模拟电路课程设计报告
设计课题：多种波形发生器专业班级：学生姓名：学 号：指导老师：设计时间：
目录
一．设计任务与求......................................................................................................1 二．方案设计与论证………………………………………………………………..1
2.1．设计要求的总体分析…………………………………………………………………..1 2.2．方案设计与分析………………………………………………………………………..1
三、单元电路设计与参数计算……………………………………………………...2
3.1. 正弦波发生器……………………………………………………………………………2 3.2. 反相比例器………………………………………………………………………………4 3.3. 正弦波-方波……………………………………………………………………………...5 3.4. 方波-三角波……………………………………………………………………………...6 3.5.直流稳压电源……………………………………………………………………………..7
四、总原理图及元器件清单………………………………………………………...8
4.1总原理图………………………………………………………………………9. 4.2. 元件清单…………………………………………………………………….10
五、安装与调试………………………………………………………………..……11 六、性能测试与分析……………………………………………………………….12 七、结论与心得…………………………………………………………………….13 八、参考文献……………………………………………………………………….13
多种波形发生器
一、设计任务与要求
现设计并制作能产生方波、三角波及正弦波等多种波形信号输出的波形发生器 1输出的各种波形工作频率范围 连续可调. 2.正弦波幅值10V，失真度小于 3.方波幅值
4.三角波峰-峰值 ；各种输出波形幅值均连续可调 5.设计电路所需的直流电源
二、方案设计与论证
1. 设计要求的总体分析：多种波形发生器是指能自动产生正弦波、方波、三角波的电压波形的电路。波形产生电路通常可采用多种不同电路形式和元器件获得所要求的波形信号输出。波形产生电路关键部分是振荡器，也可以采用单片集成函数发生器。根据波形发生的原理，初步拟定如下方案，并经过比较与分析，最终本设计采用了方案三。
2.方案设计、分析与比较
方案一：方波-三角波-正弦波产生电路
主要由运放及其他元件构成，先通过滞回比较器产生方波，然后由积分器将方波变成三角波，采用二级管和电阻网络，将用三角波的尖顶削圆，得到近似正弦波信号输出。其组成框图见图1.1.该方案能实现频率可调的指标要求。但积分电
路的时间参数选择需保证电路不出现积分饱和失真。
图1.1 1
方案二：采用单片集成电路函数发生器ICL8038
单片函数发生器ICL8038制作的信号发生器可同时输出方波、三角波和正弦波、频率调节范围大，正弦失真小，制作比较简单。
方案三：正弦波-方波-三角波
采用文氏桥振荡器产生正弦波输出，其主要特点是采用RC串-并联网络作为选
频和反馈网络。其组成框图见图1.2
正弦波 幅值调节 方波 三角波 输出 图1.2
其振荡频率f。=1/(2RC),改变RC的数值，可得到不同频率的正弦信号输出。为了使输出电压稳定，须采用稳幅措施。然后通过一个运放构成的比例器来实现输出信号的放大与缩小，从而调节输出幅值。用集成运放构成电压比较器，将正弦波信号变换成方波信号输出。用运放构成积分电路，将方波信号变换成三角波信号输出。
三、单元电路设计与参数计算
1、正弦波发生器
如图1.3所示，正弦波发生器采用了RC桥式振荡电路产生一频率可调的正弦信号。图中RC串-并联网络引入同相输入端形成正反馈，并且由它来决定振荡频
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率。S1、S2为频率粗调，通过S1切换两组电容，改变频率。R22采用双联电位 器，进一步调节输出频率。 在
f=
f0=
1 2πRC时，因串、并联网络引入的相移 ，从而满足自激振荡相位平衡条件
?????FA?0
振荡平衡条件为?F?1,在f?f0时
F=1/3,
RP2'?3 ,故参数应满足RP2'?RP2'' 图1.3 RP2''对振荡器而言，A=1+
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在此电路中为了减小波形的失真，电路中设有稳幅机构。利用放大器负反馈强弱的自动调节作用实现稳幅。即振幅增大时，若能使负反馈系数也自动增大，负反馈作用加强，则抑制了振幅的继续升高；反之，若振幅减小时，反馈系数自动减小，负反馈作用减弱，则抑制了振幅继续下降，这样即可达到稳幅的目的。 图中负反馈电路中的二极管D1、D2即为自动限幅元件，R4是为克服二极管“死区”而设置的。它是利用二极管的正向电阻随所加电压而改变的特性，达到调节负反馈深度的目的，即当振幅增大时二极管的正向电阻变小，负反馈加强，是振幅减小。采用两只二极管反向并联，目的是使输出电压正负两个半周轮流工作，使正、负半周振幅相等。
同步调节R、C的值，可使频率在 范围内可调。
2.反相比例器
如图1.4所示电路
图1.4
输出与输入的关系为???0RP3?R31
可以实现输出信号的增大减小，从而控制幅值的输出。输出倍数可以通过调节
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RP3的阻值来改变。
3、正弦波-方波
采用过零比较器将正弦波变换成方波，如图1.5所示为比较器的传输特性曲线
当?1?0时，
图1.5
电路构成如图1.6所示
图1.6
?01???opp ，两个背靠背的稳压管中的下面一个被反向击穿
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???opp,，当上面的一个稳压管被击穿，?0???z。 ?0???z；当?1?0时，?0’当输入正弦波信号时，传输曲线如图1.7所示
图1.7
4、方波-三角波
如图1.8所示
图1.8
电容两端的电压UC与流过电容的电流IC之间存在着积分关系，即6
1uc??icdt
c由于集成运放的反相输入端“虚地”，故
u0??uc
又由于“虚断”，运放反相输入端的电流为零，则1
i?ic,故
ui?ic?icR
综合上面可得
u0??uc???icdt
当输入信号为方波时，传输曲线如图1.9所示
图1.9
5.直流稳压电源
采用LM7815.、LM795三端稳压器各一块组成的具有同时输出+15、-15电压的稳压电路。 如图2.0所示
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图2.0
采用LM7815.、LM795三端稳压器各一块组成的具有同时输出+15、-15电压的稳压电路。 a.整流滤波电路
整流二极管D1~D4组成单相桥式整流电路，将交流电压U2变成脉动的直流电压。再经滤波电容CC滤波纹波，输出直流电压U1.U1与交流电压U2的关系为 U1=(1.1~1.2)U2 式中U2的有效值。
每只整流二极管的最大反向电压URM为 URM=1.414U2
四、总原理图及元器件清单
1.总原理图
如图2.1所示
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采用了LM324集成运放。如图为LM324的管脚连接图及它对应的额定值
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图2.1
2.元件清单 元件序号 电阻 电阻 电阻 电阻 电位器 电位器 型号 主要参数 数量 10k? 5只 3只 1只 1只 1只 1只 100k? 470? 6.8k? 200k? 双联 精密 100k?
元件序号 电位器 稳压块 稳压块 二极管 稳压管 开关 整流桥 电容 电容 电容 电容 电解电容 集成运放 散热片 型号 精密 IN4007 ONDIP 624 25V 50v 50V LM324 主要参数 数量 1只 1只 1只 4只 2只 2只 1只
20k?
L7815CV L7915CV 10v 三控 10?F1?F 2只 2只 0.1?F0.33?F4只 2只 1只 1只 1块 2200?F 五、安装与调试
1．按照原理图制作PCB,PCB图如图2.2所示
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把PCB做成电路板，用钻孔机按照焊盘点钻孔，继而把元器件按照电路板的排布焊在电路板上。按照单元电路的先后顺序进行分级装配。 2．正弦波-方波-三角波的安装与调试
安装电位器RP2之前，要先将其调整到设计值，否则电路可能会不起振。检查 电路连接正确之后，接入电源。J2输出正弦波，J3输出方波。调节R22和同时调节电容，使正弦波的输出频率在对应波段内连续可调。调节RP3，使方波、三角的输出幅值满足设计指标。
六、性能测试与分析
安装调试后出现了方波并没有达到预测中的指标，那有可能是因为输出的正弦波不够平滑，或由于用了过零比较器作为方波的转化电路，其抗干扰能力不够强等原因，则会导致输出信号达不到预期的指标。
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七、结论与心得
在这次课程设计中让我学到了很多。在这个过程并不像想象中的那么一帆风顺，我在设计中遇到过很多难题，甚至有些是自己从不曾遇到过的，一开始时就觉得很迷茫。在老师的指导和通过自己多方查找资料之后，就对这个课题有了进一步的了解。也不再觉得那么力不从心了。我认真总结了这次课程设计中遇到的难题和从中获得的经验，也认识到自己碰钉子多了，认真去寻找解决办法之后，发现自己懂的也多了。虽然这是第一次做课程设计多少有些困难，可能尽力了也没有能把这次的设计做的很成功。但是我会汲取这次的经验，认真把相关的知识学好。为以后的设计课程做好准备。人总是在挫折中成长。。。
八、参考文献
1.李万臣主编 模拟电子技术基础实验与课程设计 哈尔滨工程大学出版社 2.谢自美主编 电子线路设计实验 华中理工大学出版社 3.paul scherz主编 发明者电子设计宝典 福建科学技术出版社 4.刘华东主编 电路基础 清华大学出版 5.段九州主编 模拟电子电路实用设计手册 辽宁科学技术出版社 6.童世白主编 模拟电子技术基础 北京高校出版社出版 .
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