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1、课程设计任务书学生姓名： 专业班级：电子科学与技术13班指导教师： 工作单位： 信息工程学院 题 目: 函数发生器的设计 初始条件： 可选元件：双运放A741两只，双三极管3DG130两对，电阻、电位器、电容若干，直流电源Vcc= +12V，VEE= -12V，或自备元器件。可用仪器：示波器，万用表，直流稳压源，毫伏表要求完成的主要任务: （1）设计任务根据已知条件，完成对方波三角波正弦波发生器的设计、装配与调试。（2）设计要求 频率范围10100Hz，100 Hz1KHz，1 KHz10 KHz；正弦波Upp3V，幅度连续可调，线性失真小。三角波Upp5V，幅度连续可调，线性失真小。方波Up
2、p14V，幅度连续可调，线性失真小。 选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。计算电路元件参数与元件选择、并画出总体电路原理图，阐述基本原理。（选做：用PSPICE或EWB软件完成仿真） 安装调试并按规定格式写出课程设计报告书。时间安排：1、 2010 年1月18日分班集中，布置课程设计任务、选题；讲解课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求；课设答疑事项。2、 2010年1月18日 至2010年1月21日完成资料查阅、设计、制作与调试；完成课程设计报告撰写。3、 2010 年1月22日提交课程设计报告，进行课程设计验收和答辩。指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日I
3、第 16 页2019-10-25塔里木大学模拟电子技术基础课程设计说明书目录摘 要I1 绪 论.12 设计任务及要求22.1设计任务.22.2设计要求.23 函数信号发生器设计方案论证.33.1函数发生器的应用意义.33.2函数信号发生器的要求及技术指标.33.3设计方案论证.33.4总体设计方案框图及分析.44 函数信号发生器各单元电路设计.54.1方波产生的电路图及元件参数的确定.54.2方波和三角波转换的电路图及元件参数的确定.54.3正弦波产生电路及元件参数的确定.74.4系统电路的集成.85 电路模拟及结果分析.95.1用Multisim模拟电路.95.2结果分析106 电路的安装与
4、调试.116.1方波三角波电路的安装与调试.116.2三角波正弦波转换电路的安装与调试116.3总电路的安装与调试116.4调试中遇到问题及解决的方法127 课程设计心得体会.13参考文献.14附录I 元件清单.15附录II 整体电路图.16摘 要 信号发生器广泛应用于电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域。采用集成运放和分立元件相结合的方式，利用迟滞比较器电路产生方波信号，以及充分利用差分电路进行电路转换，从而设计出一个能变换出三角波、正弦波、方波的简易信号发生器。通过对电路分析，确定了元器件的参数，并利用Multisim软件仿真电路的理想输出结果，克服了设
5、计低频信号发生器电路方面存在的技术难题，使得设计的低频信号发生器结构简单，实现方便。该设计可产生频率段分别在10100Hz、1001KHz、1K10KHz的各波形输出，并已应用于实验操作。 关键词：函数信号发生器，方波信号，电路仿真，迟滞比较器绪 论 函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，使用的器件可以是分立器件也可以是集成电路。为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术，本课题采用有集成运算放大器与晶体差分放大器共同组成的方波三角波正弦波函数发生器的设计方法。具体方法是由比较器和积分器组成方波三角
6、波产生电路，比较器输出的方波经积分器得到三角波，三角波到正弦波的变换电路主要由差分放大器来完成。差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强等优点。特别是作为直流放大器时，可以有效地抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性。 现代社会的电子科技技术日新月异，这就要求我们有独立思考、理论联系实际、勇于创新的能力。此次模电课程设计为我们提供了良好的实践平台，也为我们走向社会奠定了良好的基础。通过此次设计，我们能将理论知识很好的应用于实践，不仅巩固了书本上的理论知识，而且锻炼了我们独立查阅资料、设计电路、焊接电路板、独立思考的能力
7、。希望自己能够充分利用此次机会，更加深刻的了解课本上的知识以及培养自己的动手能力。 设计任务及要求.2.1设计任务 （1）设计并制作能产生方波、三角波及正弦波等多种波形信号输出的波形发生器；（2）设计、组装并调试电路。.2.2设计要求（1）输出的各种波形工作频率范围 10100Hz，1001KHz，1KHz10KHz ;正弦波Upp3V，幅度连续可调，线性失真小;三角波Upp5V，幅度连续可调，线性失真小;方波Upp14V，幅度连续可调，线性失真小;（2）选择电路方案，完成对确定方案电路的设计;计算电路元件参数与元件选择、并画出总体电路原理图，阐述基本原理;（3）安装调试并按规定格式写出课程设
8、计报告书。低频信号发生器设计方案论证.3.1函数发生器的应用意义 函数发生器作为一种常用的信号源,是现代测试领域内应用最为广泛的通用仪器之一。在研制、生产、测试和维修各种电子元件、部件以及整机设备时，都学要有信号源，由它产生不同频率不同波形的电压、电流信号并加到被测器件或设备上，用其他仪器观察、测量被测仪器的输出响应，以分析确定它们的性能参数。信号发生器是电子测量领域中最基本、应用最广泛的一类电子仪器。它可以产生多种波形信号,如正弦波,三角波,方波等,因而广泛用于通信、雷达、导航、宇航等领域。.3.2函数信号发生器的要求及技术指标.3.2.1 要求 现设计并制作能产生方波、三角波及正弦波等多种
9、波形输出的信号发生器。.3.2.2 技术指标(1)输出的各种波形工作频率范围为10100Hz，1001KHz， 1KHz10KHz 。(2)正弦波峰峰值3V，幅度连续可调，线性失真小。(3)三角波峰峰值5V，幅度连续可调，线性失真小。(4)方波峰峰值14V，幅度连续可调，线性失真小。 .3.3 设计方案论证(1)积分器可以将方波转换成三角波; 比较器可以将三角波转换成方波，因此将两者串联起来后，构成闭合回路，就可以产生三角波和方波。(2)三角波经低通滤波器滤波后就可得到正弦信号，改变积分器的时间常数就可以得到正弦波。.3.4 总体设计方案框图及分析 (1)方波和三角波的产生 方波三角波正弦波信
10、号发生器电路有运算放大器及分立元件构成，其结构如图1所示。他利用比较器产生方波输出，方波通过积分产生三角波输出， 三角波通过差分放大电路产生正弦波输出。 (2)利用差分放大电路实现三角波正弦波的变换波形变换原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性，波形变换过程如图2所示。由图2可以看出，传输特性曲线越对称，线性区域越窄越好；三角波的幅度Uim应正好使晶体接近饱和区域或者截至区域。 函数信号发生器各单元电路设计.4.1 方波产生的电路图及元件参数的确定.4.1.2 方波产生的电路 图3 方波产生电路图.4.1.2 元件参数的确定 图3中U1构成同相输入迟滞比较器电路，用于产生输出方波。负反馈Rp
11、5具有调频作用，可用于调节方波的频率。为了拓宽输出方波的频率范围故Rp5=50k，C1、C5为滤波电容，可选为0.1uF，其他电阻的阻值应根据方波三角波转化来确定.4.2 方波和三角波转换的电路图及元件参数的确定.4.2.1 方波和三角波转换的电路图 图4 方波三角波转换的电路图.4.2.2元件参数的确定(1) 图4中U1构成同相输入迟滞比较器电路，用于产生输出方波。负反馈Rp5具有调频作用，可用于调节方波的频率。运算放大器U2与电阻Rp2及电容构成积分电路，用于将U1电路输出的方波作为输入，产生输出三角波。(2) 图中R6在调整方波三角波的输出频率时，不会影响输出波形的幅度。若要求频率较宽，
12、可以调节Rp5 (负反馈中的Rp5就有调频作用)，也可以靠 更换C2、C3、C4来改变频率。(3)方波部分与三角波部分的参数确定如下：根据性能指标可知，由可见，f与C成反比，若要得到10100 Hz输出，C=1F若要得到1001KHz输出，C3=0.1uF；若要得到1K10KHz输出，C4=0.01uF。此时，R4+Rp2=7575，若取R4=51，则Rp2=2.4 或者Rp2=699 ，因为Rp2=100时，根据输出的三角形幅值5 V和输出的方波幅值14 V，若有：R2(R3+Rp1)14=5R2(R3+Rp1)=514时，R2=10 ，则有 Rp1=50，R3=20。根据方波的上升时间为2 ms，可以选择74141型号的运放。由此可得
