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1、-模 拟 电 子 技 术 课 程 设 计 报 告题目：函数波形发生器专业：应用电子技术班级：应用电子技术（五）班*： 0906020129： 刘洪 小组成员：刘洪 阙章明日期：2010-6-24. z.-. z.-目录（信号发生器）1 函数发生器的总方案及原理框图.11.1电路设计原理框图.11.2 电路设计方案设计.12设计的目的及任务.22.1 课程设计的目的.22.2 课程设计的任务.22.3课程设计的要求及技术指标.23 各部分电路设计.33.1总电路图.33.2正弦波产生电路的工作原理、仿真及结果.33.3 正弦波方波发生电路的工作原理、仿真及结果.43.4方波三角波转换电路的工作原
2、理、仿真及结果.53.5电路的参数选择及计算.54 电路的安装与调试.74.1 正弦波发生电路的安装与调试.74.2方波三角波的安装与调试.74.3总电路的安装与调试.75 电路的实测结果.85.1 正弦波发生电路的实测结果.85.2正弦波方波转换电路的实测结果.85.3 方波三角波转换电路的实测结果.85.4 实测电路波形、误差分析及改进方法.85.5 电路安装与调试中遇到的问题及分析解决方法.86 实验总结97 仪器元件明细清单98 参考文献9. z.-1函数发生器的总方案及原理框图1.1电路设计原理框图正弦波振荡器过零电压比较器积分器图1.1 函数发生器原理框图1.2电路设计方案设计函数
3、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（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（如单片机函数发生器模块8038、集成运放管ua741）。为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术，本课题采用集成运算放大器与比较器、积分器共同租成的正弦波方波三角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
4、等。本课题采用先产生正弦波-方波-三角波的设计方法。. z.-2设计的目的及任务2.1课程设计的目的1.掌握电子系统的一般设计方法。2.学习用集成运放构成正弦波、方波和三角波发生器。3.学习波形发生器的调整和主要性能指标的测试方法。4.熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法。2.2课程设计的任务设计正弦波-方波-三角波函数信号发生器2.3课程设计的要求及技术指标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：再10-10000Hz范围内可调。. z.-3各部分电路设计3.1 总电路图图3.1函数发生器总电路图3.2正弦波产生电路的工作原理、仿真及结果图3.21
5、RC桥式正弦波振荡电路电路中RC串、并联电路构成正反馈支路，同时兼做选频网络，R1、R2、RP及二极管等元件构成反馈和稳幅环节。调节电位器RP，可以改变负反馈深度，满足振荡的振幅条件和改善波形。利用两个反向并联二极管VD1、VD2正向电阻的非线性特性来实现稳幅。VD1、VD2采用硅管（温度稳定性好），且要求特性匹配，才能保证输出波形正、负半周对称。R3的接入是为了削弱二极管非线性的影响，以改善波形失真。注意：R4、R5、C1、C2构成RC串并联电路，故R4=R5，C1=C2！3.22 RC桥式正弦波振荡电路仿真及结果3.3正弦波-方波发生电路的工作原理、仿真及结果图3.31 正弦波-方波发生仿
6、真电路工作原理：集成运放处于开环状态，工作在非线性区，输入信号Ui加在正向输入端，当输入信号为正时，即U+为正时，U+U-，则输出为正。当输入信号为负时，即U+为负时，U-U+，则输出为负，如此周而复始，在集成运放输出端便得到了矩形波。图3.32 正弦波-方波发生仿真结果3.4方波三角波转换电路的工作原理、仿真及结果图3.41方波三角波转换仿真电路工作原理:当电源接通时，假设电容器初始电压为零，集成运放A2输出电压为正饱和电压值+Uz，积分器输入为+Uz，电容C开始充电，输出电压Uo3开始减小，u+值也随之变小，当Uo3减小到-(R9*Uz)/R10时.u+由正值变为零，滞回电压比较器A2翻转
7、，集成运放A2的输出Uo2=-Uz.当Uo2=-Uz时，积分器输入负电压，输出电压Uo3开始增大，u+值也随之增大，当Uo3增加到(R9*Uz)/R10时，u+由负值变为零，滞回电压比较器A1翻转，集成运放A2的输出Uo2=Uz,此后，上述过程不断重复，便在A2的输出端得到幅值Uz的矩形波，A3输出端得到三角波。图3.42方波三角波转换仿真结果3.5电路的参数选择及计算1正弦波振荡器部分电容C1,C2.电阻R4,R5是整个电路频率大小的关键，电路的振荡频率 起振的幅值条件 式中，调整反馈电阻（调），使电路起振，且波形失真最小。如果不能起振，则说明负反馈太强，应适当加大。如果波形失真严重，应适当
8、减小。改变选频网络的参数C或R，即可调节振荡频率。一般采用改变电容C作为频率量程切换，而调节R作为量程内频率细调。2方波转三角波部分方波幅值 三角波幅值 调节可以改变振荡频率，改变比值可以调节三角波的幅值。波形 参数幅值频率正弦波 13V0.17KHz方波 20V 0.25KHz三角波 22V 0.25KHz4电路的安装与调试4.1正弦波发生电路的安装与调试安装1.把UA741集成块插入PC板，注意布局；2.分别把各电阻,电容，二极管等元件放入适当位置，尤其注意电位器的接法；3.按图接线，注意直流源的正负及接地端。4.接图完成后用万用表测一下电路看看是否短路。调试1.接入电源后，用示波器进行双
9、踪观察；2.调节RV1使电路起振3.电路起振后，调节RV1，使正弦波的幅值满足指标要求；4.观察示波器，各指标达到要求后进行下一部按装。4.2方波三角波的安装与调试安装1.把两块UA741集成块插入PC板，注意布局；2.分别把各电阻,电容，整流管等放入适当位置，尤其注意电位器、整流管的接法； 3.按图布线,注意直流源的正负及接地端。 调试 1.接入电源后，用示波器进行双踪观察；2.调节RV2，使三角波的幅值满足指标要求；3.调节RV2，微调波形的频率;4.3 总电路的安装与调试1.把两部分的电路接好，进行整体测试、观察2.针对各阶段出现的问题，逐各排查校验，使其满足实验要求，5 电路的实测结果
10、5.1 正弦波发生电路的实测结果RV1(%)R5(R4)C2(C1)理论fo实测fo实测输出幅值3%1k0.1uF1.59KHz1.6KHz13V3%2k0.33uF0.24KHz0.2KHz13V3%3k0.47uF0.11KHz0.1KHz13V5.2正弦波方波转换电路的实测结果输出幅值频率正弦波10.8V2.5KHz方波13V2.5KHz5.3 方波三角波转换电路的实测结果输出幅值频率方波13V2.5KHz三角波16V2.5KHz5.4 实测电路波形、误差分析及改进方法图5.4实测波形1.测量时直流电源引起的误差，在仿真过程中，直流电源接的是12V，而在实际测量中，供电源会发生误差，所以
11、在测量过程中最好用稳定性较高的电源。2.在仿真时，各种元件的精度很运行环境都比较好，而在实际测量中都会有所误差。3.焊接时的误差，在电路焊接过程中，焊点、导线等也存在不可避免的误差。4.测量时个仪表引起的误差。5.5 电路安装与调试中遇到的问题及分析解决方法正弦波方波三角波函数发生器电路是由三级单元电路组成的,在装调多级电路时通常按照单元电路的先后顺序分级装调与级联。1.正弦波发生器的安装与调试由于文氏电桥振荡器，可自行产生波形，所以可先独自安装，要注意的是，应先调节RV1使电路起振，否则电路将不会起振。只要电路接线正确，上电后。调节RV1，Uo就会输出波形，如果输出不是正弦波，可调节RV1使
12、波形达到正弦波标准。2.方波到三角波变换电路的安装与调试如上述图所示把比较器和积分器首尾相接连成正反馈闭环系统，比较器输出方波经积分器可得到三角波，三角波又触发比较器，自动翻转形成方波，这样既可构成方波、三角波发生器。由于采用运放组成的积分电路，因此可实现横流充电，使三角波线性大大改善。如果三角波出现失真可调节电阻RV2，使之得到改善。6 实验总结为期半个学期左右的课程设计已经结束，在这半个学期的学习、设计焊接过程中我深感触颇深。使得我对抽象的理论有了具体的认识，通过这次课程设计，我掌握了常用元件的识别和测试；熟悉了常用的仪器仪表；了解了电路的连接、焊接方法；以及如何提高电路的性能等等。在实验过程中，我们遇到了不少的问题。比如：波形失真，甚至不出波形这样的问题。在老师和同学的帮助下，把问题一一解决，那种心情别提有多高兴啊。实验中暴露出我们在理论学习中所存在的问题，有些理论知识还处于懵懂状态，只知其一不知其二，还有待加强。7 仪器元件明细清单元器件清单：电阻：10K （4个）15K（1个） 20K（1个） 2K（1个）2.2K（1个）
