《电子技术基础(模拟部分)课程设计函数发生器》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子技术基础(模拟部分)课程设计函数发生器（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、装订线吉林建工学院城建学院电气信息工程系课程设计论文纸 目录第1章前言2第2章函数发生器总体方案及原理框图32.1 电路设计原理框图32.2 函数发生器设计总方案3第3章各单元电路设计、参数计算及器件选择43.1 产生方波三角波正弦波的电路工作原理43.1.1 方波发生电路的工作原理43.1.2 方波三角波转换电路的工作原理43.1.3 三角波正弦波转换电路的工作原理53.2 电路的参数选择及计算63.2.1 方波三角波部分63.2.2 三角波正弦波部分73.3 总电路图8第4章电路波形仿真与数据分析94.1 仿真波形图94.2 数据分析11第5章电路的安装与测试125.1 电路的调试125.
2、1.1 通电前的检查125.1.2 调试方法与原则125.1.3 调试中注意的事项135.2 方波三角波发生电路的安装与调试145.2.1 安装方波三角波发生电路145.2.2 调试方波三角波发生电路145.3 三角波正弦波发生电路的安装与调试145.3.1 安装三角波正弦波发生电路145.3.2 调试三角波正弦波发生电路145.4 总电路的安装与调试145.5 调试中遇到的故障及诊断方法155.5.1 故障的产生原因155.5.2 故障的诊断办法15第6章电路的实验结果17参考文献18结束语.19附录I元器件清单21附录 整体电路图21第1章 前言函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、
3、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 (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。函数发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。现在我们通过对函数发生器的原理以及结构设计一个能够变换出三角波、正弦波、方波的简易发生器。我们通过对电路的分析，参数的确定选择出一种最合适本课题的方案。在达到课题要求的前提下保证最经济、最方便、最
4、优化的设计策略。按照设计的方案选择具体的元件，运用仿真软件对事物进行调试，观察效果是否与课题要求的性能指标作对比。最后分析出现误差的原因以及影响因素。第2章 函数发生器总体方案及原理框图2.1 电路设计原理框图图2-1设计院路组成框图2.2 函数发生器设计总方案产生正弦波、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，函数发生器电路组成框图如上所示。由比较器和积分器组成方波三角波产生电路，比较器输
5、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。第3章 各单元电路设计、参数计算及器件选择3.1 产生方波三角波正弦波的电路工作原理3.1.1 方波发生电路的工作原理该电路可由反相输入的滞回比较器和RC电路组成。RC回路既作为延迟环节，又作为反馈网络，通过RC充、放电实现输出状态的自动转换。-Vee+Vcca3.1.2 方波三角波转换电路的工作原理 图3-1 方波-三角波
6、转换电路若a点断开，运算发大器A1与R1、R2及R3、RP1组成同相输入端接输入电压Uia，R1称为平衡电阻。比较器的输出Uo1的高电平等于正电源电压+Vcc，低电平等于负电源电压-Vee（|+Vcc|=|-Vee|）, 当比较器的U+=U-=0时，比较器翻转，输出Uo1从高电平跳到低电平-Vee,或者从低电平Vee跳到高电平Vcc。图3-2 比较器电压传输特性图3-3 方波-三角波变换波形图3-4 三角波-正弦波转换电路3.1.3 三角波正弦波转换电路的工作原理三角波正弦波的变换电路主要由差分放大电路来完成。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，可
7、以有效的抑制零点漂移，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。图3-5 三角波正弦波变换波形为使输出波形更接近正弦波，由图可见：（1） 传输特性曲线越对称，线性区越窄越好；（2） 三角波的幅度Um应正好使晶体管接近饱和区或截止区。（3） 图为实现三角波正弦波变换的电路。其中Rp1调节三角波的幅度，Rp2调整电路的对称性，其并联电阻RE2用来减小差分放大器的线性区。电容C1,C2,C3为隔直电容，C4为滤波电容，以滤除谐波分量，改善输出波形。3.2 电路的参数选择及计算3.2.1 方波三角波部分实物连线中，我们一开始很长时间出不来波形，后来将C2
8、从10uf（理论时可出来波形）换成0.1uf时，顺利得出波形。实际上，分析一下便知当C2=10uf时，频率很低，不容易在实际电路中实现。3.2.2 三角波正弦波部分比较器A1与积分器A2的元件计算如下。由式（2-2-8）得即取 ，取 ，RP1为100K的点位器。平衡电阻由式（2-2-9）即当时，取，则，取，为100K电位器。当时 ，取以实现频率波段的转换，R4及RP2的取值不变，取平衡电阻。三角波-正弦波变换电路的参数选择原则是：隔直电容C3、C4、C5要取得较大，因为输出频率很低，取，滤波电容视输出的波形而定，若含高次斜波成分较多，可取得较小，一般为几十皮法至0.1微法。RE2=100欧与R
9、P4=100欧姆相并联，以减小差分放大器的线性区。差分放大器的几静态工作点可通过观测传输特性曲线，调整RP4及电阻R*确定。3.3 总电路图图3-6 方波三角波正弦波函数发生器实验电路第4章 电路波形仿真与数据分析4.1 仿真波形图图4-1 方波波形图4-2 三角形波形图4-3 正弦波波形图4-4 方波-三角波波形图4-5 三角波-正弦波波形4.2 数据分析方波-三角波发生电路的仿真结果：表4-1 方波-三角波实验数据表4-2 方波图形结果分析要求数据仿真结果 三角波-正弦波仿真测试结果：表4-3 三角波-正弦波实验数据第5章 电路的安装与测试5.1 电路的调试5.1.1 通电前的检查电路安装
10、完成后，必须在没有通电的情况下，对电路进行认真仔细的检查，以便发现并纠正电路在安装过程中的疏漏和错误，避免在通电后发生不必要的故障。检查的主要内容有： （1） 检查元器件 检查电路中每一个元器件的型号和参数是否符合设计要求，这是可以对照原理图逐一进行检查。在检查时还要注意各元器件引脚之间有无短路，连接处的接触是否良好。特别要注意集成电路的方向和引脚、三极管管脚、二极管的方向和电解电容的极性等是否接好。 （2） 检查连线 电路的连线的错误是造成电路故障的主要原因之一。因此在通电之前必须检查所有连线是否正确。在查线过程中还要注意连线的接触点是否良好。 （3） 检查电源进线 在检查电源进线时，线查看
11、一下电源线的正负极性是否正确，然后用万用表检查电源线进线之间有无短路现象。 5.1.2 调试方法与原则1、通电检查 在上述检查无误后，根据设计要求，将电压相符的电源接入电路。电源接通后不应急于测量数据或观察结果，而应首先观察电路中有无异常现象。如有无冒烟，是否闻到异常的气味，也可用手摸元器件有无异常的发热现象，电源是否有短路现象等。如果出现这些异常现象，应立即关断电源，重新检查电路并找出原因，等排除故障后方可接通电源。 2、静态调试 这是在电路接通电源而没有接入外加信号的情况下，对电路直流工作状态进行测量和调试。在模拟电路中，对各级晶体管的静态工作点进行测量。对集成运算放大器则测量各有关管脚的
12、直流电位是否符合设计要求。 对于数字电路，在输入端加固定电平时，测量电路中各点的电位值与设计值相比有无超出允许范围，各部分逻辑关系是否正确。通过静态调试可以判断电路的工作状态是否正常。如果工作状态不符合设计要求，则应及时调整电路参数，直至各测量值符合要求为止。 3、动态调试电路在经过静态调试并已达到设计要求后，便可在输入端接入信号进行动态调试。对于模拟电路一般应按照信号的流向，从输入级开始逐级向后进行调试。当输入端加入适当的频率和幅度的信号后，各级的输出端都应有相应的信号输出。这时应测出各相关点的输出信号的波形、幅度、频率和相位关系，并根据测量结果，估算电路的性能指标，凡达不到设计要求的，应对
13、电路的有关参数进行调整，使之达到要求。经初步动态调试后，如电路的性能已基本达到设计要求，便可进行电路性能指标的全面测试。对于数字电路的动态调试，一般先调整好振荡电路，以便为整个电路提供时钟信号。然后再分别调整控制电路、信号处理电路、输入输出电路及各种执行机构。在调试过程中要注意各部分的逻辑关系和时序关系，应对照设计时的时序图，检查各点的波形是否正常。 5.1.3 调试中注意的事项为了保证效果，必须减小测量误差，提高测量精度。为此，需注意以下几点：（1）正确使用测量仪器的接地端（2）测量电压所用仪器的输入端阻抗必须远大于被测处的等效阻抗。因为，若测量仪器输入阻抗小，则在测量时会引起分流给测量结果带来很大的误差。（3）仪器的带宽必须大于被测电路的带宽，要正确选择测量点。（4）用同一台测量仪进行测量进，测量点不同，仪器内阻引起的误差大小将不同。（5）调试过程中，不但要认真观察和测量，还要于记录。记录的内容包括实验条件，观察的现象，测量的数据，波形和相位关系等。只有有了大量的可靠实验记录并与理论结果加以比较，才能发现电路设计上的问题，完善设计方案。（6）调试时出现故障，要认真查找故障原因，切不可一遇故障解决不了的问题就拆掉线路重新安装。因为重新安装
