模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計報告 湘潭大學(xué)

1、電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分課程設(shè)計 課設(shè)名稱：信號發(fā)生器設(shè)計 院 系：信息工程學(xué)院 專業(yè)班級：2009級通信工程3班 姓 名： 學(xué) 號：2009550801 日 期：2011年5月9日 信號發(fā)生器一、設(shè)計目的1、進(jìn)一步掌握模擬電子技術(shù)的理論知識，培養(yǎng)工程設(shè)計能力和綜合分析問題、解決問題的能力。2、基本掌握常用電子電路的一般設(shè)計方法，提高電子電路的設(shè)計和實驗?zāi)芰Α?、學(xué)會運用Multisim10仿真軟件對所作出的理論設(shè)計進(jìn)行仿真測試，并能進(jìn)一步完善設(shè)計。4、掌握常用元器件的識別和測試，熟悉常用儀表，了解電路調(diào)試的基本方法。二、設(shè)計內(nèi)容與要求1、設(shè)計、組裝、調(diào)試函數(shù)信號發(fā)生器2、輸出波形：正弦波、三角波

2、、方波3、頻率范圍：10Hz-10KHz范圍內(nèi)可調(diào)4、輸出電壓：方波VPP<20V, 三角波VPP=6V, 正弦波VPP>1V三、設(shè)計方案仿真結(jié)果1、方波三角波正弦波電路原理圖：設(shè)計思路:設(shè)計電路主要由比較器、積分器、差分放大器三大主要模塊電路構(gòu)成。經(jīng)比較器產(chǎn)生方波，再經(jīng)過積分器產(chǎn)生三角波，而后由積分器輸出信號反饋給比較器，比較器和積分器組成正反饋閉合電路，使其能夠完成自激震蕩，分別輸出方波和三角波。再經(jīng)過級間耦合電容接入差分放大器，使其再對三角波進(jìn)行整形變換，最后輸出標(biāo)準(zhǔn)正弦波。由比較器和積分器組成方波三角波產(chǎn)生電路，比較器輸出的方波經(jīng)積分器得到三角波，三角波到正弦波的變換電路主

3、要由差分放大器來完成。差分放大器具有工作點穩(wěn)定，輸入阻抗高，抗干擾能力較強(qiáng)等優(yōu)點。特別是作為直流放大器時，可以有效地抑制零點漂移，因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波。波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性曲線的非線性。方波三角波正弦波產(chǎn)生電路：由反相輸入的滯回比較器和RC電路組成的電路中，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、放電實現(xiàn)輸出狀態(tài)的自動轉(zhuǎn)換，從而實現(xiàn)方波的輸出。若a點斷開，運算發(fā)大器A1與R1、R2及R3組成電壓比較器，C1為加速電容，可加速比較器的翻轉(zhuǎn)。運放的反相端接基準(zhǔn)電壓，即U-=0，同相輸入端接輸入電壓Uia，R1稱為平衡電阻。對于正弦波輸出電路，其中Rw3

4、調(diào)節(jié)三角波的幅度，Rw4調(diào)整電路的對稱性，其并聯(lián)電阻Re2用來減小差分放大器的線性區(qū)。電容C2,C3,C4為隔直電容，C5為濾波電容，以濾除諧波分量，改善輸出波形。仿真波形：2、各電路產(chǎn)生原理分析(1)方波電路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、放電實現(xiàn)輸出狀態(tài)的自動轉(zhuǎn)換。設(shè)某一時刻輸出電壓Uo=+Uz,則同相輸入端電位Up=+Ut。Uo通過Rf對電容C正向充電。反相輸入端電位Un隨時間t的增長而逐漸增高，當(dāng)t趨于無窮時，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Up從+Ut躍變?yōu)?Ut。隨后

5、，Uo又通過Rf對電容C反向充電，Un隨時間逐漸增長而減低，當(dāng)t趨于無窮大時，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，電容又開始正相充電。上述過程周而復(fù)始，電路產(chǎn)生了自激振蕩。(2)三角波電路三角波的產(chǎn)生是由積分電路實現(xiàn)的，積分電路將方波轉(zhuǎn)換成三角波。積分電路的原理圖如下：由于集成運放的反相輸入端“虛地”，故 ；又由于“虛斷”，運放反相輸入端的電流為零，則，故,由以上幾個表達(dá)式可得積分電路輸入電壓和輸出電壓的關(guān)系為：由于輸入的是方波，所以Ui的值為兩個狀態(tài)，當(dāng)Ui0時，輸出波形以的斜率上升，當(dāng)Ui0時，輸出波形以的斜率下降。上升和下

6、降的斜率相等所以波形對稱，形成三角波。原理圖：(3)正弦波電路差分放大器具有工作點穩(wěn)定，輸入阻抗高，抗干擾能力較強(qiáng)等優(yōu)點。特別是作為直流放大器，可以有效的抑制零點漂移，因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波。波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性曲線的非線性。其中Rw3調(diào)節(jié)三角波的幅度，Rw4調(diào)整電路的對稱性，其并聯(lián)電阻Re2用來減小差分放大器的線性區(qū)。電容C2,C3,C4為隔直電容，C5為濾波電容，以濾除諧波分量，改善輸出波形。3、電路的參數(shù)選擇及計算（1）方波-三角波中電容C1變化（關(guān)鍵性變化之一）實物連線中，我們一開始很長時間出不來波形，后來將C2從10uf（理論時可出來波形）換成0.1u

7、f時，順利得出波形。實際上，分析一下便知當(dāng)C2=10uf時，頻率很低，不容易在實際電路中實現(xiàn)。（2）三角波-正弦波部分比較器A1與積分器A2的元件計算如下。取R2=4K，則取R3=10K，平衡電阻R1=5.1K當(dāng)10Hzf10KHz時 ，取以實現(xiàn)頻率波段的轉(zhuǎn)換，R4及RP2的取值不變。取平衡電阻。三角波>正弦波變換電路的參數(shù)選擇原則是：隔直電容C2、C3、C4要取得較大，因為輸出頻率很低，取C2=C3=C4=470F，濾波電容C5視輸出的波形而定，若含高次斜波成分較多，C5可取得較小，C5一般為幾十皮法至0.1微法。Re2=100與Rw4=100相并聯(lián)，以減小差分放大器的線性區(qū)。差分放大

8、器的幾靜態(tài)工作點可通過觀測傳輸特性曲線，調(diào)整Rw4及電阻R確定。四、安裝調(diào)試步驟1、焊接總電路圖： 電路用到的元件：741集成運放、電位器、電容、電解電容、三極管、電阻、若干導(dǎo)線2、集成運放741的引腳接線示意圖：12345678調(diào)零端反相輸入端同相輸入端調(diào)零端輸出端空3、焊接電路板注意事項：a元件沒有錯焊、漏焊。b元器件擺放端正，焊接點圓滑。c工藝布局美觀。d焊接牢固。4、實驗過程中相關(guān)數(shù)據(jù)表格（1）萬用表檢查記錄表+-U1U2R1R277004400235.07K9.88K3、610.2K364.98K621.5K（2）三角波發(fā)生電路頻率范圍幅值500HZ-4KHZ8V（3）差動放大電路V

9、C1VC2Ve1Ve28.15V8.18V-0.58V-0.58VUi3正弦信號1K、0.5Vp-p Uo3=8.0(Vp-p)五、總結(jié)收獲體會近一周的課程設(shè)計實驗中，讓我感觸頗深。在設(shè)計、焊接過程中我對抽象的理論有了具體的認(rèn)識；掌握了常用元件的識別和測試；熟悉了常用的儀器儀表；了解了電路的連接、焊接方法；以及如何提高電路的性能等等。當(dāng)然，所有的收獲都是在不斷的失敗中得到的。在實驗過程中，我遇到了不少的問題。比如：波形失真，甚至不出波形這樣的問題。我通過查閱資料，更深一步了解電路設(shè)計的原理及電路中每一元件的具體作用，一一嘗試調(diào)節(jié)電路元件及元件參數(shù)，把問題一一解決。實驗中暴露出我在理論學(xué)習(xí)中所存

10、在的問題，有些理論知識還處于懵懂狀態(tài)，經(jīng)過多次驗證終于理解了。還有就是在電路焊接實踐中，由于心急，本來不會出問題的地方也會出現(xiàn)焊錯的現(xiàn)象，從而造成電路短路，直至經(jīng)過多番測試之后檢查了出來，才使得電路順利輸出波形。所以，在焊接電路之前一定要先設(shè)計好整個電路板的布局，再布置元件，最后焊接。這樣既不會出現(xiàn)焊好再拆的情況，也不會使得最后PCB板不夠用。另外，好多同學(xué)被電烙鐵燙傷了，或者有些女生頭發(fā)被燒，這不得不讓我想起安全問題，所以在以后的實驗中我們應(yīng)該注意安全，盡量使自己的裝束方便于實驗，同時，一定要細(xì)心，讓不必要的傷害減至最少。通過對此課程的設(shè)計，我認(rèn)識到了“理論聯(lián)系實際”的這句話的重要性與客觀性

11、。我不但了解了以前不了解的理論知識，而且也鞏固了以前知道的知識。最重要的是在實踐中理解了書本上的知識，明白了學(xué)以致用的真諦。更明白了“學(xué)而不思則罔，思而不學(xué)則殆”這句古語所闡述的深刻哲理。這次課程設(shè)計教會我們?nèi)绾芜\用所學(xué)的知識去解決實際的問題，提高我們的動手能力。雖然這次只是一個小小的開始，一個小小的設(shè)計，但是卻是我的前車之鑒，以后發(fā)展的基礎(chǔ)，相信自己會有更大的收獲與成長！六儀器儀表清單設(shè)計所用儀器及器件1直流穩(wěn)壓電源 1臺2雙蹤示波器 1臺3萬 用 表 1只4運 放741 2片5電位器501 1只 10K 2只（實驗臺代）6電 容104 1只 7電解電容47UF 1只 8電阻 5.1K 2只