多种波形发生器课程设计

电子设计与制作课程设计

二〇一四年

多波形信号发生器的设计

一、设计目的

理解方波、正弦波和三角波的产生过程及其它们之间的转换方法，熟悉仿真软件multisim的使用方法，了解各种基本电路和元器件的应用场合，加深对模拟电子技术和数字电子技术的印象。

二、设计内容及要求

1.设计内容

    使用分立元件或集成电路设计一个可以产生方波、三角波和正弦波的多种波形发生器系统。

  2.设计的性能指标   

（1）输出波形要求：方波、三角波和正弦波 ；

（2）频率范围： 1Hz~10Hz， 10Hz~100Hz；  

    （3）输出电压：方波UＰ－Ｐ≤24V，三角波UＰ－Ｐ＝8V，正弦波UＰ－Ｐ>1V； 

    （4）波形特性：方波tr≤100（上升时间-方波从低电平转变为高电平的时间），三角波失真系数＜2%，正弦波失真系数＜5%。  

三、系统方案论证

在本次本设计中，我们要求设计能产生正弦波、三角波和方波的信号发生器， 使用的器件可以是分立器件，也可以采用集成电路。产生正弦波、三角波和方波的方案有多种，如可首先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波转化成方波，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；还可以先产生方波，然后通过积分电路将方波转化为三角波，再由低通滤波电路将三角波转化为正弦波等等。

通过查找资料对各种方案进行了对比，我最终选择了先产生方波，然后通过积分电路将方波转化为三角波，再由低通滤波电路将三角波转化为正弦波的方案。

系统的基本框图如图1：

图1

四、电路设计及参数计算

  系统的具体电路如图2：

图2

     555多谐振荡器产生方波，占空比q=（R1+R5）/（R1+2R5），若R2》R1，则q≈50%，输出波形为方波，其周期为T=0.7*（R1+2R2)*C1,其频率f=1/T；本次设计中取R1=10Ω,C1=0.1uF，要使输出频率小于100则f<100，将R1、C1代入上式解得

R5 ≥71.5kΩ；

在LM324放大电路中，要使放大倍数为1.7倍，同相比例运算电路Au=（1+R10/R9），因此我选择了

R10=3.5kΩ，R9=4kΩ；

在RC积分电路中，时间常数Υ=R4*C4，本次设计中取C4=1uF，我们知道在积分电路中Υ≥T，将C4代入上式解得

 R4 ≥10kΩ；

在低通滤波电路中，其上限频率fh=1/(2π*R6*C5),本次设计中

C5=0.1uF，R6=50kΩ；

五、电路仿真及结果分析

 1. 电路仿真：

（1）.仿真的电路图如图3.

图3

（2）.输出的波形如图4：

图4

（3）.输出波形的频率如图5：

图5

（4）.输出电压：

方波如图6：    

图6

三角波如图7：

 图7

正弦波如图8：    

图8

2.结果分析

输出电压：方波的峰峰值为22.7V，三角波的峰峰值为8.40V，正弦波的峰峰值为2.71V；  

输出频率：20Hz~100Hz；

改变滑动变阻器的值可以改变输出频率；

六、总结和体会    

经过三天的努力，这次的课程设计有了一定的结果，在这三天的时间里我掌握了常用元件的选择和使用；熟悉了常用的仿真软件multisim；了解了电路的连接方法；以及如何提高电路的性能等等。 

   我觉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完设计，那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。比如一些芯片的功能，平时看课本，这次看了，下次就忘了，通过动手实践让我们对各个元件印象深刻。认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。所以这次的设计对我的作用是非常大的。

参考文献

【1】   王守华   《模拟电子技术》      西安电子科技大学出版社

【2】   张博霞   《电子技术基础实验指导》  北京邮电大学出版社

【3】   董  敏   《数字电子技术》      西安电子科技大学出版社

【4】   徐根耀   《电子元器件与电子制作》  北京理工大学出版社