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1、桂林电子科技大学课程设计论文 题 目： 波形发生器 院 （系）： 信息与通信学院 专 业： 电子信息工程 学生姓名： 不懂的细节加QQ1131581124 学 号： 指导教师： 题目类型： 理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发2013年 12月17日目 录引言11方案论证和选择及系统框图21.1 方案一原理及框图21.2方案二原理框图22. 简易信号发生器的选择方案33单元电路的设计33.1 方波发生电路的工作原理33.2 方波-三角波转换电路的工作原理63.3三角波-正弦波转换电路的工作原理74.总电路的设计电路图和工作原理85. 组装调试85.2调试电路的方法和技巧95.3
2、测试的数据和波形96. 焊接注意事项116.1 手工焊接方法116.2 电路板焊接的注意事项117 印刷电路板127.1 PCB设计流程128系统制板的调试138.1 引论138.2 硬件调试149. 总结15谢 辞16参考文献17附 录18摘 要 简易信号发生器是一种能够产生多种波形，如方波、三角波、正弦波、锯齿波、矩形波等的电路。简易信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。简易信号发生器的设计，仿真，制作已成为电子专业的学生最基本的一种技能。该简易信号发生器可通过555芯片做成多谐振荡器，电阻和电容来组成积分电路和低通滤波电路来分别实现方波、三角波和正弦波的输出。此方案的优点是
3、制作成本低，电路原理和结构简单，调试方便，频率范围可调，具有一定的应用价值。关键词：多谐振荡器；积分电路；低通滤波电路AbstractSimple signal generator is a kind of can produce a variety of waveforms, such as a square wave, triangle wave, sine wave, sawtooth wave, rectangular wave circuit. Simple signal generator in electric circuit experiment and the equipme
4、nt examination has a very wide range of uses. Simple signal generator design, simulation, production has become the electronic professional students a basic skills. The simple signal generator can be made through the 555 chip multivibrator, resistors and capacitors to form integral circuit and low p
5、ass filter circuit to achieve a square wave, triangle wave and sine wave output. This scheme has the advantages of low production cost, circuit principle and has the advantages of simple structure, convenient adjustment, frequency adjustable range, has a certain value.Key words: harmonic oscillator;
6、 integrated circuit; low pass filter circuit1第 18 页 共 24 页桂林电子科技大学课程设计论文引言现今世界中电子技术与电子产品的应用越加广泛，人们对电子技术的要求也越来越高。因此如何根据实际要求设计出简便实用的电子技术物品便显得尤为重要。波形发生器是一种常用的信号源，波形发生器是一种常用的信号源，广泛的应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域，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，都需要有信号源。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
7、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、应用最为广泛的一类电子仪器。它可以产生多种波形信号，如锯齿波、三角波、梯形波等，因而广泛应用于通信、雷达、导航、宇航等领域。函数信号发生器是一种能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路。函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。通过对函数波形发生器的原理以及构成分析，可设计一个能变换出三角波、正弦波、方波的函数波形发生器。目前使用的信号发生器大部分是函数信号发生器，且特殊波形发生器的价格昂贵。信号源主要给被测电路提供所需要的已知信号(各种波形)，然后用其它仪表测量感兴趣的参
8、数。本课题所设计的简易信号发生器就是信号源的一种，采用集成555芯片、电阻和电容组成简单的电路，实现波形的产生和转换。1方案论证和选择及系统框图1.1 方案一原理及框图方波555多谐振荡器RC积分器三角波RC低通滤波器正弦波图1.1 方案一简易信号发生器的原理框图方案一是由555定时器组成的多谐振荡器产生方波，然后由RC积分电路将方波转化为三角波，最后用RC低通滤波器将三角波转化为正弦波，电路结构简单，所使用的元器件少，成本低。1.2方案二原理框图正弦波三角波方波运放组成的低通滤波器运放组成的积分器555多谐振荡器图1.2 方案二简易信号发生器的原理框图方案二是由555定时器组成的多谐振荡器产
9、生方波，然后由741运放组成的积分电路将方波转化为三角波，最后用741运放组成的低通滤波器将三角波转化为正弦波，此电路具有良好的三角波和正弦波信号。此方案电路比较复杂，所使用元器件多，但输出波形好，而且幅度大。2. 简易信号发生器的选择方案经过认真计算和通过仿真软件仿真后，我最终选择方案一。因为该电路具有结构、思路简单，运行时性能稳定且能较好的符合设计要求，对原器件要求不高，且成本低廉、调整方便。上述两个方案均可以产生方波、三角波和正弦波三种波形，但方案二的电路比较复杂，有过多焊接部分，而且较浪费元器件，两个方案在调节的时候都比较方便，都可以很快的调节出波形。但方案一电路简洁而且有利于焊接，板
10、子小，可以节省元器件，而且在调节波形的频率值可在一定的范围内变化，所得波形参数也完全符合简易信号发生器的基本设计要求。综上考虑，选用方案一足矣。3单元电路的设计3.1 方波发生电路的工作原理图3.1 由555芯片组成的多谐振荡器产生方波用555定时器组成的多谐振荡器如图3所示。为了输出方波，即占空比q应该为0.5，而q= R1+R2+ Rp /(R1+2（R2+Rp）) (3-1) 故当R1（R2+ Rp）时，R1的值可以忽略，即q= R1+R2+ Rp /(R1+2（R2+Rp）) R2+ Rp /2（R2+Rp）=0.5 (3-2)则555定时器组成的多谐振荡器可近似的产生方波。为了产生频
11、率在1kHz以内的方波，取R1=10k，R2=100k， Rp=0100k，C1=0.01uF，C2=0.01uF，VCC=5V。电容器C1充电所需的时间为T1= (R1+R2+ Rp) C1ln20.7( R1+R2+ Rp) C1 (3-3)当Rp=0时， T1=0.7( R1+R2+ Rp) C1 (3-4 ) =0.7（10+100+0）1030.0110-6 =0.77ms当Rp=100时， T1=0.7( R1+R2+ Rp) C1 (3-5) =0.7（10+100+100）1030.0110-6 =1.47ms电容器C1放电所需的时间为T2= ( R2 +Rp) C1ln20.
12、7( R2+ Rp) C1 (3-6)当Rp=0时， T2= 0.7( R2+ Rp) C1(3-7)= 0.7（100+0）1030.0110-6 =0.7ms当Rp=100时， T2=0.7(R2+ Rp) C1 (3-8) =0.7（100+100）1030.0110-6 =1.4ms其振荡频率为当Rp=0时，f=1/T=1/（T1+ T2） (3-9) =1/(0.77+0.7) 680.95Hz当Rp=100时， f=1/T =1/（T1+ T2） (3-10) =1/(1.47+1.4) 348.78Hz即该555定时器组成的多谐振荡器可产生方波的可调频率f的范围是：f=348.78680.95Hz3.2 方波-三角波转换电路的工作原理图3.2 由RC组成的积分电路RC电路的工作原理是：输出电压：u0 = ui = dt = dtdt (3-11)上式表明，电路的输出电压与输入电压的积分成正比；tt1 VI从VM下跳至0, C放电，VO =Vi以指数规律下降；tt2VI从0上跳VM, C被充电，VO =Vi以指数规律缓慢上升；方波信号可以看成是多个阶跃信号的组合，因此，当输入信号为方波信号时，积分电路输出三角波。应用“积分延时”现象，把跳变电
