充放電，實現(xiàn)集成運放的周期性翻轉(zhuǎn)，從而在輸出端產(chǎn)生一個方波。再經(jīng)過積分電路產(chǎn)生三角波，最后通過正弦波轉(zhuǎn)換電路形成正弦波。一、設(shè)計要求：（1） 設(shè)計一套函數(shù)信號發(fā)生器，能自動產(chǎn)生方波、三角波、正弦波等電壓波形；（2） 輸出信號的頻率要求可調(diào)；（3） 根據(jù)性能指標(biāo)，計算元件參數(shù)，選好元件，設(shè)計電路并畫出電路圖；（4） 在面包板上搭出電路，最后在電路板上焊出來；（5） 測出靜態(tài)工作點并記錄；（6） 給出分析過程、電路圖和記錄的波形。擴展部分：（1）產(chǎn)生一組鋸齒波，頻率范圍為10Hz100Hz，；（2）將方波三角波發(fā)生器電路改成矩形波鋸齒波發(fā)生器，給出設(shè)計電路，并記錄波形。二、技術(shù)指標(biāo)

3、（1） 頻率范圍：100Hz1kHz,1kHz10kHz；（2） 輸出電壓：方波，三角波，正弦波；（3） 波形特性：方波 (1kHz，最大輸出時)，三角波，正弦波y0時，A1輸出為正；當(dāng)0時，A1輸出為負。2.方波三角波發(fā)生電路：三角波電路波形可以通過積分電路實現(xiàn)，把方波電壓作為積分電路的輸入，在積分運算電路的輸出就得到了三角波。在方波-三角波發(fā)生電路中，以A2（ua741）作為反向積分器，當(dāng)A1輸出的Vo1為正時，積分運算電路的輸出電壓Vo2將線性下降，當(dāng)A1輸出的Vo1為負時，Vo2將線性上升.利用疊加定理可得： 積分器的輸出為時， 時，3.三角波正弦波發(fā)生電路由比較器和積分器組成方波三角

4、波產(chǎn)生電路，比較器輸出的方波經(jīng)積分器得到三角波，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。4.總的電路圖五、參數(shù)計算方波-三角波的頻率：三角波的幅度： 方波三角波的頻率：取=10K，=20K，=47K。平衡電阻 10K 。當(dāng)100Hz=f=1kHz時，取=0.1uF，=5.1K，=100K。當(dāng)1kHz=f=10kHz時，=0.01uF。三角波正弦波的參數(shù)選擇原則是：隔直電容、要取得較大，因為輸

5、出頻率很低，取為470uF，濾波電容的取值為1uF。=100與=100并聯(lián)，以減小差分放大器的線性區(qū)。六、安裝調(diào)試1.由于比較器A1與A2組成正反饋閉環(huán)電路，同時輸出方波與三角波，故這兩個單元電路可以同時安裝。2.在面包板上和最后焊在電路板上時注意芯片以及三極管的各引腳的接線；3.按圖接電源線，注意直流源的正負極和接地端；4.電位器可調(diào)整方波三角波的的輸出幅度，即峰峰值。在用電位器調(diào)整方波三角波的輸出頻率時，一般不會影響輸出波形的幅度；5觀察示波器，各指標(biāo)達到要求后進行下個部分的安裝；6.在三角波正弦波發(fā)生電路部分，給定輸入的三角波橫為6V，在其它條件不變的情況下，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電容用104時，輸出的

6、正弦波有明顯的失真，于是我們將電容改用105，再調(diào)整電位器和，使得正弦波的失真最小，波形呈現(xiàn)比較好的狀態(tài)。實驗輸出的波形如下：（1）100Hz到1KHz f=184.55Hz，T=5.480ms 方波=5.00V*4.3=21.5V三角波f=184.95HzT=2.50ms*2.1=5.5ms 三角波=1.00V*6.0=6.00Vf=184.95HzT=2.5ms*2.1=5.5ms正弦波=0.2V*6.4=1.28Vf=153.85Hz T=2.5*2.6=6.5ms(2)1KHz到10KHz方波=5.00V*4.5=22.5V三角波f=1.519KHzT=500us*1.4=700us三

7、角波=2.00V*3=6.00V三角波f=1.519HzT=500us*1.4=700us正弦波=200mV*2.6=0.512V三角波f=1.519KHzT=500us*2.5=1250us擴展部分：鋸齒波=2.00V*3.0=6.0Vf=23.1318HzT=25.0ms*1.6=40ms矩形波=5.00V*4.4=22.0Vf=23.1318HzT=25.0ms*1.7=42.5ms七、小結(jié)本次課程設(shè)計在老師的帶領(lǐng)下使我學(xué)會了好多知識，也提高了我的動手能力。在初次看到任務(wù)書的時候我頭很大，因為我不知從何下手，只能硬著頭皮來。好在有老師和同學(xué)們的熱心指導(dǎo)，我把模電書本拿來重新翻看，復(fù)習(xí)其中

8、的知識點，對模電的認識有了新的認識。在這次課程設(shè)計中，我主要的工作是搭面包板和對電路的調(diào)試。搭面包板的時候因為對ua741的引腳功能不了解，不知道要怎么接電阻，就請教了同學(xué)，很快就弄清楚了。搭好的時候波形卻沒有出來，經(jīng)過反復(fù)查看也看出哪里有問題，只好再搭。后來才知道原來是電源沒接好。經(jīng)過多次搭建以及和伙伴的調(diào)試，波形出來了，要求也達到了，就是正弦波有些微的失真。于是我們進入下一個環(huán)節(jié)焊電路板。電路板是小伙伴負責(zé)焊的，我在旁邊看她有沒有哪里沒焊好。對焊電路，我認為一定要記得哪個器件對應(yīng)電路圖上的哪個器件以及電路板上該接在一起的不該接在一起的要清清楚楚才行，否則焊好的時候會搞不清楚自己該從哪里下手

9、調(diào)整。我們先把方波三角波部分焊出來了。焊好以后就接電源，輸出波形，通過調(diào)整電位器，以及檢查電路更換電阻，最終波形都達到了要求。然后就是焊最后一部分的電路。我們焊好以后接通電源，把三角波調(diào)到峰峰值為6V，當(dāng)用104的時候（100Hz1KHz）波形的失真能調(diào)到很小，但用103的時候（1KHz10KHz）就不行了，于是我們經(jīng)過分析，把換成了105，發(fā)現(xiàn)正弦波的失真情況好多了，而電容C1改用104的時候正弦波的失真也很小。真是太好了。做完這些，我們開始測靜態(tài)工作點。最后，還有時間，經(jīng)過查閱資料，我在電位器的兩邊并了一個二極管，通過調(diào)整電位器把矩形波和鋸齒波做了出來。但是鋸齒波的峰峰值怎么都調(diào)不到8V。要想把鋸齒波的峰峰值調(diào)到8V，就要重新計算各個電阻的取值以及電位器的取用。我們最終沒能達到這個要求。從課本的理論知識到親身動手的過程一開始很難，但后來就感到慢慢的有趣了。我懂得了理論知識的重要性，在實際操作中也學(xué)到了要自己把問題解決，實在自己搞不定就多問問老師和同學(xué)。感