模电设计-简易信号发生器2学案.doc

摘 要 函数信号发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电压或仪器。函数信号发生器的设计有多种方法，根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，使用的器件可以是分立器件，也可以采用集成电路。利用集成芯片的函数发生器能产生多种波形，达到较高的频率，且易于调试,所以本次设计选用了芯片LM324AD,741来实现。 首先,正弦波通过RC串并联振荡电路（文氏桥振荡电路）产生，然后利用集成运放工作在非线性区的特点，由最简单的过零比较器将正弦波转换为方波，然后将方波经过积分运算变换成三角波。 利用仿真软件Multisim画出电路图进行仿真，通过调试最后得出实际参数,然后分析出现误差的原因以及影响因素。 此次课程的设计，遇到过很多问题,让我认识到了实践能力的的重要性与真实性。让我很好的加深对不知道的理论知识的理解，同时也巩固了以前知道的知识。明白老师为什么要求我们做好这个课程设计的原因。这次课程设计让我意识到运用所学的知识去解决实际的问题的重要性，我们学理工科的同学应更多的锻炼提高我们的动手能力。 函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，使用的器件可以是分立器件，也可以采用集成电路。为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术，本课题采用由集成运算放大器与RC桥式正弦波振荡器共同组成的正弦波函数发生器的设计方法。 关键词： 信号发生器 multisim仿真 课程设计 RC震荡 LM324AD 一、 设计的目的及任务 1.1 设计目的 1.11掌握电子系统的一般设计方法 1.12掌握模拟IC器件的应用 1.13培养综合应用所学知识来指导实践的能力 1.14掌握常用元器件的识别和测试 1.15 熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法 1.2设计任务 设计正弦波函数信号发生器 1.3课程设计的要求及技术指标 1.31设计、组装、调试函数发生器 1.32输出波形：正弦波； 1.33频率范围：20Hz~20KHz； 1.34输出电压：不小于1V有效值 1.35失真度：γ= 5% 3）信号发生器的设计与制作 （1）RC桥式正弦波产生电路，频率分别为300Hz、1KHz、10KHz、500KHz，输出幅值300mV~5V可调、负载1KΩ。 （2）占空比可调的矩形波电路，频率3KHz，占空比可调范围10%~90%，输出幅值6V、负载1KΩ。 二、函数发生器的总方案及原理框图 2.1 原理框图 图2-1 2.2 函数发生器的总方案 函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，使用的器件可以是分立器件，也可以采用集成电路。为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术，本课题采用由集成运算放大器与RC桥式正弦波振荡器共同组成的正弦波函数发生器的设计方法。 本课题中函数发生器电路组成如下所示： 　　采用RC选频网络构成的振荡电路称为RC振荡电路，它适用于低频振荡，一般用于产生1Hz~1MHz的低频信号。因为对于RC振荡电路来说，增大电阻R即可降低振荡频率，而增大电阻是无需增加成本的。　放大电路是一种直接耦合的多级放大电路，用于将产生的正弦波幅值放大。 三、单元电路设计 3.1 正弦波发生电路的工作原理 正弦波振荡电路是一种选频网络和正反馈网络的放大电路。其自震荡的条件是环路增益为1，即AF=1,。其中A为放大电路的放大倍数，F为反馈系数。为了使电璐能够震起来，还应该是环路增益略大于1。RC振荡电路主要用于产生小于1MHZ的低频信号。 振荡电路是大多数信号发生器电路的核心技术，文氏桥振荡电路为其中的一种，在电路中选择合适的元器件参数，便可得到相应的输出频率和振幅。 原理图为 这种电路可实现频率可调。 3.2．RC选频网路： 数据R1=7.5KΩ， R2=7.5KΩ，RW=100K，C1=0.01uf,C2=0.1uf，C3=1uf。 (1) 起振过程： (2) 稳定振荡： (3) 振荡频率 振荡频率由相位平衡条件决定。 φA= 0，仅在 f0处 φF = 0 满足相位平衡条件，所以振荡频率f0= 1/2πRC。 改变R、C可改变振荡频率 RC振荡电路的振荡频率一般在200KHz以下。 振荡频率的调整 3.3．共集放大电路： 在共集电极放大电路中，输入信号是由三极管的基极与集电极两端输入的（在原图里看），