模拟电子技术课程设计报告3

题目名称：     信号发生器 

姓    名：    紫青雪媛    

日    期：     2010.7.9       

如：

模拟电子技术课程设计任务书 

适用专业：电子信息工程专业 

设计周期：一周

一、设计题目：信号发生器（一）

二、设计目的 

1、 研究正弦波等振荡电路的振荡条件。 

2、 学习波形产生、变换电路的应用及设计方法以及主要技术指标的测试方法。 

三、设计要求及主要技术指标 

设计要求：设计并仿真能产生方波、三角波及正弦波等多种波形信号输出的波形发生器。

1、方案论证，确定总体电路原理方框图。 

2、单元电路设计，元器件选择。 

3、仿真调试及测量结果。 

主要技术指标 

1、正弦波信号源：信号频率范围20Hz～20kHz 连续可调；频率稳定度较高。信号幅度可以在一定范围内连续可调；

2、各种输出波形幅值均连续可调，方波占空比可调；

3、设计完成后可以利用示波器测量出其输出频率的上限和下限，还可以进一步测出其输出电压的范围。

四、仿真需要的主要电子元器件 

1、运算放大电路 2、滑线变阻器 3、电阻器、电容器等 

五、设计报告总结（要求自己完成，不允许抄袭）。

1、 对所测结果（如：输出频率的上限和下限，输出电压的范围等）进行全面分析，总结振荡电路的振荡条件、波形稳定等的条件。 

2、 分析讨论仿真测试中出现的故障及其排除方法。 

3、 给出完整的电路仿真图 。

4、 体会与收获。

一、方案论证与比较

1.1 方案提出 

方案一：通过集成运算放大器首先产生方波，接入积分电路产生三角波，最后通过RC振荡电路产生正弦波。

方案二：通过RC正弦波振荡电路产生正弦波，方波产生电路，基本的积分电路。 

1.2设计方案的论证和选择

方案一：该方案由比较器U1与积分器U2组成正反馈闭环电路，可以同时输出方波和三角波。通过两个划线变阻器与两个二极管的串并连来改变R13/R14的比值，就能改变占空比。在通过一个RC振荡电路就能产生整形波了，该方案使用的材料性能比较好，不容易失真，成本较低，而且适宜大多数场合，因此：此方案最合理。

方案二：充分了解 了RC电路的原理，通过二极管与电阻的串并联使不易失真使波形更稳定，利用方波发生器产生方波，最后用了一个最基本的积分电路来产生三角波。但是由于某些电力与元件连接不好导致三角波出不来，因此我放弃了该方案。

二、系统的功能及设计框图

2.1 系统的全部功能、要求及技术指标

 1. 系统的全部功能：通过集成运算放大器首先产生方波，接入积分电路产生三角波，最后通过RC振荡电路产生正弦波

 ．设计要求：设计并仿真能产生正弦波、方波及三角波等多种波形信号输出的波形发生器。

 ．技术指标：

  正弦波信号源：信号频率范围20Hz～20kHz 连续可调；频率稳定度较高。信号幅度可以在一定范围内连续可调； 

各种输出波形幅值均连续可调，方波占空比可调；

设计完成后可以利用示波器测量出其输出频率的上限和下限，还可以进一步测出其输出电压的范围。

2.2确定设计框图（系统包含的单元电路及结构）和总体设计方案

                 信号发生器

比较器         积分器          RC桥式振荡电路

2.3单元电路的分析与设计：各功能模块电路的定性说明以及计算分析。

滞回比较器与其电压输出特性

从集成运放输出端的限幅电路可以看出，UO＝±UZ。集成运放反相输人端电位UP＝UI同相输入端电位Up=+(-)R1*Uz/(R1+R2)=+(-)Ut

矩形波产生电路

方波产生与调频图

三角波产生电路

该电路由差分放大电路与电容构成积分电路，产生三角波，差分放大器具有稳定工作点，输入阻抗高，抗干扰能力强，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转化为矩形波。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

    三角波的产生与调频图

.RC串并联网络的频率特性

当AF的模大于1时，接通电源后，振荡电路就能产生自激振荡，相位满足平衡条件时就能产生正弦波。最大幅值F=1/3， 频率f=1/6.28*RC。

三、 系统仿真调试分析

3.1软件仿真原理图

3.2模拟仿真过程

在模拟仿真过程中，我改变了滑动变阻器的阻值，使波形发生了失真了，就像图中那样，在整个电路中电阻的阻值很重要的因为阻值的大小而导致波形的失真与否。在仿真的过程中遇到的问题很多，如幅度和频率的调节，占空比的调节以及失真问题，其中占空比和失真的问题比较难解决。但是通过我耐心的调试即是改变了电阻R与电容C的比值，从而得到比较满意的结果。

3.3各项指标测试

1.三角波的输出幅度范围为U=20.7mv—923mv，   三角波的输出频率为f=95.6HZ

方波输出的幅度范围是1.18mv—4.88mv,  正弦波的输出幅度为2.48——8.68

当输出电压为原来的0.7倍是，就可以得到上下限。

比较器翻转的下门限电压为U-=-R2/R1*U5=-6V

下门限电压为U+=R2/R1*U5=6V

在调试的过程中R7值的选取可实现三角波的微调 ，当所需调整的幅度较大的时候可用C2。

四、结语：

  本次课程设计，让我从中学到了很多，明白了学习书本知识跟自己动手制作存在很大的差距！进行实际的电路设计和安装以及调试的实验过程中不仅是一个巩固深化书本理论与知识的过程，更是一个发现新问题，形成新思路，产生创新的过程，我设计了两个方案，但遗憾的是只有从方波到三角波再到正弦波的方案设计成功。但在设计过程中，我从盲目地改变划线变阻器来改变频率到能定性地分析，估量来达到想要的结果。因此：曾经以为学习模电不会又大问题，可是在设计过程中才发现，才知道书本上的知识太理论，学的那些小块的电路和元件一旦到要整合的时候，就会错误百出，一个小的错误和衔接不合理都会导制整体的失调，可能几个小时做出来的东西因为一点儿小问题会全盘推翻，在调试的过程中也常会碰到波形失真或干脆不出波形的情况，除了检各元件的利用合理性外还必须检查元件参数选取的合理与否。

      虽然这次课程设计时间不长，可是在这个短学期我学会了很多，懂得和同学的交流重要性，知道了从整体把握和学习模电，除了要达到要求的功能外还力求达到设计的美观和整体布局的合理性，要求有很好的协调和安排能力，更重要的是解决问题的能力，模拟电子电路的课程设计是进一步的认识模拟电子电路的学习内容，加深知识印象的过程，做设计的同时学习了Multisim仿真软件的使用，将自己设计的电路图画在软件上进行仿真，找出不足之处，同时进行进一步的改进，改进后进行新一次调试，模拟电子电路的课程设计在一定程度上锻炼了我们的动手能力，也对整流滤波电路有了更深一步的了解，培养我们综合运用所学知识的能力以及严谨的学习作风。为以后从事电子电路设计和研制电子产品打下初步基础。在此我要感谢老师对我的指导和帮助。

五、参考文献

1.彭介华．电子技术课程设计指导．北京：高等教育出版社，2005

2.陈大钦主编．电子技术基础实验—电子电路实验·设计·仿真．北京：高等教育出版社，2000

3.高吉祥主编．电子技术基础实验与课程设计．北京：电子工业出版社，2002

4．郑步生. Multisim2001电路设计及仿真入门与应用.电子工业出版社.2002

5．http://www.21ic.com/

6．http://www.cediy.com/

附录1：设计中用到的元器件、芯片的外引脚图及引脚功能说明。

集成运算放大器 个 电容 个（3 个.0.95uf  1个0.2uf）

电阻 个（8个kΩ 一个2 kΩ）

划线变阻器          5个5.6 kΩ

二极管              4个 DLODE—VIRTURAL

示波器              3个

频率计数器          3个

万用表              3个

稳压二极管          2个

附录2：Multisim仿真软件对所设计电路的仿真结果。

见第4  5  7  9  10 页

附录3：所提出的方案电路图（图1：（注明其全名称）  ，图2等）。

信号发生器一：RC振荡产生正弦波———方波———三角波

信号发生器二：集成运算放大器产生方波———三角波———正弦波