简易信发生器、频率计

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1、 电子技术综合题 目：简易信号发生器、频率计院 系：电子信息学院指导教师： 班 级：学 号：学生姓名： 2013年1月15日中 原 工 学 院电子技术综合任务书姓名 学号学院电子信息学院班级题 目简易信号发生器和频率计设计任务1. 设计一个的正弦波、方波和三角波发生器：(1) 频率可调范围：2Hz20KHz，分为4档： 220Hz；20200Hz；2002KHz；2K20KHz；(2) 幅度可调范围：05V；(3) 可调偏置。2.设计一个简易数字频率计： (1) 可测量信号频率范围：1100 KHz，显示单位为Hz； (2) 输入电压幅度VPP：100mV10V； (3) 输入信号波形：任意周

2、期信号；(4)显示方式: 6位十进制数显示。 时间进度总体时间为1周；星期五下午：讲解；星期六：理解电路原理；星期日中午：发放元器件和工具，设计电路和连线；星期一下午：验收电路；星期五之前：上交课程设计报告；主要参考文献1 康华光：电子技术根底 数字局部(第五版)，高等教育出版社2 康华光：电子技术根底 模拟局部(第五版)，高等教育出版社引 言信号发生器是一种用于在科研和生产中产生根本波形如正弦波、方波、三角波的波形产生器，信号发生器用来产生频率为2Hz20kHz的低频信号，除具有电压输出外，还具有功率输出，因此在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。此次课程设计中采用由集成运算放大器组成的

3、正弦波方波三角波函数发生器的设计方法，首先通过RC正弦波振荡电路形成正弦波，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转换成三角波；波形变换的原理利用了差分放大器传输特性曲线的非线性。 频率计是一种应用较为广泛的频率测量计，用于对于信号发生器所产生的信号频率进行粗略的测量，一般来说频率计有一定的测量误差和测量范围，但在误差范围内频率计的测量值仍然具有可靠地科学性和应用性，并且频率计具有体积小，操作方便等特点，因此在实际应用中具有一定的代表性。目 录任务书引言目录1 绪论62 设计步骤和方法72.1 设计目的72 .2 设计设计任务及技术指标72.3 设计步骤82.4 设计方案83

4、设计内容及原理93.1 信号发生器设计原理93.1.1 产生自激振荡的原理93.1.2 正弦波发生电路113.1.3 偏置电路173.1.4 方波发生电路173.1.5 三角波发生电路183.1.6 调幅电路213.2 频率计设计原理213.2.1 放大整形电路223.2.2 清零和锁存脉冲时序233.2.3 脉冲发生电路234 安装与调试244.1 PCB板的焊接244.2 电路板的调试245 实验总结265.1 实验结果265.2 心得体会30附录一：电路原理图32附录二：工具清单35附录三：元器件清单35附录四：简易信号发生器和频率计37附录五：主要元器件的引脚图和功能表381、绪论当代

5、电子技术的迅速开展，为人们的文化、物质生活提供了优越的条件，数码摄像机、家庭影院、空调、电子计算机、智能 等，都是典型的电子技术应用实例，可谓是琳琅满目，异彩纷呈。至于电子技术在科技领域的应用，更是起着不可代替的关键作用。随着科技的不断开展电子电路及其应用系统的设计手段也越来越先进。传统的电子电路与系统设计方法，周期长、耗材多、效率低，难以满足电子技术飞速开展的要求，逐渐被新型的科技产品所代替。此次课程设计是一次综合性的设计，包括EWB软件的仿真应用，PROTEL软件的应用，电路板的焊接，电子器件的调试。课程设计中涉及到的理论知识包含了大二学年中所学的?电子技术根底?的数字局部和模拟局部，对于

6、软件的应用那么是对我们有关EWB和PROTEL软件操作的又一次检测。EWB是利用计算机技术在电子设计过程中对电路进行设计和仿真的技术，它已广泛应用于电子电路分析、设计、仿真、印刷电路板的设计等各项工作之中。同时EWB 还具有庞大的电子元器件库和比拟齐全的仪器仪表库，使得在仿真过程中的操作更为简单可行。PROTEL是PORTEL公司在80年代末推出的EDA软件，是个完整的板级全方位电子设计系统，它包含了电路原理图绘制、模拟电路与数字电路混合信号仿真、多层印制电路板设计包含印制电路板自动布线、可编程逻辑器件设计、图表生成、电子表格生成、支持宏操作等功能，并具有Client/Server 客户/效劳

7、器体系结构，同时还兼容一些其它设计软件的文件格式，如ORCAD，PSPICE，EXCEL等，其多层印制线路板的自动布线可实现高密度PCB的100布通率。对于这次课设中所使用的电子元器件包括电阻、电位器、电容、可调电容、二极管、数码管、集成电路等。集成电路是指通过一系列特定的加工工艺，将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容、电感等无源器件，按照一定的电路相互连接，集成在一块半导体晶片上，并按照一定的封装方式和封装规格封装在一个外壳内，用于执行特定的电路功能或系统功能的一种器件。 本次课程设计的重点是简易信号发生器和简易频率计，由正弦信号产生电路、波形转换电路、数据处理电路和数据显示电路等功能模块

8、组成。课设过程中基于题目根本要求，所设计系统对秒脉冲信号发生器、门控电路、信号输入电路、计数器和显示电路进行了重点设计。采用了模块化的设计方法，有助于我们在课设过程中检查，发现和解决问题，培养我们分析问题和解决问题的能力，掌握电子电路设计的一般方法，了解电子产品研发的一般过程。此次课设对我们来说起着一个承前启后的作用。短期内来看，不仅是对大一和大二所学知识的一次综合检测，同时也可作为我们毕业设计的一次小练兵；长期意义上来说，又将是我们毕业后搞电子电路设计的一个开端。 2、设计步骤和方法2.1 设计目的1、掌握正弦波、方涉及三角波信号发生器的设计、组装与调试方法；2、掌握数字频率计的设计与调试方

9、法；3、加强学生的动手、思考和解决问题的能力；4、掌握电路设计的一般方法。2.2 设计任务及技术指标 1、设计一个的正弦波、方波和三角波发生器： (1) 频率可调范围：2Hz20KHz，分为4档： 220Hz；20200Hz；200Hz2KHz；2K20KHz； (2) 幅度可调范围：05V； (3) 可调偏置。 2、设计一个简易数字频率计： (1) 测量频率范围：1Hz100 KHz，显示单位为Hz； (2) 输入电压幅度：VPP：100mV 10V； (3) 输入信号波形：任意周期信号； (4) 显示方式： 6位十进制数显示。2.3 设计设计步骤1、原理了解，清楚设计内容。2、原理图绘制，

10、一组一张。3、安装实际电路。4、调试，功能实现。5、指导老师验收及辩论。6、完成设计报告。2.4 设计方案本次电子技术课程设计分为两大局部，即电子技术根底模拟局部和数字局部。通过两局部知识的综合，设计出一个简易信号发生器和简易频率计。1、信号发生器设计方案可先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变成方波，再由积分电路将方波变为三角波；也可先产生三角波方波，再将方波变为正弦波，如下框图所示：图1 信号发生器的组成框图2、简易频率计数字频率计测试的是外部输入信号，被测信号送入电路进行处理、测量，最终在数码管上现实出来。它的整体结构框图如下：图2 测量频率的原理图图3 测量周期的原理图3、设计内容及

11、原理3.1 信号发生器设计原理这一局部是电子技术模拟局部知识的利用，它是通过利用各种器件如运算放大器、电阻、电容等构成一个可以产生正弦波、方波、以及三角波的信号发生器。其中正弦波是其它各种波形产生的根底，只有产生了正确的正弦波，其它波形才有形成的条件需要认真谨慎的设计和检查。下列图为信号发生器的框图结构： 产生自激振荡的原理只有正反应才能产生自激震荡，如果，那么去掉仍有信号输出，反应信号代替了放大电路的输入信号，即如图3-3所示： 振荡平衡条件由于输入信号为零，所以便有 ， 在上式中，设, 那么 即： 振幅平衡条件相位平衡条件相位平衡条件意味着振荡电路必须是正反应；振幅平衡条件可以通过调整放大电路的放大倍数到达。一个振荡器只有同时满足这两个平衡条件，才能振荡。 正弦波发生电路由正弦波振荡电路产生正弦波，通过电容和电位器调节频率，由4个电容进行换档，分别控制4个量程，量程确定后通过电位器进行频率的微调。