基于LM324的方波、三角波、正弦波發(fā)生器(含原理圖)講解

1、I演接林電子科孩人考GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY課程設(shè)計(jì)（論文）說明書題 目： 方波、三角波、正弦波 發(fā)生器院（系）：專 業(yè)：學(xué)生姓名：學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師：職 稱：2012年 12月 5日摘要本文通過介紹一種電路的連接，實(shí)現(xiàn)函數(shù)發(fā)生器的基本功能。將其接入電源，并通過在顯示器上觀察波形及數(shù)據(jù)，得到結(jié)果。電壓比較器實(shí)現(xiàn)方波的輸由，又連接積分器得到三角波， 并通過差分放大器電路得到正弦波，得到想要的信號(hào)。NI Multisim軟件結(jié)合了直觀的捕捉和功能強(qiáng)大的仿真，能過快速、輕松、高效地對(duì)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。憑借NIMultisim，你可以立即創(chuàng)建

2、具有完整組件庫(kù)的電路圖，并利用0工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SPICE模擬器模仿電路行為。本設(shè)計(jì)就是利用 Multisim 軟件進(jìn)行電路圖的繪制并進(jìn)行仿真。 關(guān)鍵詞：電源、波形、比較器、積分器、 MultisimAbstractThis paper introduces a circuit connection, to achieve the basic functions of function generator. Their access to power, and through the display of waveform and data, and get the result.A voltage

3、comparator to achieve a square wave output, in turn connected integrator triangle wave, and through the triangle wave - sine wave conversion circuit to see the sine wave, the desired signal.NI Multisim software combines intuitive capture and powerful simulation, an quickly, easily, efficiently for c

4、ircuit design and verification. With NI Multisim, you can immediately create a complete component library circuitdiagram, and the use of 0 industry standard SPICE simulator to mimic circuit behavior. This design is the use of Multisim software in circuit diagram and carry out simulationKey words: po

5、wer, waveform, comparator, an integrator, a converter circuit, Multisim1設(shè)計(jì)任務(wù)11.1 電路設(shè)計(jì)任務(wù)11.2 電路設(shè)計(jì)要求12正弦波、方波發(fā)生器的組成 12.1 原理框圖12.2 原理分析12.3 放大器功能及管腳圖 23系統(tǒng)中各模塊設(shè)計(jì) 23.1 方波-三角波-正弦波23.1.1 方波形仿真圖43.1.2 三角波仿真電路圖以及仿真圖 43.1.3 正弦波仿真圖 63.1.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)電路圖 63.1.5 實(shí)驗(yàn)電路 PCB圖73.1.6 參數(shù)設(shè)計(jì)73.2 元器件型號(hào) 94電路調(diào)試104.1 安裝正弦波、方波發(fā)生器 134

6、.2 調(diào)試正弦波、方波發(fā)生器 134.3 調(diào)試結(jié)果展示 134.3.1 方波實(shí)驗(yàn)波形圖114.3.2 三角波實(shí)驗(yàn)波形圖114.3.3 正弦波實(shí)驗(yàn)波形圖124.3.4 實(shí)際電路圖及實(shí)物圖展示 124.4 性能指標(biāo)測(cè)量與誤差分析 135實(shí)驗(yàn)總結(jié)13謝辭、參考文獻(xiàn)14桂林電子科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第5頁(yè)共14頁(yè)一設(shè)計(jì)任務(wù)1.1 任務(wù)設(shè)計(jì)制作一個(gè)方波-三角波-正弦波發(fā)生器。1.2 要求輸曲波形頻率范圍為 0.02Hz20kHz且連續(xù)可調(diào);正弦波幅值為土 2V;方波幅值為2V;可調(diào)。三角波峰-峰值為2V,占空比二方波-三角波-正弦波發(fā)生器的組成2.1 原理框圖2.2 原理分析函數(shù)發(fā)生器一般是指

7、能自動(dòng)產(chǎn)生方波、三角波、正弦波及鋸齒波、階梯波等電壓波形的電路或儀器。產(chǎn)生方波、三角波、正波，再通過方波轉(zhuǎn)換為三角波，最后通過差分放大器將三角波轉(zhuǎn)換為正弦波。弦波的方案有多種，本課題介紹先產(chǎn)生方波 -三角波，再將三角波變換成正弦波的電路設(shè)計(jì)方法。由R、C振蕩電路、比較器產(chǎn)生方波，再通過方波轉(zhuǎn)換為三角波，最后通過差分放大器將三角波轉(zhuǎn)換為正弦波。LM324系列運(yùn)算放大器是價(jià)格便宜的帶差動(dòng)輸入功能的 四運(yùn)算放大器，可工作在單電源下，電壓范圍是3.0V-32V或+16V.典型值為+12V,本設(shè)計(jì)采用典型值。2.3 放大器功能裝管腳圖腳連接圖出 輸3 入4入 輸3出輸輸1 1 C 2 2 出 入 V 入

8、出 輸 輸 輸 輸（俯視圖）LM324弓腳圖（管腳圖）三系統(tǒng)中各模塊設(shè)計(jì)3.1 方波-三角波-正弦波由模電知識(shí)我們知道，將一組矩形波經(jīng)積分電路會(huì)得到良 好的三角波，所以本設(shè)計(jì)采用前置矩形波發(fā)生電路，然后對(duì)所得到的矩形波進(jìn)行積分電路積分，最后輸由三角波。矩形波發(fā)生電路實(shí)際是由一個(gè)滯回比較器和一個(gè)RC充放電回路組成，如圖一所示。E匚圖：電路仿真原理圖其中R1、R10與集成運(yùn)放組成滯回比較器，電阻R4和電容C組成充放電回路，穩(wěn)壓管 D3> D4和電阻R3的作用是鉗位， 將滯回比較器輸由電壓穩(wěn)定在正負(fù)Uz。在方波發(fā)生電路中，利用二極管的單項(xiàng)導(dǎo)電性是電容正向 和反向充電的通路不同， 從而使它們時(shí)間

9、常數(shù)不同， 即可以改 變輸由電壓的占空比，再經(jīng)過積分就可以得到占空比可調(diào)的三 角波，如圖所示，圖中電位器和兩個(gè)二極管的作用是將電容和 放電的回路分開，調(diào)節(jié)充電和放電兩個(gè)時(shí)間常數(shù)的比例。如果將電位器向下滑動(dòng)，則充電時(shí)間常數(shù)減小，放電時(shí)間常數(shù)增大， 于是輸由端為高電平的時(shí)間縮短，低電平的時(shí)間增長(zhǎng)。將上述的矩形波發(fā)生電路的輸由端與積分電路的輸入端連接 即可得到占空比可調(diào)的的三角波發(fā)生電路。3.1.1 下圖為方波仿真圖:將方波發(fā)生電路和積分電路連接起來就可以將方波轉(zhuǎn)換為占 空比可調(diào)的三角波。3.1.2三角波仿真電路圖以及得由的三角波形仿真圖3.1.3正弦波波形仿真圖桂林電子科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告

10、用紙第8頁(yè)共14頁(yè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)電路圖及實(shí)驗(yàn) PCB電路圖:3.1.6參數(shù)設(shè)計(jì)(1)輸由幅度由圖可知，穩(wěn)壓管兩端電壓為UZ,積分電路的輸由電壓Uo往正方向線性 增長(zhǎng)，此時(shí)U+也隨著增長(zhǎng)，當(dāng)增長(zhǎng)至U+=U=0 時(shí)，滯回比較器的輸由電壓UOi發(fā)生跳變，而發(fā)生跳變時(shí)的UO值是使三角波的最大值 Um。將條件UO產(chǎn)-Uz,U+=0和UL=UU弋 入下式可得：_ R1R20=R1+R2 (-Uz)+R1+R2 Uom可解的三角波的輸生幅度為_R1 om=R2Uz(2)占空比當(dāng)忽略二極管的導(dǎo)通電阻時(shí)經(jīng)分析可知:2R1Ti=(R6+Ri0)C ln(1 + -R2 )2R1T2=(R6+R9)C ln(1 + )R

11、2輸曲波形的震蕩周期為:T=Ti+E=(2R6+R)C ln(12R1+ )R2 )占空比為:D=T1 R6+R10T = 2R6+R8桂林電子科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第14頁(yè)共14頁(yè)取R1=R2=1K限流電阻 R3=5K輸曲波形的震蕩周期為：T=T i+T2=(2R6+R)C ln(1 +2R1R2當(dāng) 0.02hz<<F<<20hz 時(shí)，取 C1=1uf, R4=0.01K, R5為 100K 3.2元器件型號(hào)采用下圖所示電路，其中運(yùn)算放大器 A1和A2用LM324, 穩(wěn)壓管用IN4735,因?yàn)?，輸曲波形幅度有電位?R7調(diào)節(jié)，所 以可使供電電源 VCC=12

12、V,VEE=-12V四電路調(diào)試4.1 安裝方波-三角波-正弦波發(fā)生器電路1 .把一塊LM324集成塊插入面包板，注意布局；2 .分別把各電阻放入適當(dāng)位置，還要注意阻值的大小;3 .按圖接線，注意直流源的正負(fù)及接地端。4.2 調(diào)試方波-三角波-正弦波發(fā)生器電路1 .接入電源后，用示波器進(jìn)行雙蹤觀察；2 .調(diào)節(jié)R7,使三角波的幅值滿足指標(biāo)要求；3 .調(diào)節(jié)R5,微調(diào)波形的頻率；4 .觀察示波器，使各指標(biāo)達(dá)到；注意：電路先產(chǎn)生方波，經(jīng)過積分電路再產(chǎn)生三角波， 所以可以先安裝方波發(fā)生器，再安裝積分電路，需要注意的 是，安裝電位器之前，要先將其調(diào)整到設(shè)計(jì)值，否則可能會(huì) 不起振。安裝電位器的時(shí)候要注意三個(gè)管

13、腳的接入。調(diào)節(jié)電 位器R5可以調(diào)節(jié)三角波的占空比，雖然頻率會(huì)同時(shí)改變， 但改變的不大。微調(diào)R5時(shí)輸由頻率在對(duì)應(yīng)波段內(nèi)連續(xù)可變。 調(diào)節(jié)R7可以調(diào)節(jié)輸曲波的幅值，使三角波的幅度滿足設(shè)計(jì) 指標(biāo)要求。經(jīng)面包板調(diào)試沒有問題后在用DXP2008畫好PCB再把電路板做由來，安裝、調(diào)試、測(cè)試及記錄數(shù)據(jù)等等即可。4.3 調(diào)試結(jié)果展示4.3.1 圖1為方波結(jié)果展示4.3.2圖2是三角波結(jié)果展示4.3.3圖3是正弦波結(jié)果展示圖34.3.4實(shí)物圖展示4.4 性能指標(biāo)測(cè)量與誤差分析波形不穩(wěn)定時(shí)，可能是電路在安裝的時(shí)候接觸不良，可加 固焊點(diǎn)。如果電源不穩(wěn)定，紋波過大，則可加旁路電容使波 形穩(wěn)定方波的上升時(shí)間主要受放大器轉(zhuǎn)

14、換速率的限制，如果輸由 頻率太高，可介入加速電容，一般加速電容取幾十皮法。實(shí)驗(yàn)總結(jié)這次課程設(shè)計(jì)讓我感觸頗深。從選擇這個(gè)課題后，我在設(shè) 計(jì)、焊接、調(diào)試等過程中就遇到各種各樣的問題， 為解決這些 問題，我們利用各種途徑查找資料。首先遇到課設(shè)要求由現(xiàn)問題時(shí)，我進(jìn)行各種嘗試，各種設(shè)計(jì)方案，最先做的板子不符合課設(shè)要求，調(diào)試的不理想，最后，在同學(xué)的幫助下，最后把電路圖改了，最終成功完成了這次課 設(shè)，在遇到問題的時(shí)候不再是放棄， 而是積極想辦法解決， 在 這點(diǎn)我覺得我進(jìn)步了。其次是在焊接過程，在沒有想好走線的時(shí)候就盲目動(dòng)手焊 接，結(jié)果造成短路，吸取第一次教訓(xùn)，第二塊板子在我們的布 局下順利焊接完了，在這個(gè)過

15、程中，可以看由我們做事情還是 毛毛躁躁的，沒有縝密的計(jì)劃就動(dòng)手， 不過我們還是很有耐心 的把第二塊板子焊完了。 結(jié)果令我很興奮，調(diào)試生了較好的波 形。經(jīng)過這次課設(shè)讓我對(duì)低頻電子線路有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，在設(shè)計(jì)方面掌握了以前書上沒有的知識(shí)，在電路焊接方面也有了提升，懂得怎樣走線，怎樣焊接，以及學(xué)會(huì)了處理焊接過程中 遇到的一些問題?？傊?，這次課設(shè)讓我從理論上， 動(dòng)手能力上 都有了一定的提高。謝辭通過認(rèn)真完成本次課程設(shè)計(jì)， 使得我加強(qiáng)了對(duì)相關(guān)高頻電 子電路、模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子電路理論知識(shí)的理解和認(rèn) 知。對(duì)于高頻電子電路方面， 對(duì)信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)有了實(shí)際應(yīng) 用的理解，通過親自動(dòng)手調(diào)試實(shí)際電路，加大了對(duì)這方面知識(shí)桂林電子科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文） 報(bào)告用紙第13頁(yè) 共14頁(yè)的掌握度。對(duì)于模擬電子技術(shù)方面， 尤其是在A/D和D/A的知 識(shí)方面，又有了進(jìn)一步的深刻認(rèn)知。對(duì)于數(shù)字電路方面，加強(qiáng)了對(duì)基本的門電路的互相轉(zhuǎn)化實(shí)際應(yīng)用能力，深刻了解了 lm324n芯片，并根據(jù)實(shí)際應(yīng)用于實(shí)踐中。在此過程中，我收 獲的不僅僅是知識(shí)，也收獲了與人合作和互相討論之間帶來的 高效率。借此