模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)-函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì).doc

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1、1電子信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)（模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)）題目學(xué)生姓名學(xué)號(hào)專業(yè)名稱指導(dǎo)教師2008年12月2目錄1、摘要32、前言33、任務(wù)設(shè)計(jì)書34、設(shè)計(jì)方案比較45、電路原理56、調(diào)試57、結(jié)論68、參考文獻(xiàn)63函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)1、摘要：需要產(chǎn)生各種波形，矩形波，正弦波，三角波，要求頻率范圍10HZ100HZ，100HZ1KHZ，1KHZ10KHZ都能達(dá)到。產(chǎn)生的方法主要利用運(yùn)算放大器或?qū)Ｓ玫哪M集成電路，配以少量的外接元件可以構(gòu)成各種類型的信號(hào)發(fā)生器。關(guān)鍵詞：運(yùn)算放大器；振蕩；波形；調(diào)試2、前言：在一些模擬電子電路中，常常需要各種波形的信號(hào)，如正弦波、三角波、方波等，作為測(cè)試信號(hào)或控制信號(hào)，為了

2、使所采集的信號(hào)能夠用于測(cè)量、控制、驅(qū)動(dòng)負(fù)載等，常常需要將信號(hào)進(jìn)行變換設(shè)計(jì)一個(gè)能發(fā)生三種常見波形的電路，是以模擬電子技術(shù)為基礎(chǔ)的一門綜合課程設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器主要運(yùn)用了波形的產(chǎn)生的條件和信號(hào)的轉(zhuǎn)換的相關(guān)知識(shí)，比較典型的波形產(chǎn)生電路如RC文氏電橋振蕩器等，以及典型的波形轉(zhuǎn)換電路如遲滯比較器（正弦波方波）、積分器（方波三角波）以及比較器（方波）、積分器（三角波）、差分放大（正弦波）構(gòu)成的組合電路，這次設(shè)計(jì)只是初步了解波形的產(chǎn)生過程和波形之間的轉(zhuǎn)換，并沒有做深入的研究。下面主要針對(duì)這兩種電路進(jìn)行分析，選擇搭建電路。3、設(shè)計(jì)任務(wù)書：設(shè)計(jì)任務(wù)與要求：1）正弦波三角波方波發(fā)生器2）安排調(diào)試測(cè)量試驗(yàn)結(jié)

3、果3）寫出完整的設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)調(diào)試總結(jié)報(bào)告技術(shù)指標(biāo)：1）頻率范圍10HZ100HZ，100HZ1KHZ，1KHZ10KHZ2）頻率控制方式：通過改變RC時(shí)間常數(shù)手控信號(hào)頻率3）輸出電壓正弦波峰峰值3V，連續(xù)可調(diào)三角波峰峰值5V，連續(xù)可調(diào)方波峰峰值14V，連續(xù)可調(diào)4）波形特征正弦波諧波失真小于3%三角波非線性失真小于1%方波上升時(shí)間小于2us5）擴(kuò)展部分功率輸出矩形波波形占空比50%95%連續(xù)可調(diào)鋸齒波斜率連續(xù)可調(diào)44、設(shè)計(jì)方案比較：方案一：V4V7C20.033uR15312D1100KR12312D20V7V7R110KU33274615+-V+V-OUTOS1OS2V7R7100kV2-12V

4、dcR916KU13274615+-V+V-OUTOS1OS2R610KD5C30.033uR115.1kV4U23274615+-V+V-OUTOS1OS2100KR1431200R325R13100MEG0V112Vdc0R5100kVV40D4V4C110uR105.1KRC橋式正弦波振蕩器遲滯比較器積分器方案二：差分放大器s1s2+12v10kU23274615+-V+V-OUTOS1OS2-12v20k10010u20ku5.1k2k+12v6.8k470uU13274615+-V+V-OUTOS1OS20.1uv+1220k100-12v47K-12v47Ku470u10k10k2

5、k6.8k8k1us470u100K比較器積分器產(chǎn)生正弦波產(chǎn)生方波產(chǎn)生三角波調(diào)頻調(diào)幅產(chǎn)生方波產(chǎn)生三角波產(chǎn)生正弦波55、電路原理：下面對(duì)以上兩方案進(jìn)行分析，并得出所要選擇的方案：方案一：本方案的電路圖由RC文氏電橋振蕩器、遲滯比較器、積分器三部分組成。在之前的實(shí)驗(yàn)課上，我們做過“波形產(chǎn)生電路”中“RC文氏電橋振蕩器”這個(gè)實(shí)驗(yàn)，而在本實(shí)驗(yàn)之后有一個(gè)“方波三角波產(chǎn)生器”實(shí)驗(yàn)，所以很自然想到將兩個(gè)電路合二為一，于是便得到如上圖一的電路。本方案的思想為：首先由RC文氏電橋振蕩器產(chǎn)生正弦波，然后通過遲滯器變換成方波，最后再經(jīng)由積分器變換獲得三角波輸出；其中由三個(gè)100K的滑動(dòng)變阻器構(gòu)成本電路的可調(diào)部分，分

6、別為上圖中的R12（調(diào)節(jié)正弦波的幅值），R14及R15（調(diào)節(jié)方波及三角波的幅值與頻率），經(jīng)由PsPice模擬，對(duì)課本上幾處阻值進(jìn)行了改動(dòng)，主要是R13，通過模擬發(fā)現(xiàn)此處阻值過小則會(huì)導(dǎo)致后面的方波與三角波的波形不穩(wěn)定，發(fā)現(xiàn)將其阻值取到92K左右時(shí)，輸出波形非常穩(wěn)定，所以在電路的實(shí)際搭接中，將R13取為100K。本方案優(yōu)點(diǎn)：組成簡(jiǎn)便；所需元器件數(shù)量少；便于調(diào)試；本方案主要由運(yùn)算放大器組成，所以輸出波形非常穩(wěn)定。本方案缺點(diǎn)：這個(gè)方案最大的敗筆在于正弦波的頻率不可調(diào)，正如張老師說的，在選頻網(wǎng)絡(luò)處若有一個(gè)可調(diào)電阻，這個(gè)電路就基本上沒什么瑕疵，只需要合理調(diào)節(jié)電阻的阻值便可。方案二：本方案的電路圖由遲滯比較

7、器、積分器、差分放大器三部分組成。在本次的課程設(shè)計(jì)中，最初我選用的便是方案二，怎么說呢，方案二從理論上來講要比方案一要好：調(diào)節(jié)相應(yīng)的電位器以調(diào)整方波三角波的輸出頻率時(shí)，對(duì)輸出波形的幅度影響不大，并且輸出頻率范圍較寬，可以通過改變電容實(shí)現(xiàn)頻率范圍，同時(shí)亦可以實(shí)現(xiàn)幅度微調(diào)，且不會(huì)影響方波三角波的頻率，然后再利用差分對(duì)管的飽和與截止特性進(jìn)行變換。但是在實(shí)際操作過程中，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)由于采用了過多的三極管（用于差分放大及構(gòu)成恒流源）、電容（主要有兩方面的作用，隔直電容及濾波電容），并且由于沒有加穩(wěn)壓管，不穩(wěn)定因素較多，結(jié)果導(dǎo)致輸出波形不太理想。本方案優(yōu)點(diǎn)：相較于方案一，本方案在各個(gè)指標(biāo)的可調(diào)節(jié)性上要相對(duì)好

8、一些。本方案缺點(diǎn)：不易調(diào)節(jié)，方波幅值調(diào)節(jié)范圍不大。經(jīng)過以上分析及實(shí)際操作，最終采用的是方案一。66.調(diào)試及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)1、輸出波形及實(shí)物電路：正弦波波形：方波波形：三角波波形：實(shí)物電路圖：2、測(cè)量的數(shù)據(jù)：波類型選用電容頻率可調(diào)范圍輸出電壓最大峰峰值正弦波200pF9.7kHZ（不可調(diào)）4.3v0.033uF1.2KHZ（不可調(diào)）3.0v方波0.1uF2HZ366HZ14v三角波0.1uF144HZ1.67KHZ4.8v3、實(shí)驗(yàn)過程產(chǎn)生的問題及解決方法：本次課程設(shè)計(jì)我依靠的核心是通過PsPice的模擬分析得出各處電阻的最佳值，首先在PsPice上模擬出波形及所需達(dá)到的各項(xiàng)指標(biāo)，最后一步才是到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)

9、行電路的搭接，在采用方案二時(shí)出了不少問題，通過更換三極管和電容，及不但的檢查電路，最后波形還是基本出現(xiàn)了，只是仍然不太理想，換用方案一后，7十分順利，只是因?yàn)闆]有連調(diào)電阻，正弦波的頻率依然不可調(diào)節(jié)，對(duì)此感到非常的遺憾。7、結(jié)論：該方案能夠順利產(chǎn)生正弦波、方波、三角波，并能夠達(dá)到部分指標(biāo)要求，不過正弦波的頻率不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)可調(diào)。本次的課程設(shè)計(jì)由于是安排在學(xué)期末，所以一直都有些慌亂的感覺，導(dǎo)致許多不足之處都馬馬虎虎的放過去了，但回顧整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程，仍然學(xué)會(huì)了很多東西，加強(qiáng)了獨(dú)立分析并解決問題的能力，也加深了對(duì)于一些電路原理的理解。8、參考文獻(xiàn)：1、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）主編：華成英童詩白高等教育出版社2、電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)（第二版）主編：陳大欽高等教育出版社