函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計(jì)

1、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)題 目 方波-三角波-正弦波函數(shù)發(fā)生器設(shè)計(jì) 學(xué) 院 管理科學(xué)與工程學(xué)院 專 業(yè) 電子信息工程專業(yè) 班 級(jí) 08 信工2班 學(xué) 號(hào) 姓 名 朱傳章 指導(dǎo)老師 殷紅彩 2012年 5月摘 要函數(shù)發(fā)生器作為一種常用的信號(hào)源,是現(xiàn)代測(cè)試領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的通用儀器之一。本設(shè)計(jì)研究了函數(shù)發(fā)生器的一種設(shè)計(jì)方法，先由函數(shù)比較器產(chǎn)生方波，再通過積分器產(chǎn)生三角波，最后通過有損積分器產(chǎn)生正弦波，完成了三種波形的產(chǎn)生與仿真。設(shè)計(jì)中各波形的頻率可以通過電路中的可變電阻進(jìn)行調(diào)節(jié)。本文從基礎(chǔ)的電路原理闡述函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計(jì)過程，利用集成運(yùn)算放大器最大程度滿足課題要求。設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了波形、頻率、幅值以及失真度的控制，

2、并且在軟件中進(jìn)行了仿真，直觀地顯示了函數(shù)發(fā)生器的波形和相關(guān)數(shù)據(jù)控制效果。關(guān)鍵字：函數(shù)發(fā)生器；積分器；Multisim9仿真AbstractFunction generator is a kind of common source, modern testing field is most widely used one of general instrument. The design of the function generator a design method, first by function comparator produce square wave, again throug

3、h the integrator produce triangle wave, the last through the harm integrator produce sine wave, the completion of the three waveform generation and simulation. In the design of the wave frequency can through the circuit of the variable resistor adjustment. Based on the basic of the circuit principle

4、 of this function generator design process, using the integrated operational amplifier satisfy subject requirements. Design realize the waveform, frequency, amplitude and the distortion degree of control, and the software simulation, intuitively shows the function generator of related data waveform

5、and control effect. Keyword: Function generator; Integrators; Multisim9 simulation 目 錄1 引 言11.1 設(shè)計(jì)目的與任務(wù)11.2 設(shè)計(jì)要求12 方案論證與比較22.1 電路實(shí)現(xiàn)方案一22.2 電路實(shí)現(xiàn)方案二22.3 電路實(shí)現(xiàn)方案三33 基本原理53.1 函數(shù)發(fā)生器的組成53.2 方波發(fā)生電路部分的工作原理53.3 方波-三角波轉(zhuǎn)換電路的工作原理63.4 三角波-正弦波轉(zhuǎn)換電路83.5總電路圖93.6電路的參數(shù)選擇及計(jì)算103.6.1.比較器A1與積分器A2元器件103.6.2.方波三角波中電容C1變化104

6、安裝電路并調(diào)試電路114.1 總電路的安裝與調(diào)試114.2電路仿真114.2.1Multisim仿真軟件簡(jiǎn)介114.2.2 方波-三角波發(fā)生電路的仿真134.2.3 三角波-正弦波發(fā)生電路的仿真145 課題總結(jié)及問題145.1 課程總結(jié)145.2 設(shè)計(jì)所遇問題15心得體會(huì)15參考文獻(xiàn)17致 謝181 引 言函數(shù)發(fā)生器作為一種常用的信號(hào)源,是現(xiàn)代測(cè)試領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的通用儀器之一。 在研制、生產(chǎn)、測(cè)試和維修各種電子元件、部件以及整機(jī)設(shè)備時(shí)，都學(xué)要有信號(hào)源，由它產(chǎn)生不同頻率不同波形的電壓、電流信號(hào)并加到被測(cè)器件或設(shè)備上，用其他儀器觀察、測(cè)量被測(cè)儀器的輸出響應(yīng)，以分析確定它們的性能參數(shù)。信號(hào)發(fā)生器

7、是電子測(cè)量領(lǐng)域中最基本、應(yīng)用最廣泛的一類電子儀器。它可以產(chǎn)生多種波形信號(hào)如正弦波,三角波,方波等,因而廣泛用于通信、雷達(dá)、導(dǎo)航、宇航等領(lǐng)域。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子技術(shù)越來(lái)越來(lái)受到人們的關(guān)注，人們?cè)谧非蠊δ荦R全的電子產(chǎn)品的同時(shí)也越來(lái)越關(guān)注電子產(chǎn)品的易攜帶性、體積、質(zhì)量、易于維修等。函數(shù)發(fā)生器將朝著集成化的方向發(fā)展，集成電路具有所用元件數(shù)量少、質(zhì)量輕、體積小、便于攜帶、易于維修、易于調(diào)試、便于快速大規(guī)模生產(chǎn)的特點(diǎn)。1.1 設(shè)計(jì)目的與任務(wù)掌握常用元器件的識(shí)別和測(cè)試熟悉常用儀表；了解電路調(diào)試的基本方法。培養(yǎng)綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)來(lái)指導(dǎo)實(shí)踐的能力。掌握電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，善于總結(jié)和思考，獨(dú)立完成設(shè)計(jì)方波三角波

8、正弦波函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的任務(wù)。1.2 設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)并制作一個(gè)能產(chǎn)生方波、三角波及正弦波信號(hào)輸出的波形發(fā)生器，并在Windows XP系統(tǒng)中用MultiSim9軟件進(jìn)行仿真驗(yàn)證。1、輸出的各種波形工作頻率范圍1Hz100KHz連續(xù)可調(diào)；2、正弦波幅值土10V，失真度小于1.5；3、方波幅值10V；4、三角波峰-峰值20V；各種輸出波形幅值均連續(xù)可調(diào)。2 方案論證與比較2.1 電路實(shí)現(xiàn)方案一信號(hào)產(chǎn)生電路的模擬電路實(shí)現(xiàn)方案，也有幾種電路方式可供選擇。如用正弦波發(fā)生器產(chǎn)生正弦波信號(hào)，然后用過零比較器產(chǎn)生方波，再經(jīng)過積分電路產(chǎn)生三角波。如電路框圖2.1所示。圖2.1 模擬電路產(chǎn)生方案 這種電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并

9、具有良好的正弦波和方波信號(hào)。但要通過積分器電路產(chǎn)生同步的三角波信號(hào)，存在較大的難度。原因是積分電路的積分時(shí)間常數(shù)通常是不變的，而隨著方波信號(hào)頻率的改變，積分電路輸出的三角波幅度將同時(shí)改變。若要保持三角波輸出幅度不變，則必須同時(shí)改變積分時(shí)間常數(shù)的大小，要實(shí)現(xiàn)這種同時(shí)改變電路參數(shù)的要求，實(shí)際是比較困難的。 2.2 電路實(shí)現(xiàn)方案二圖2.2 由8038構(gòu)成簡(jiǎn)易函數(shù)發(fā)生器 第二種方案是采用8038集成函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生正弦波、方波和三角波，如圖2.2所示，其震蕩頻率可通過外加的直流電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，所以是壓控集成信號(hào)產(chǎn)生器。其特點(diǎn)是：元器件少、圖簡(jiǎn)單、調(diào)試方便、較為精確。2.3 電路實(shí)現(xiàn)方案三由三角波、方波發(fā)生

10、器產(chǎn)生三角波和方波信號(hào)，然后通過有損積分器，即低通濾波器，將三角波信號(hào)轉(zhuǎn)換成正弦波信號(hào)。如圖2.3方波方波發(fā)生器積分器低通濾波器三角波正弦波圖2.3 方案三設(shè)計(jì)方案其中對(duì)于方案二，ICL8038是單片集成函數(shù)發(fā)生器，其內(nèi)部原理電路框圖如圖2.4。ICL8038由恒流源I1、I2，電壓比較器C1、C2和觸發(fā)器等組成。電壓比較器C1、C2的門限電壓分別為2VR/3和VR/(VR=VCC+VEE)，電流源I1和I2的大小可通過外接電阻調(diào)節(jié)，且I2必須大于I1。當(dāng)觸發(fā)器的Q端輸出為低電平時(shí)，它控制開關(guān)S使電流源I2斷開。而電流源I1則向外接電容C充電，使電容兩端電壓VC隨時(shí)間線性上升，當(dāng)VC上升到VC

11、=2VR/3時(shí)，比較器C1輸出發(fā)生跳變，使觸發(fā)器輸出端Q由低電平變?yōu)楦唠娖?，控制開關(guān)S使電流源I2接通。由于I2I1，因此電容C放電，vc隨時(shí)間線性下降。當(dāng)vc下降到vcVR/3時(shí)，比較器C2輸出發(fā)生跳變，使觸發(fā)器輸出端Q又由高電平變?yōu)榈碗娖?，I2再次斷開，I1再次向C充電，vc又隨時(shí)間線性上升。如此周而復(fù)始，產(chǎn)生振蕩，若I2=2I1，vc上升時(shí)間與下降時(shí)間相等，就產(chǎn)生三角波輸出到腳3。而觸發(fā)器輸出的方波經(jīng)緩沖器輸出到腳9。三角波經(jīng)正弦波變換器變成正弦波后由腳2輸出。因此，ICL8038能輸出方波、三角波和正弦波等三種不同的波形其中，振蕩電容C由外部接入，它是由內(nèi)部?jī)蓚€(gè)恒流源來(lái)完成充電放電過程

12、。恒流源2的工作狀態(tài)是由恒流源1對(duì)電容器C連續(xù)充電，增加電容電壓，從而改變比較器的輸入電平，比較器的狀態(tài)改變，帶動(dòng)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)來(lái)連續(xù)控制的。當(dāng)觸發(fā)器的狀態(tài)使恒流源2處于關(guān)閉狀態(tài)，電容電壓達(dá)到比較器1輸入電壓規(guī)定值的23倍時(shí)，比較器1狀態(tài)改變，使觸發(fā)器工作狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，將模擬開關(guān)K由B點(diǎn)接到A點(diǎn)。由于恒流源2的工作電流值為2I，是恒流源1的2倍，電容器處于放電狀態(tài)，在單位時(shí)間內(nèi)電容器端電壓將線性下降，當(dāng)電容電壓下降到比較器2的輸入電壓規(guī)定值的13倍時(shí)，比較器2狀態(tài)改變，使觸發(fā)器又翻轉(zhuǎn)回到原來(lái)的狀態(tài)，這樣周期性的循環(huán)，完成振蕩過程。在以上基本電路中很容易獲得3種函數(shù)信號(hào)，假如電容器在充電過程和在放電

13、過程的時(shí)間常數(shù)相等，而且在電容器充放電時(shí)，電容電壓就是三角波函數(shù)，三角波信號(hào)由此獲得。由于觸發(fā)器的工作狀態(tài)變化時(shí)間也是由電容電壓的充放電過程決定的，所以，觸發(fā)器的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，就能產(chǎn)生方波函數(shù)信號(hào)，在芯片內(nèi)部，這兩種函數(shù)信號(hào)經(jīng)緩沖器功率放大，并從管腳3和管腳9輸出。適當(dāng)選擇外部的電阻RA和RB和C可以滿足方波函數(shù)等信號(hào)在頻率、占空比調(diào)節(jié)的全部范圍。因此，對(duì)兩個(gè)恒流源在I和2I電流不對(duì)稱的情況下，可以循環(huán)調(diào)節(jié)，從最小到最大，任意選擇調(diào)整，所以，只要調(diào)節(jié)電容器充放電時(shí)間不相等，就可獲得鋸齒波等函數(shù)信號(hào)。圖2.4 8038內(nèi)部原理電路框圖正弦函數(shù)信號(hào)由三角波函數(shù)信號(hào)經(jīng)過非線性變換而獲得。利用二極管的非線

14、性特性，可以將三角波信號(hào)的上升成下降斜率逐次逼近正弦波的斜率。ICL8038中的非線性網(wǎng)絡(luò)是由4級(jí)擊穿點(diǎn)的非線性逼近網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。一般說來(lái)，逼近點(diǎn)越多得到的正弦波效果越好，失真度也越小，在本芯片中N4，失真度可以小于1。在實(shí)測(cè)中得到正弦信號(hào)的失真度可達(dá)05左右。其精度效果相當(dāng)滿意。所以方案二是相對(duì)比較滿足要求的，但是由于Multisim 9中沒有8038芯片，因此我選擇方案三，方案三有以下特點(diǎn)：1.線性良好、穩(wěn)定性好；2.頻率易調(diào)，在幾個(gè)數(shù)量級(jí)的頻帶范圍內(nèi)，可以方便地連續(xù)地改變頻率；3.三角波和方波在半周期內(nèi)是時(shí)間的線性函數(shù)，易于變換其他波形。綜合上述分析，我們采用了第三種方案來(lái)產(chǎn)生信號(hào)。3 基本

15、原理3.1 函數(shù)發(fā)生器的組成函數(shù)發(fā)生器一般是指能自動(dòng)產(chǎn)生正弦波、方波、三角波的電壓波形的電路或者儀器。電路形式可以采用由運(yùn)放及分離元件構(gòu)成；也可以采用單片集成函數(shù)發(fā)生器。根據(jù)用途不同，有產(chǎn)生三種或多種波形的函數(shù)發(fā)生器，本課題介紹方波、三角波、正弦波函數(shù)發(fā)生器的方法。函數(shù)信號(hào)發(fā)生器是是由基礎(chǔ)的非正弦信號(hào)發(fā)生電路和正弦波形發(fā)生電路組合而成。下面我們將分別對(duì)各個(gè)波形的發(fā)生進(jìn)行分析，從而達(dá)到在合成電路時(shí)使電路更加合理。3.2 方波發(fā)生電路部分的工作原理 此電路由反相輸入的滯回比較器和RC電路組成。RC回路既作為延遲環(huán)節(jié)，又作為反饋網(wǎng)絡(luò)，通過RC充、放電實(shí)現(xiàn)輸出狀態(tài)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。設(shè)某一時(shí)刻輸出電壓Uo=+

16、Uz, 則同相輸入端電位Up=+Ut。Uo通過R3對(duì)電容C正向充電。反相輸入端電位n隨時(shí)間t的增長(zhǎng)而逐漸增高，當(dāng)t趨于無(wú)窮時(shí)，Un趨于+Uz；但是，一旦Un=+Ut, 再稍增大，Uo從+Uz躍變?yōu)?Uz，與此同時(shí)Up從+Ut躍變?yōu)?Ut。隨后，Uo又通過R3對(duì)電容C反向充電。Un隨時(shí)間逐漸增長(zhǎng)而減低，當(dāng)t趨于無(wú)窮大時(shí)，Un趨于-Uz；但是，一旦Un=-Ut，再減小，Uo就從-Uz躍變?yōu)?Uz，Up從-Ut躍變?yōu)?Ut，電容又開始正向充電。上述過程周而復(fù)始，電路產(chǎn)生了自激振蕩。3.3 方波-三角波轉(zhuǎn)換電路的工作原理a圖3.1 方波三角波產(chǎn)生電路如圖3.1，為方波三角波產(chǎn)生電路，在這個(gè)電路中，是由

17、兩部分組成，左邊是一個(gè)電壓比較器，右邊則是一個(gè)積分器。兩部分電路連成一體，互相作用、互相影響，從而產(chǎn)生方波和三角波兩種波形。工作原理如下：若a點(diǎn)斷開，運(yùn)算放大器A1與R1、R2及R3、RP1組成電壓比較器，C1為加速電容，可加速比較器的翻轉(zhuǎn)。運(yùn)放的反相端接基準(zhǔn)電壓，即U-=0，同相輸入端接輸入電壓Uia，R1稱為平衡電阻。比較器的輸出Uo1的高電平等于正電源電壓+Vcc，低電平等于負(fù)電源電壓-Vee（|+Vcc|=|-Vee|）, 當(dāng)比較器的U+=U-=0時(shí)，比較器翻轉(zhuǎn)，輸出Uo1從高電平跳到低電平-Vee，或者從低電平Vee跳到高電平Vcc。設(shè)Uo1=+Vcc，則 將上式整理，得比較器翻轉(zhuǎn)的

18、下門限電位Uia-為 若Uo1=-Vee, 則比較器翻轉(zhuǎn)的上門限電位Uia+為 比較器的門限寬度a點(diǎn)斷開后，運(yùn)放A2與R4、RP2、C2（即上文C1）及R17組成反相積分器，其輸入信號(hào)為方波Uo1則積分器+的輸出Uo2為由此得出：時(shí)，時(shí)，可見積分器的輸入為方波時(shí)，輸出是一個(gè)上升速度與下降速度相等的三角波A點(diǎn)閉合，既比較器與積分器首尾相連，形成閉環(huán)電路，則自動(dòng)產(chǎn)生方波-三角波。見圖3.2。三角波的幅度為三角波幅值公式可以從上面推出。那么方波-三角波的1/4周期t，滿足由此得出，方波-三角波的頻率f為由以上兩式可以得到以下結(jié)論：圖3.2 方波-三角波變換電位器Rp2在調(diào)整方波-三角波的輸出頻率時(shí)，

19、不會(huì)影響輸出波形的幅度。若要求輸出頻率的范圍較寬，可用C1改變頻率的范圍，Rp2實(shí)現(xiàn)頻率微調(diào)。方波的輸出幅度應(yīng)等于電源電壓+Vcc。三角波的輸出幅度應(yīng)不超過電源電壓+Vcc。電位器Rp1可實(shí)現(xiàn)幅度微調(diào)，但會(huì)影響方波-三角波的頻率。3.4 三角波-正弦波轉(zhuǎn)換電路本人查閱了多種資料，發(fā)現(xiàn)大部分三角波轉(zhuǎn)換正弦波電路都如圖所示，即差分放大電路，見圖3.3。但是此方法出來(lái)的正弦波失真度比較大，不能滿足課題要求。因此我采用下面的電路，即一個(gè)有源低通濾波器，可以得到標(biāo)的正弦波形。如圖3.4所示圖3.3 差分放大電路產(chǎn)生正弦波圖3.4 低通濾波電路產(chǎn)生正弦波濾波電路是一種能使有用頻率通過，同時(shí)抑制無(wú)用成份的電

20、路，由集成運(yùn)算放大器，電阻和電容可組成有源濾波器。其中有源低通濾波器能讓低頻信號(hào)通過而高頻信號(hào)不能通過。無(wú)源濾波器用的是過濾的方式，有源濾波器用的是補(bǔ)償?shù)姆绞剑褪禽敵龇聪虻闹C波電流來(lái)“抵消”負(fù)荷的諧波電流。對(duì)于圖中有損積分器，滿足 , 如果具有躍變不連續(xù)點(diǎn)的信號(hào)通過低通濾波器傳輸，則不連續(xù)點(diǎn)在輸出將被圓滑，產(chǎn)生漸變，這是由于信號(hào)隨時(shí)間的急劇改變意味著包含許多高頻分量，較平坦的信號(hào)則主要包含低頻分量，低通濾波器濾除了一些高頻分量。對(duì)于方波，經(jīng)過濾除高頻分量產(chǎn)生正弦波形。3.5總電路圖根據(jù)以上方波，三角波，正弦波分電路連接總電路圖，見圖3.5?？傠娐穲D包括三部分，電壓比較器與積分器產(chǎn)生方波與三角

21、波，波形經(jīng)過有源低通濾波器產(chǎn)生正弦波。波形的幅值變化及頻率大小可以經(jīng)過圖中的可變電阻進(jìn)行調(diào)節(jié)。按照此總電路圖連接電路就可以得到完整的三種波形。圖3.5 總電路圖3.6電路的參數(shù)選擇及計(jì)算3.6.1.比較器A1與積分器A2元器件根據(jù)三角波幅值要求，取，取，。然后可以調(diào)節(jié)兩個(gè)可調(diào)電阻的阻值就能達(dá)到論文要求。3.6.2.方波三角波中電容C1變化仿真的時(shí)候，我一開始很長(zhǎng)時(shí)間出不來(lái)波形，后來(lái)將C1從10uf（理論時(shí)可出來(lái)波形）換成0.1uf時(shí)，順利得出波形。實(shí)際上，分析一下便知當(dāng)C1=10uf時(shí)，頻率很低，不容易在實(shí)際電路中實(shí)現(xiàn)。在課題要求中有頻率范圍的部分。計(jì)算出頻率的計(jì)算公式，這一點(diǎn)就比較簡(jiǎn)單了。上

22、面我們知道頻率和兩個(gè)可變電阻還有電容有關(guān)，其中電容C1就是滿足對(duì)頻率大范圍調(diào)節(jié)的。我們可以更換C1值，再通過可變電阻微調(diào)，這樣就能獲得1Hz到100Hz的范圍控制。即當(dāng)時(shí)，取。當(dāng)時(shí) ，取以實(shí)現(xiàn)頻率波段的轉(zhuǎn)換，R4及RP2的取值不變。4 安裝電路并調(diào)試電路 4.1 總電路的安裝與調(diào)試1. 把兩部分的電路接好，進(jìn)行整體測(cè)試、觀察。2. 針對(duì)各階段出現(xiàn)的問題，逐個(gè)排查校驗(yàn)，使其滿足設(shè)計(jì)要求，即使方波幅值達(dá)到10V，三角波幅值為10V，正弦波峰峰值達(dá)到20V。4.2電路仿真4.2.1Multisim仿真軟件簡(jiǎn)介Multisim是美國(guó)國(guó)家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于

23、板級(jí)的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語(yǔ)言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。工程師們可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對(duì)電路進(jìn)行仿真。Multisim提煉了SPICE仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣工程師無(wú)需懂得深入的SPICE技術(shù)就可以很快地進(jìn)行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計(jì)，這也使其更適合電子學(xué)教育。通過Multisim和虛擬儀器技術(shù)，PCB設(shè)計(jì)工程師和電子學(xué)教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計(jì)和測(cè)試這樣一個(gè)完整的綜合設(shè)計(jì)流程。 Multisim軟件就是一個(gè)專門用于電子線路仿真與設(shè)計(jì)的 EDA 工具軟件。作為 Windows 下運(yùn)行的個(gè)

24、人桌面電子設(shè)計(jì)工具， Multisim 是一個(gè)完整的集成化設(shè)計(jì)環(huán)境。而且Multisim計(jì)算機(jī)仿真與虛擬儀器技術(shù)可以很好的解決理論教學(xué)與實(shí)際動(dòng)手實(shí)驗(yàn)相脫節(jié)的這一老大難問題。學(xué)員可以很好地、很方便地把剛剛學(xué)到的理論知識(shí)用計(jì)算機(jī)仿真真實(shí)的再現(xiàn)出來(lái)。并且可以用虛擬儀器技術(shù)創(chuàng)造出真正屬于自己的儀表。極大地提高了學(xué)員的學(xué)習(xí)熱情和積極性。真正的做到了變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。這些在教學(xué)活動(dòng)中已經(jīng)得到了很好的體現(xiàn)。還有很重要的一點(diǎn)就是：計(jì)算機(jī)仿真與虛擬儀器對(duì)教員的教學(xué)也是一個(gè)很好的提高和促進(jìn)。 理論教學(xué)計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。 美國(guó)NI 公司提出的理念：“把實(shí)驗(yàn)室裝進(jìn)PC 機(jī)中軟件就是儀器” Multisim的特點(diǎn)

25、： (1)直觀的圖形界面：整個(gè)操作界面就像一個(gè)電子實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)，繪制電路所需的元器件和仿真所需的測(cè)試儀器均可直接拖放到屏幕上，輕點(diǎn)鼠標(biāo)可用導(dǎo)線將它們連接起來(lái)，軟件儀器的控制面板和操作方式都與實(shí)物相似，測(cè)量數(shù)據(jù)、波形和特性曲線如同在真實(shí)儀器上看到的一樣。 (2)豐富的元器件庫(kù)：Multisim大大擴(kuò)充了EWB的元器件庫(kù)， 包括基本元件、半導(dǎo)體器件、運(yùn)算放大器、TTL和CMOS數(shù)字IC、DAC、ADC及其他各種部件，且用戶可通過元件編輯器自行創(chuàng)建或修改所需元件模型，還可通過liT公司網(wǎng)站或其代理商獲得元件模型的擴(kuò)充和更新服務(wù)。 (3)豐富的測(cè)試儀器： 除EWB具備的數(shù)字萬(wàn)用表、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、雙通道

26、示波器、掃頻儀、字信號(hào)發(fā)生器、邏輯分析儀和邏輯轉(zhuǎn)換儀外，Multisim 新增了瓦特表、失真分析儀、頻譜分析儀和網(wǎng)絡(luò)分析儀。尤其與EWB不同的是：所有儀器均可多臺(tái)同時(shí)調(diào)用。 (4)完備的分析手段：除了EWB提供的直流工作點(diǎn)分析、交流分析、瞬態(tài)分析、傅里葉分析、噪聲分析、失真分析、參數(shù)掃描分析、溫度掃描分析、極點(diǎn)一零點(diǎn)分析、傳輸函數(shù)分析、靈敏度分析、最壞情況分析和蒙特卡羅分析外，Multisim 新增了直流掃描分析、批處理分析、用戶定義分析、噪聲圖形分析和射頻分析等，基本上能滿足一般電子電路的分析設(shè)計(jì)要求。(5)強(qiáng)大的仿真能力：Multisim 既可對(duì)模擬電路或數(shù)字電路分別進(jìn)行仿真，也可進(jìn)行數(shù)模

27、混合仿真，尤其是新增了射頻(RF) 電路的仿真功能。仿真失敗時(shí)會(huì)顯示出錯(cuò)信息、提示可能出錯(cuò)的原因，仿真結(jié)果可隨時(shí)儲(chǔ)存和打印。MULTISIM仿真實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的技術(shù)優(yōu)勢(shì)： 1 高指標(biāo)的虛擬儀器和充足的元器件資源電子仿真實(shí)驗(yàn)軟件內(nèi)的虛擬儀器不僅品種齊全，而且技術(shù)指標(biāo)高，隨時(shí)可以拖放到工作區(qū)使用，并能實(shí)時(shí)顯示有關(guān)數(shù)據(jù)和波形。 2 彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)不足的缺憾 傳統(tǒng)的電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)需要有儀器設(shè)備和元器件的支持，有些實(shí)驗(yàn)儀器耗資大，儀器操作技術(shù)要求較高，在教育經(jīng)費(fèi)不足的情況下，有些學(xué)校所能開出的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和數(shù)量受到限制。特別是近年來(lái)一些學(xué)校擴(kuò)大招生規(guī)模，而實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)設(shè)施跟不上，仿真電子實(shí)驗(yàn)彌補(bǔ)了因?qū)嶒?yàn)儀器及經(jīng)

28、費(fèi)不足造成的缺憾。另外，仿真實(shí)驗(yàn)不涉及儀器折舊和更新?lián)Q代，通過軟件升級(jí)就能保持實(shí)驗(yàn)的先進(jìn)性。一些需要價(jià)格昂貴的儀器而無(wú)法開展的實(shí)驗(yàn)，通過仿真就能夠容易實(shí)現(xiàn)。4.2.2 方波-三角波發(fā)生電路的仿真首先是方波的波形，失真度很小，如圖4.1。圖中方波波形的幅值是經(jīng)過調(diào)節(jié)過后顯示的，大小為10V。圖4.1 方波仿真波形然后我們看三角波的仿真波形，如圖4.2，完美的波形。這種三角波波形失真度極小，其幅值可以根據(jù)電路中可變電阻進(jìn)行調(diào)節(jié)。圖4.2 三角波仿真波形方波與三角波對(duì)比如圖4.3所示圖4.3 方波-三角波波形對(duì)比4.2.3 三角波-正弦波發(fā)生電路的仿真由低通濾波器產(chǎn)生的正弦波仿真出來(lái)失真度很小，滿足

29、課題要求，比差分放大電路的結(jié)果好很多。如圖4.4所示圖4.4 正弦波仿真波形5 課題總結(jié)及問題5.1 課程總結(jié)本人設(shè)計(jì)的函數(shù)發(fā)生器是在模擬電子技術(shù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。利用的基礎(chǔ)元件是運(yùn)算放大器以及電阻電容等，在此之上通過理論方法構(gòu)建出電路，最后仿真并調(diào)試成功。本設(shè)計(jì)基本滿足課題要求，完成了方波，三角波和正弦波的生成。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我掌握了常用元件的識(shí)別和測(cè)試；熟悉了常用的儀器儀表；了解了電路的連接方法；以及如何提高電路的性能等等。然而本人水平有限，不足之處望師長(zhǎng)指出，以期改正與進(jìn)步。5.2 設(shè)計(jì)所遇問題課題設(shè)計(jì)中遇到各種問題是在所難免的，我在做函數(shù)發(fā)生器的時(shí)候也是。其中大多都一一排除解決，使設(shè)

30、計(jì)更加完善，然而由于Multisim9元件庫(kù)所限以及本人所選運(yùn)放搭建電路特點(diǎn)的限制，本課題仍有難以趨于完美的表現(xiàn)。在電路中，積分器的積分時(shí)間常數(shù)，越小積分速度越快；積分速度還與輸入電壓成正比，輸出將隨時(shí)間線性增長(zhǎng)，但增長(zhǎng)至電路的電源電壓值時(shí)便不再增長(zhǎng)，運(yùn)放進(jìn)入飽和工作狀態(tài)，因此積分器有效積分的時(shí)間范圍將受到運(yùn)放的線性工作范圍限制，因此改變電容C1，電容C1減小過多，越大，積分速度變慢，三角波將產(chǎn)生失真。因此通過改變電容來(lái)大幅度調(diào)節(jié)頻率有著限制。這是由運(yùn)放的特點(diǎn)決定的。心得體會(huì)畢業(yè)課題的設(shè)計(jì)花了我很多心思，在這期間我把以前學(xué)過的知識(shí)都重溫回顧了一遍，并在設(shè)計(jì)中不斷推理驗(yàn)證。通過這次課程設(shè)計(jì)，加強(qiáng)

31、了我動(dòng)手、思考和解決問在設(shè)計(jì)過程中，經(jīng)常會(huì)遇到這樣那樣的情況，就是心里想老著這樣的接法可以行得通，但實(shí)際接上電路，總是實(shí)現(xiàn)不了，因此耗費(fèi)在這上面的時(shí)間用去很多。我覺得做課程設(shè)計(jì)同時(shí)也是對(duì)課本知識(shí)的鞏固和加強(qiáng)，由于課本上的知識(shí)太多，平時(shí)課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運(yùn)用各個(gè)元件的功能，而且考試內(nèi)容有限，所以在這次課程設(shè)計(jì)過程中，我們了解了很多元件的功能，并且對(duì)于其在電路中的使用有了更多的認(rèn)識(shí)。題的能力。平時(shí)看課本時(shí)，有時(shí)問題老是弄不懂，做完設(shè)計(jì)，那些問題就迎刃而解了。而且還可以記住很多東西。比如一些芯片的功能，平時(shí)看課本，這次看了，下次就忘了，通過動(dòng)手實(shí)踐讓我們對(duì)各個(gè)元件印象深刻。認(rèn)識(shí)來(lái)源于實(shí)踐，

32、實(shí)踐是認(rèn)識(shí)的動(dòng)力和最終目的，實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。所以這次的設(shè)計(jì)對(duì)我們的作用是非常大的。通過這次設(shè)計(jì)，在理論學(xué)習(xí)中，很少有機(jī)會(huì)能有實(shí)踐的機(jī)會(huì)，對(duì)于即將畢業(yè)走上工作崗位走向社會(huì)的我而言，這不只是一次簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)那么簡(jiǎn)單。在不斷研究設(shè)計(jì)的過程中，我有失敗，但是我一遍遍重新計(jì)算，一次次不斷調(diào)試，有不懂的時(shí)候不斷查閱資料，誠(chéng)懇向老師請(qǐng)教；我也有成功，在結(jié)果出來(lái)的時(shí)候無(wú)疑是欣喜的，當(dāng)客服了一個(gè)個(gè)難題，解決了每一個(gè)疑問，都能讓我開心好一陣。對(duì)我而言，知識(shí)上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。挫折是一份財(cái)富，經(jīng)歷是一份擁有。這次設(shè)計(jì)必將成為我人生旅途上一個(gè)非常美好的回憶！通過這次設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)

33、合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會(huì)遇到過各種各樣的問題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。這次課程設(shè)計(jì)終于順利完成了，在設(shè)計(jì)中遇到了很多專業(yè)知識(shí)問題，最后在老師的辛勤指導(dǎo)下，終于迎刃而解。同時(shí)，在老師的身上我們學(xué)也到很多實(shí)用的知識(shí)，在此我表示感謝。不管怎么樣，本篇畢業(yè)設(shè)計(jì)傾注了本人很大心血，完全是用心之作，不足之處尚有，但我還是很開心能親自做出這么

34、一次設(shè)計(jì)，這是對(duì)我整個(gè)大學(xué)的肯定，也是對(duì)自己和老師的回報(bào)。希望以后走上工作崗位，仍然能有做畢業(yè)設(shè)計(jì)的這種勁頭去面對(duì)不同的困難。函數(shù)發(fā)生器的課題不是過于復(fù)雜的設(shè)計(jì)，但是我用心去做了，它就是一篇能留下來(lái)讓大家參考，讓我自豪的設(shè)計(jì)！參考文獻(xiàn)【1】，周永金主編， 西安：陜西國(guó)防學(xué)院電子教研室 2005.【2】童詩(shī)白，模擬電子技術(shù)M北京：高等教育出版社 1999.【3】, 華中工學(xué)院電子學(xué)教研室編, 康華光主編, 高等教育出版社?！?】 謝自美/閻樹蘭 華中理工大學(xué)出版社【5】 模擬部分 M 康華光編著 高等教育出版社【6】王港元 編 電工電子實(shí)踐指導(dǎo) 2006年2月 江西科學(xué)技術(shù)出版社【7】, 華東師

35、范大學(xué)物理系萬(wàn)嘉若, 林康運(yùn)等編著, 高等教育出版社【8】陳梓城北京：中國(guó)電力出版社。2006 【9】路 勇 M清華大學(xué)出版社，2003【10】華成英 童詩(shī)白 編 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 2006年5月 高等教育出版社【11】 華永平/陳松 東南大學(xué)出版社【12】 劉繼承 申功邁 2005-8-1 高等教育出版社【13】, (第二版) 華中科技大學(xué)謝自美主編, 華中科技大學(xué)出版社.【14】 稻葉保著 何希才 科學(xué)出版社【15】 電子工業(yè)出版社 周筱龍，潘海燕主編【16】 劉志軍等 2005-5-1 清華大學(xué)出版社【17】 趙淑范、王憲偉2006-08-05 清華大學(xué)出版社致 謝本課題在選題及研究過程是在殷紅彩老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。老師多次詢問研究進(jìn)程，并為我指點(diǎn)迷津，幫助我開拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)。老師嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的工作作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度，踏踏實(shí)實(shí)的精神，給我以終生受益無(wú)窮之道。本人對(duì)老師的感激之情是無(wú)法用言語(yǔ)表達(dá)的。感謝帶過我的老師對(duì)我的教育培養(yǎng)。他們細(xì)心指導(dǎo)我的學(xué)習(xí)與研究，從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，老師們都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。在此，我要向諸位老師深深地鞠上一躬并致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。在此，我還要感謝在一起愉快的度過4年