模擬電子技術(shù)課程設(shè)計報告--方波、三角波、正弦波信號發(fā)生器設(shè)計

1、<p><b>　　課程設(shè)計報告</b></p><p>　　題 目 方波、三角波、正弦波信號 </p><p>　　發(fā)生器設(shè)計 </p><p>　　課 程 名 稱 模擬電子技術(shù)課程設(shè)計 </p><p><b>　　目錄</b></p>&l

2、t;p>　　1、緒論··································

3、83;····································&

4、#183;························3</p><p>　　1.1相關(guān)背景知識······&#

5、183;····································

6、····································

7、3;·3</p><p>　　1.2課程設(shè)計目的······························

8、;····································

9、83;··············3</p><p>　　1.3課程設(shè)計的任務(wù)················

10、83;····································&

11、#183;························3</p><p>　　1.4課程設(shè)計的技術(shù)指標······

12、;····································

13、83;·····························3</p><p>　　2、信號發(fā)生器的基本原理·&

14、#183;····································

15、;··································4</p>&l

16、t;p>　　2.1總體設(shè)計思路·································

17、3;····································&#

18、183;··········4</p><p>　　2.2原理框圖·····················

19、;····································

20、83;·····························4</p><p>　　3、各組成部分的工作原理·&

21、#183;····································

22、;··································5</p>&l

23、t;p>　　3.1 正弦波產(chǎn)生電路·································&#

24、183;····································

25、·······5</p><p>　　3.1.1正弦波產(chǎn)生電路·······················

26、3;····································&#

27、183;·············5</p><p>　　3.1.2正弦波產(chǎn)生電路的工作原理················&

28、#183;····································

29、;······6</p><p>　　3.2 正弦波到方波轉(zhuǎn)換電路························&

30、#183;····································

31、;·······7</p><p>　　3.2.1正弦波到方波轉(zhuǎn)換電路圖·······················

32、;····································

33、83;··7</p><p>　　3.2.2正弦波到方波轉(zhuǎn)換電路的工作原理···························

34、;·······················8</p><p>　　3.3 方波到三角波轉(zhuǎn)換電路·······&

35、#183;····································

36、;························9</p><p>　　3.3.1方波到三角波轉(zhuǎn)換電路圖······

37、;····································

38、83;···················9</p><p>　　3.3.2方波到三角波轉(zhuǎn)換電路的工作原理··········

39、;····································

40、83;···10</p><p>　　4、電路仿真結(jié)果···························

41、3;····································&#

42、183;··················11</p><p>　　4.1正弦波產(chǎn)生電路的仿真結(jié)果···········&#

43、183;····································

44、··············11</p><p>　　4.2 正弦波到方波轉(zhuǎn)換電路的仿真結(jié)果···············&#

45、183;····································

46、11</p><p>　　4.3方波到三角波轉(zhuǎn)換電路的仿真結(jié)果·····························

47、83;·······················13</p><p>　　5、電路調(diào)試結(jié)果·······

48、3;····································&#

49、183;····································

50、··13</p><p>　　5.1正弦波產(chǎn)生電路的調(diào)試結(jié)果····························

51、··································13</p>&l

52、t;p>　　5.2正弦波到方波轉(zhuǎn)換電路的調(diào)試結(jié)果································&

53、#183;····················14</p><p>　　5.3方波到三角波轉(zhuǎn)換電路的調(diào)試結(jié)果········

54、3;····································&#

55、183;·······14</p><p>　　6、設(shè)計結(jié)果分析與總結(jié)·······················

56、····································

57、3;··············15</p><p><b>　　1、緒論</b></p><p><b>　　1.1相關(guān)背景知識</b></p><p>　　由于物理學的重大突破，電

58、子技術(shù)在20世紀取得了驚人的進步。特別是近50年來，微電子技術(shù)和其他高技術(shù)的飛速發(fā)展，致使農(nóng)業(yè)、工業(yè)、科技和國防等領(lǐng)域發(fā)生了令人矚目的變革。與此同時，電子技術(shù)也正在改變著人們?nèi)粘Ｉ?。在電子技術(shù)中，信號發(fā)生器是一種能夠產(chǎn)生多種波形,如三角波、鋸齒波、矩形波（含方波）、正弦波的電路被稱為函數(shù)信號發(fā)生器。函數(shù)信號發(fā)生器在電路實驗和設(shè)備檢測中具有十分廣泛的用途，可以用于生產(chǎn)測試、儀器維修和實驗室，還廣泛使用在其它科技領(lǐng)域，如醫(yī)學、教育、化學、

59、通訊、地球物理學、工業(yè)控制、軍事和宇航等。它是一種不可缺少的通用信號源。</p><p>　　1.2課程設(shè)計目的 </p><p>　　通過本次課程設(shè)計所要達到的目的是：增進自己對模擬集成電路方面所學知識的理解，提高自己在模擬集成電路應(yīng)用方面的技能，樹立嚴謹?shù)目茖W作風，培養(yǎng)自身綜合運用理論知識解決實際問題的能力。通過電路設(shè)計初步掌握工程設(shè)計方法，逐步熟悉開展科學實踐的程序和方法，為后續(xù)課程

60、的學習和今后從事的實際工作提供引導(dǎo)性的背景知識，打下必要的基礎(chǔ)。</p><p>　　1.3課程設(shè)計的任務(wù) </p><p>　?、僭O(shè)計一個方波、三角波、正弦波函數(shù)發(fā)生器；</p><p>　　②能同時輸出一定頻率一定幅度的三種波形：正弦波、方波和三角波；</p><p>　?、塾?#177;12V電源供電；</p><p

61、>　　先對課程設(shè)計任務(wù)進行分析，及根據(jù)參數(shù)的確定選擇出一種最適合本課題的方案。在達到課題要求的前提下保證最經(jīng)濟、最方便、最優(yōu)化的設(shè)計策略。然后運用仿真軟件Multisim對電路進行仿真，觀察效果并與課題要求的性能指標作對比。仿真成功后，用實物搭建電路，進行調(diào)試，觀測示波器輸出的波形。</p><p>　　1.4課程設(shè)計的技術(shù)指標 </p><p>　?、僭O(shè)計、組裝、調(diào)試信號發(fā)生器；&

62、lt;/p><p>　?、谳敵霾ㄐ危赫也ā⒎讲ā⑷遣?；</p><p>　?、垲l率范圍在10Hz~10000Hz范圍內(nèi)可調(diào)；</p><p>　?、鼙容^器用LM339,運算放大器用LM324，雙向穩(wěn)壓管用兩個穩(wěn)壓管代替。</p><p>　　2、信號發(fā)生器的基本原理</p><p>　　2.1 總體設(shè)計思路</p

63、><p>　　本次課程設(shè)計要求設(shè)計方波、正弦波、三角波函數(shù)發(fā)生器，產(chǎn)生正弦波、方波、三角波的方案，所以結(jié)合課本【1】所學知識，我將設(shè)計思路定位如下：先產(chǎn)生正弦波信號，然后通過整形電路將正弦波變成方波，再由積分電路將方波變成三角波。</p><p>　　其中，根據(jù)課本9.6RC正弦波震蕩電路可知RC正弦波震蕩電路有橋式振蕩電路、雙T網(wǎng)絡(luò)式和移相式振蕩電路等類型。這里主要采用橋式振蕩電路來產(chǎn)生正弦

64、波，并采用二極管進行穩(wěn)幅，獲得穩(wěn)定輸出的正弦波。由課本9.8.1電壓比較器得，過零比較器是單門限電壓比較器，即輸入電壓Vi每次過零時，輸出就要產(chǎn)生突然的變化，在高電位和低電位間相互切換，因而產(chǎn)生了方波。用集成運放構(gòu)成的電壓比較器可以用加限幅措施，避免內(nèi)部管子進入深度飽和區(qū)，來提高相應(yīng)速度。方波的函數(shù)表示形式是常數(shù)函數(shù)，對常數(shù)函數(shù)進行積分則可以得到一次線性函數(shù)，用圖像表示為以直線，所以考慮到用積分電路將方波變?yōu)槿遣ā?lt;/p>

65、<p><b>　　2.2 原理框圖</b></p><p>　　總體框架結(jié)構(gòu)示意圖：</p><p>　　已設(shè)計信號發(fā)生器模擬電路圖：</p><p>　　已設(shè)計信號發(fā)生器實物圖：</p><p>　　3、各組成部分的工作原理 </p><p>　　3.1正弦波產(chǎn)生電路</p

66、><p>　　3.1.1 正弦波產(chǎn)生電路圖</p><p>　　3.1.2 正弦波產(chǎn)生電路的工作原理</p><p><b>　　1.電路組成</b></p><p>　　由上圖可知，正弦波由RC橋式振蕩電路。RC橋式振蕩電路由選頻網(wǎng)絡(luò)和放大電路組成。其中，選頻網(wǎng)絡(luò)有RC串、并聯(lián)組成，屬正反饋網(wǎng)絡(luò)。放大電路由運放741、電阻

67、R3、R4、R5及兩個型號為1N4148的二極管構(gòu)成。R3、R4為負反饋網(wǎng)絡(luò)。RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)與R3、R4負反饋支路正好構(gòu)成一個四臂橋路，中間分別連接到同相和反相兩個輸入端。</p><p><b>　　2.原理分析</b></p><p><b>　?、龠x頻特性</b></p><p><b>　　反饋系數(shù)<

68、;/b></p><p><b>　　令Wo=1\RC</b></p><p><b>　　得</b></p><p><b>　　當</b></p><p>　　該電路可以輸出頻率為 ，RC振蕩電路一般用于產(chǎn)生頻率低于1MHz的正弦波

69、。</p><p><b>　?、诜€(wěn)幅措施</b></p><p>　　采用非線性元件二極管：</p><p>　　起振時 ，其中R’3是R3、</p><p>　　D1和D2并聯(lián)支路的等效電阻</p><p>　　穩(wěn)幅條件： AvFv=1</p>

70、<p>　　3.2 正弦波到方波轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　3.2.1 正弦波到方波轉(zhuǎn)換電路圖</p><p>　　3.2.2正弦波到方波轉(zhuǎn)換電路的工作原理</p><p><b>　　1.電路組成</b></p><p>　　該電路主要由過零比較器LM339、兩只型號為1N4735A的齊納二極管組成。<

71、;/p><p><b>　　2.原理分析</b></p><p>　　過零比較器其參考電壓VREF=0，則輸入電壓Vi每次過零時，輸出就要產(chǎn)生突然的變化，在高、低電位間相互切換。</p><p><b>　?、匐娐穲D</b></p><p>　?、陔妷簜鬏斕匦裕ㄟ^零比較器的特點：門限電壓為零）</

72、p><p>　　解說：當輸入信號電壓Vi小于參考電壓0時，即差模輸入電壓Vid=Vi<0時，運放處于負飽和狀態(tài)，Vo=Vol;當輸入信號電壓Vi升高到略大于參考電壓0V，即Vid=Vi>0，運放立即轉(zhuǎn)入正飽和狀態(tài)，Vo=Voh。如上圖電壓傳輸特性圖所示。</p><p>　　所以，根據(jù)過零比較器的特性，有以下輸入輸出：</p><p>　　3.3 方波到三角

73、波轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　3.3.1方波到三角波轉(zhuǎn)換電路圖</p><p>　　3.3.2方波到三角波轉(zhuǎn)換電路的工作原理</p><p><b>　　1.電路組成</b></p><p>　　積分電路的用途主要有：掃描電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換器,數(shù)學模擬運算器。該部分電路主要由運放LM324AD、10K歐姆電阻、100K歐姆

74、電阻及一個100nF電容組成。</p><p><b>　　2.原理分析</b></p><p><b>　?、倩痉e分電路</b></p><p><b>　?、谔匦酝评?lt;/b></p><p>　　此時，運放進入飽和狀態(tài)，Vo保持不變，而停止積分。</p>

75、<p><b>　　4、電路仿真結(jié)果</b></p><p>　　4.1 正弦波產(chǎn)生電路的仿真結(jié)果</p><p>　　4.2 正弦波到方波轉(zhuǎn)換電路的仿真結(jié)果</p><p>　　4.3 YYY到ZZZ轉(zhuǎn)換電路的仿真結(jié)果</p><p><b>　　5、電路調(diào)試結(jié)果</b></p&g

76、t;<p>　　5.1正弦波產(chǎn)生電路的調(diào)試結(jié)果</p><p>　　5.2正弦波到方波轉(zhuǎn)換電路的調(diào)試結(jié)果</p><p>　　5、3方波到三角波轉(zhuǎn)換電路的調(diào)試結(jié)果</p><p>　　6、設(shè)計結(jié)果分析與總結(jié)</p><p>　　人們總說，是我們成長的不是時間而是經(jīng)歷。通過本次模電課程設(shè)計，我受益匪淺。這次課程設(shè)計不僅加深了我對模

77、電知識的理解，更鍛煉了我的思維，增強了我的動手能力。</p><p>　　在課程設(shè)計初期，我對信號發(fā)生器的概念非常模糊，對自己能否順利完成任務(wù)感到非常擔心和緊張。通過仔細閱讀課本和理解老師PPT的講解內(nèi)容，我逐漸明白：產(chǎn)生正弦波、方波、三角波的基本電路原理及相關(guān)參數(shù)的計算，開始漸漸對課程設(shè)計感興趣。在設(shè)計過程中，每一元件都需要精心的計算，電路圖的設(shè)計也需精心琢磨，所有這一切都是對我耐心和學問嚴謹態(tài)度和科學精神的考

78、驗。在實物連接過程中，我接觸了以前從未接觸過的小器件，比如：二極管、電容、變阻器各種運放等等，對他們的屬性也有了一定的了解。此外，此次課程設(shè)計也促使我以后要注重理論知識的學習和理解，要及時鞏固所學知識。</p><p>　　在課程設(shè)計的整個過程中，我感慨最深的是我們的*老師一直陪伴著我們，有時周五晚上都會知道我們至9點多，課后還為我們找機房練習模擬。雖然他平時對我們的要求很嚴格，但我還是很喜歡這樣的老師，老師的嚴