电子线路课程设计-信号发生器.docVIP

电子线路课程设计 设计题目： 信 号 发 生 器 设 计 班 级：2012级电子信息科学与技术（3）班 摘 要 信号发生器是一种能够产生多种波形，如锯齿波、三角波、方波、正弦波的 电路。信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。本设计通过对 信号发生器的原理以及构成进行分析，设计了信号发生器，能够输出稳定的正弦 波和方波，实现占空比50%,并且能够实现频率和输出幅度可调。设计中采用常 用器件NE555为核心，通过比较获得最佳电路方案，并对电路各部分工作原理进行了分析，确定其能够稳定工作，利用相关仪器多次试验，测试达到了设计要求。 关键词：振荡器；RC电路；射极输出器；方波；三角波；正弦波。 目 录 摘要 I 1 概述 1 2 课程设计任务及要求 1 2.1 设计任务 1 2.2 设计要求 1 3 理论设计 1 3.1方案论证 1 3.2 系统设计 2 3.2.1结构框图及说明 2 3.2.2 系统原理图及工作原理 3 3.3 单元电路设计 4 3.3.1单元电路工作原理 4 3.3.2 元件参数选择 7 4. 安装调试 7 4.1安装调试过程 7 4.2 故障分析 10 5. 结论 10 6. 使用仪器设备清单 10 7. 收获、体会和建议 11 8. 参考文献 12 1 概述 信号发生器应用广泛，种类繁多，性能各异，分类也不尽一致。按照频率范 围分类可以分为：超低频信号发生器、低频信号发生器、视频信号发生器、高频 波形发生器、甚高频波形发生器和超高频信号发生器。按照输出波形分类可以分 为：正弦信号发生器和非正弦信号发生器，非正弦信号发生器又包括：脉冲信号 发生器，信号发生器、扫频信号发生器、数字序列波形发生器、图形信号发生器、 噪声信号发生器等。按照信号发生器性能指标可以分为一般信号发生器和标准信 号发生器。前者指对输出信号的频率、幅度的准确度和稳定度以及波形失真等要 求不高的一类信号发生器。后者是指其输出信号的频率、幅度、调制系数等在一 定范围内连续可调，并且读数准确、稳定、屏蔽良好的中、高档信号发生器。 555多谐振荡器 积分电路 低通滤波电路 图1 首先由555定时器组成的多谐振荡器产生方波，然后由积分电路将方波转 化为三角波，如图2，最后用低通滤波器将方波转化为正弦波，如图3。 图2 图3 3.2.2 系统原理图及工作原理 NE555功能分析NE555是电子设计中常用元器 件，在这个元件中既有模拟电路电压 渐变、电位比较的特点，又具有数字 电路中输出高电平或低电平的特点。 在下表1功能表中“L”表示低电平，“H”表示高电平，“x”可以理解为 不管是什么状态。在555中复位管脚4决定了 555输入和输出的关系，复位管 脚是低电平时，不管2、6管脚如何变化 都不会影响输出状态，此时3管脚保持低 电平。只有复位4为高电平时，2、6管 脚才会决定输出状态。通用NE555的管 脚图如下图4所示。 表1 图4 NE555引脚图 根据对NE555的分析，设计如初图如图5，工作过程为：4管脚一直接高电平，因此2、6管脚电平会直接影响输出管脚3的电平。首先电源通过R1、Rp1对C1充电，2、6管脚电位随着时间逐渐升高，达到阈值后，管脚3输出低电平，7管 脚放电端开启，此时C1通过Rp1经7管脚放电，2、6管脚电位逐渐降低，低至 阈值后，管脚3由低电平变为高电平，7脚放电端截止。再次重复初始过程，即电源通过R1、Rp1对C1充电，如此周而复始，管脚3即可输出方波。 图5 方波经过积分电路、滤波电路以及射极输出电路，最终得到合适的三角波与正弦波，考虑到设计的要求，是频率与波形幅度可调，可采用电位器Rp1与Rp2来实现，但在这里要注意2个问题，第一：接入积分电路后，积分电路对前级 存在一定影响，因此后级将信号分为2部分；第二：由于后级电路的衰减后导致 输出信号比较弱，因此在最后引入射极输出器，以便于信号发生器具有带负载的能力。总体设计原理图如图6： 图6 该部分电路的主要功能是保护电路以及电源探测电路，电源接入通电时，发光二极管D2(LDE灯)被点亮，而保护电路则是消除电源极性接法对电路的影响。其中，D1（1N4007）作为整流二极管，具有单向导电性，具有较强的正向浪涌承受能力。电解电容C9对电流具有缓冲作用。 2.方波产生电路，如图8。 图8 4管脚一直接高电平，因此2、6管脚电平会直接影响输出管脚3的电平