模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計-函數(shù)信號發(fā)生器

山東農(nóng)業(yè)大學信息學院 課 程 設(shè) 計課程名稱 ：模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 課程設(shè)計題目名稱 ：函數(shù)信號發(fā)生器姓 名 ：學 號 ：20104616班 級 ：3班專 業(yè) ：電子信息科學與技術(shù)設(shè)計時間 ：2011-2012-1學期15、16周教師評分 ：2011 年 12 月 10 日目 錄1設(shè)計的目的及任務(wù)（1）1.1 課程設(shè)計的目的 （1）1.2 課程設(shè)計的任務(wù)與要求（1）2 電路設(shè)計總方案及各部分電路工作原理 （1）2.1 電路設(shè)計總體方案（1）2.2 正弦波發(fā)生電路的工作原理（1）2.3 正弦波-方波工作原理（2）2.4 方波-三角波工作原理（2） 2.5 方波-尖頂波工作原理（3）2.6 三角波-正弦波工作原理（3）3 電路仿真及結(jié)果（4）3.1 仿真電路圖及參數(shù)選擇（4）3.2 仿真結(jié)果及分析（4）4收獲與體會（7）5 儀器儀表明細清單（7）參考文獻（8）（一）設(shè)計的目的及任務(wù) 1、課程設(shè)計的目的：產(chǎn)生各種要求的函數(shù)信號，并加深對其運算處理的理解。 2、課程設(shè)計的任務(wù)和要求：設(shè)計一函數(shù)信號發(fā)生器，能輸出正弦波（兩個）、方波和三角波、尖頂脈沖波共五種波形，且頻率可調(diào)，振幅固定。 實現(xiàn)步驟： 正弦波方波三角波正弦波 尖頂波（二）電路設(shè)計總方案及各部分電路工作原理1、電路設(shè)計原理框圖：初步設(shè)計思想：正弦波的產(chǎn)生可以用RC橋式振蕩電路來產(chǎn)生；用過零比較器來實現(xiàn)對正弦波變成方波的轉(zhuǎn)換；再用對方波的積分運算電路來實現(xiàn)對方波變成三角波的轉(zhuǎn)換，同時，用對方波的微分運算電路來實現(xiàn)方波變成尖頂波的轉(zhuǎn)換；最后再用低通濾波器來實現(xiàn)對三角波變成正弦波的轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)組成框圖，如圖（1）所示圖（1）2、正弦波發(fā)生電路的工作原理正弦波發(fā)生電路的電路圖，如圖（2）所示圖（2）原理：圖（2）是一個RC串并聯(lián)的橋式振蕩電路。正弦波振蕩的平衡條件為AF=1，因為當f=f0時，F(xiàn)=1/3,所以，A=3,因此只要為RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)匹配一個電壓放大倍數(shù)等于3的放大電路就可以構(gòu)成正弦波振蕩電路。同時，考慮到起振條件，所以放大電路的電壓放大倍數(shù)應(yīng)略大于3。在上面的電路圖中，通過調(diào)節(jié)滑動變阻器R21，R22的阻值，就可以改變輸出波形的頻率，從而達到了頻率可調(diào)的作用。3、正弦波方波轉(zhuǎn)換電路的工作原理正弦波方波轉(zhuǎn)換電路的電路圖，如圖（3）所示圖(3)原理：圖（3）是一個過零比較器，則閾值電壓UT=0V，集成運放工作在開環(huán)狀態(tài)，當輸入電壓UI0V時，Uo=-UOM。用穩(wěn)壓管接到反饋電路中的作用是限制輸出同時讓電路能夠正常工作。因此，當輸入為方波時，輸出電壓波形就是三角波。4、方波三角波轉(zhuǎn)換電路的工作原理方波三角波轉(zhuǎn)換電路的電路圖，如圖（4）所示圖（4）原理：由積分運算電路的積分公式uo=-1/RCt1t2uIdt+uo(t1)，uI為常量時，可以看出,當輸入為方波時，輸出電壓波形就是三角波。5、方波尖頂波轉(zhuǎn)換電路的工作原理方波尖頂波轉(zhuǎn)換電路的電路圖，如圖（5）所示圖（5）原理：由微分電路的微分公式uo=-RCduI/dt得，若輸入電壓為方波，且R11C6T/2，則輸出為尖頂波。其中，R12是為了限制輸入電流，電容C5是為了起相位補償作用，提高電路的穩(wěn)定性。6、三角波正弦波轉(zhuǎn)換電路的工作原理三角波正弦波轉(zhuǎn)換電路的電路圖，如圖（6）所示圖（6）原理：圖（6）是一個一階低通濾波器，它具有濾波的作用。由公式Au=（1+R2/R1）(1/1+jf/fo)得，只有低頻的波能夠通過，而高頻的波不能通過，達到了濾波的作用，輸出正弦波。（三）電路仿真及結(jié)果1、仿真電路圖及參數(shù)選擇仿真電路圖，見圖（1）參數(shù)的選擇：首先，根據(jù)所需原器件的功能，粗略確定下元器件的參數(shù)選擇范圍，然后，通過一個一個的接到電路中，進行仿真，觀察波形，直到輸出波形與理論波形一致為止。2、仿真結(jié)果及分析各波形的關(guān)系：方波是由正弦波通過比較器輸出的，三角波是由方波的積分得到的，尖頂波是由方波的微分得到的，最后又輸出方波是由濾波器對三角波的濾波完成的。（四）收獲與體會1、在進行調(diào)頻率時，會有輸出波形失真的情況的發(fā)生，可以通過減小輸入端的反饋電阻得以實現(xiàn)。2、紙上的設(shè)計不能完全代替操作，必須要在軟件上運行仿真觀察輸出結(jié)果。當發(fā)現(xiàn)輸出的波形與理論波形不一致時，要重新分析電路圖，查找原因，并分析原因。對于電路中得每一個電阻的阻值的確定，要根據(jù)它的作用適當?shù)倪M行調(diào)節(jié)。3、再簡單的電路，在進行仿真時，也會出現(xiàn)錯誤，要耐心分析，不能一略而過，如果這樣的話，極易導(dǎo)致后面的波形輸出不正確。（五）儀器儀表明細清單元器件數(shù)量1.5k的電阻1個1k的電阻6個15k的電阻2個8的電阻2個10k的電阻2個最大阻值是10k的滑動變阻器2個10nF的電容3個1uF的電容3個1N1202C的穩(wěn)壓管2個10B