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1、模拟电子技术课程设计第 一 部 分任务书模拟电子技术课程设计指导书课题：函数发生器的设计一个电子产品的设计、制作过程所涉及的知识面很广；加上电子技术的发展异常迅速，新的电子器件的功能在不断提升，新的设计方法不断发展，新的工艺手段层出不穷，它们对传统的设计、制作方法提出了新的挑战。但对于初次涉足电子产品的设计、制作来说，了解并实践一下电子产品的设计、制作的基本过程是很有必要的。由于所涉及的知识面很广，相应的具体内容请参考本文中提示的模拟电子技术基础实验与课程设计、电子技术实验等书的有关章节。一、函数发生器的简介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
2、。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 (如低频信号函数发生器S101全部采用晶体管)，也可以采用集成电路(如单片函数发生器模块8038)。为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术，本课题采用由集成运算放大器与晶体管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。产生正弦波、方波、三角波的方案有多种，如首先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可以首先产生三角波方波，再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波等等。本课题采用先产生方波三角波，再将三角波变换成正弦波的电路设计方法，一、函数发生器的工作原理本课题中
3、函数发生器电路组成框图如下所示：由比较器和积分器组成方波三角波产生电路，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。二、设计目的1掌握电子系统的一般设计方法2掌握模拟IC器件的应用3培养综合应用所学知识来指导实践的能力三、设计要求及技术指标1设计、组装、调试函数发生器2输出波形：正弦波、方波、三角波； 3频率范围 ：在1010000Hz范围内可调 ；4输出电压
4、：方波U24V，三角波U8V，正弦波U1V；四、设计所用仪器及器件1直流稳压电源2双踪示波器3万用表4运放7415电阻、电容若干6三极管7面包板五、日程安排1布置任务、查阅资料，方案设计（一天）根据设计要求，查阅参考资料，进行方案设计及可行性论证，确定设计方案，画出详细的原理图。2上机在EDB（或EDA）对设计电路进行模拟仿真调试、画电路原理接线图 （半天）要求在虚拟仪器上观测到正确的波形并达到规定的技术指标。3电路的装配及调试（两天半）在面包板上对电路进行装配调试，使其全面达到规定的技术指标，最终通过验收。4总结报告 （一天）六、课程设计报告内容：总结设计过程，写出设计报告，设计报告具体内容
5、要求如下：1课程设计的目和设计的任务2课程设计的要求及技术指标3总方案的确定并画出原理框图。4各组成单元电路设计，及电路的原理、工作特性(结合设计图写) 5总原理图，工作原理、工作特性（结合框图及电路图讲解）。6电路安装、调试步骤及方法，调试中遇到的问题，及分析解决方法。7实验结果分析，改进意见及收获。8体会。七、电子电路设计的一般方法：1仔细分析产品的功能要求，利用互连网、图书、杂志查阅资料，从中提取相关和最有价值的信息、方法。（1）设计总体方案。（2）设计单元电路、选择元器件、根据需要调整总体方案（3）计算电路（元件）参数。（4）绘制总体电路初稿（5）上机在EDB（或EDA）电路实验仿真。
6、（6）绘制总体电路。2明确电路图设计的基本要求进行电路设计。并上机在EDB（或EDA）上进行电路实验仿真，电路图设计已有不少的计算机辅助设计软件，利用这些软件可显著减轻了人工绘图的压力，电路实验仿真大大减少人工重复劳动，并可帮助工程技术人员调整电路的整体布局，减少电路不同部分的相互干扰等等。3掌握常用元器件的识别和测试。电子元器件种类繁多，并且不断有新的功能、性能更好的元器件出现。需要通过互连网、图书、杂志查阅它们的识别和测试方法。对于常用元器件，不少手册有所介绍。4、熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法。通过排除电路故障，提高电路性能的过程，巩固理论知识,提高解决实际问题的能力。5、独立书写
7、课程设计报告。 第 二 部 分课程设计报告目 录1设计的目的及任务（1）1.1 课程设计的目的（1）1.2 课程设计的任务与要求（1）1.3 课程设计的技术指标（1）2 电路设计总方案及原理框图（1） 2.1 电路设计原理框图 （1） 2.2 电路设计方案设计 （1）3 各部分电路设计（2）3.1 方波发生电路的工作原理（2）3.2 方波-三角波转换电路的工作原理（3）3.3 三角波-正弦波转换电路的工作原理（4） 3.4电路的参数选择及计算（5）3.5 总电路图 （6）4电路的安装与调试 （7 ）4.1 方波-三角波发生电路的安装与调试（7 ）4.2 三角波-正弦波转换电路的安装与调试 (7
8、)4.3 总电路的安装与调试 （7）4.4 电路安装与调试中遇到的问题及分析解决方法 （7）5电路的实验结果 （7 ）5.1 方波-三角波发生电路的实验结果（7 ）5.2 三角波-正弦波转换电路的实验结果（7 ）5.3 实测电路波形、误差分析及改进方法 （8 ）设计总结 （9 ）仪器仪表明细清单 （10 ）参考文献（11 ） 一、设计的目的及任务（一）课程设计的目的1、掌握电子系统的一般设计方法2、掌握模拟IC器件的应用3、培养综合应用所学知识来指导实践的能力（二）课程设计的任务和要求1、设计、组装、调试函数信号发生器（三）课程设计的技术指标1、输出：方波、三角波、正弦波2、频率范围：1100
9、00Hz3、输出电压：方波Up-p24V,三角波Up-p=8V,正弦波Up-p1V二、电路设计总方案及原理框图（一）电路设计原理框图 图2.1 原理框图 （二）电路设计方案设计 函数信号发生器能产生正弦波、方波、三角波等信号波形。其电路中可以使用的元器件可以是分立器件，也可以用相应的芯片来设计。这次的课程设计，使用的是以下这种方法来设计函数信号发生器：先由电压比较器产生方波，通过积分电路将方波转换为三角波，利用差分放大电路得到正弦波。三、各部分电路设计（一）方波发生电路的工作原理图3.1 方波发生电路 方波发生电路由滞回比较器和RC电路组成。设某一时刻输出电压uo=+Uz，则同相输入端电位up
10、=+UT。uo通过R3对电容C正向充电。反相输入端电位uN随时间t增长而逐渐升高，当t趋近于无穷时，uN趋于+UT；但是，一旦uN=+UT，再稍增大，uo就从+UZ跃变为-UZ，与此同时up从+UT跃变为-UT。随后，uo又通过R3对电容C反向充电，即放电。反向输入端电位uN随时间t增长而逐渐降低，当t趋近于无穷时，uN趋于-UZ；但是，一旦uN=-UT，再稍减小，uo就从-UZ跃变为+UZ，与此同时up从-UT跃变为+UT，电容又开始正向充电。上述过程周而复始，电路产生了自激震荡,即产生了方波。 （二）方波-三角波转换电路的工作原理 图3.2 方波-三角波转换电路对于虚线左边部分：UT=R2
11、Uo2m/（R3+Rp1）=R2Vcc/（R3+Rp1）对于虚线右边部分:(Uo1U2-)(R4+Rp2)=ic2,(1C2)ic2 dt=U2U2,将ic2表达式代入此积分中，且 U2-=U2+=0，当U1=+VCC时，U2=-VCC t（R4+Rp2）C1；当U1=VEE时，U2=VEE t（R4+Rp2）C1。可见，当积分器的输入为方波时，输出是一个上升速率与下降速率相等的三角波。三角波的幅值为U2m=R2Vcc（R3+Rp1），方波-三角波的频率为f=（R3+Rp1）/4R2C2（R4+Rp2）。 （三）三角波-正弦波转换电路的工作原理图3.3 方波三角波波形 图3.4 三角波-正弦波
12、转换电路 利用差分对三极管变换电路的原理，波形转换的原理是利用差分对管的饱和与截止特性进行变换图3.5 三角波-正弦波转换的工作原理（四）电路的参数选择及计算1、因为方波的幅度接近电源电压，所以取电源电压+Vcc=+12V，VEE=12V。 2、比较器A1与积分器A2的元件参数计算如下：由公式 R2/（R3+Rp1）=Uo2m/Vcc=4/12=1/3，取R2=10Kohm，R3=20Kohm，Rp1=47Kohm，R1=R2|（R3+Rp1）10Kohm。由输出频率表达式可得 R4+Rp2=（R3+Rp1）/（4R2C2f），当1Hzf10Hz时，取C2=10uF，R4=5.1K,Rp2=100K；当10Hzf100Hz时，取C2=1uF；当100Hzf1000Hz时，取C2=0.1uF；当1000Hzf10000Hz时，取C2=0.01uF；后三种情况R4和Rp2值不变。取平衡电阻R5=10K。
