函数信号发生器课程设计报告.doc

PAGE PAGE 17 郑州科技学院 模拟电子技术课程设计 题 目 函数信号发生器 姓 名 孙增光 专业班级 13级电气工程及其自动化4班 学 号 201347105 院 （系） 电气工程学院 指导教师 周 喜 完成时间 2015 年 6 月 12 日 目 录 1 课程设计的目的……………………………………………………1 2 课程设计的任务与要求…………………………………………2 3 设计方案与论证……………………………………………………3 3.1方波、三角波及正弦波的设计……………………………4 3.2 计算机仿真测试 ……………………………………………4 4 设计原理及功能说明 …………………………………………5 5 单元电路的设计（计算与说明）……………………………5 6 硬件的制作与调试………………………………………………5 7 总结 …………………………………………………………………10 参考文献…………………………………………………………………15 附录1：总体电路原理图……………………………………………18 附录2：元器件清单…………………………………………………19 课程设计目的 1：进一步巩固熟悉简易函数发生器的电路结构及电路原理并了解波形的转变方式。 2：学会用简单的元器件及芯片制作简单的函数信号发生器，锻炼动手能力。 3：学会调试电路并根据结果分析影响实验结果的各种可能的因素。 课程设计的任务与要求 设计任务： 设计一个电路实现方波-三角波-正弦波函数发生器? 主要技术指标：? 1）设计、组装、调试函数发生器 2）输出波形：正弦波、方波、三角波等? 3）频率范围：10～100Hz，1000HZ～１０KＨz? 4) 输出电压：方波Up-p=6V，三角波Up-p=6V，正弦波U1V；??波形特征：方波tr10s（1kHz，最大输出时），三角波失真系数THD2%，正弦波失真系数THD5%。? 软件仿真部分元器件不限，只需元件库有即可，但需要注意合理选取。 3 设计方案与论证 3.1 方波、三角波及正弦波的设计 图1所示产生方波-三角波电路。工作原理如下：若a点断开，运算放大器A1与R1、R2及R3、Rp1组成电压比较器 图1 方波-三角波产生电路 运放A2与R4、RP2、C2及R5组成反相积分器，?积分器输入方波时，输出是一个上升速率与下降速率相等的三角波，其波形如图2所示。? 图2 方波-三角波波形 三角波→正弦波的变换主要由差分放大器来完成。差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高、抗干扰能力强等优点。特别是做直流放大器时，可以有效的抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。 图3 三角波→正弦波的变换原理及三角波→正弦波变换电路 3.2计算机仿真测试 计算机仿真图 设计原理及功能说明 4.1基本原理 函数信号发生器是将输入的电压经过一系列变换后能够输出要求的波形 基本原理图 本次设计采用的电路是基于运放和晶体三极管的试验电路。由理论分析知，电压比较器可以产生方波,积分电路可以产生三角波,三角波再经过差动放大器可以产生正弦波。向电压比较器输入三角波就可以产生方波，于是可以将积分电路的输出作为电压比较器的输入。各种波形频率段的调整可以由外电路的改变来实现。例如，改变电容的值。电路的原理部分的设计，可以是先设计单元电路，然后用仿真软件模拟。等到各个单元都设计完成后，可以将各个单元结合到一起，由仿真软件模拟是否符合制作要求。本次试验中，就是先做方波发生电路：电压比较器，然后是积分电路，最后是差动放大电路。 5 单元电路的设计（计算与说明） 1.方波发生电路的设计 上图为方波发生电路 2方波——三角波转换电路的设计 图1 上图为方波→三角波的变换的电路。 3.三角波——正弦波转换电路的设计 上图为三角波→正弦波的变换的电路。其中R8调节三极管的幅度，R13调整电路的对称性，其并联电阻R9用来减少差分放大器的线性区。电容C3、C4、C5为隔直电容，C8为滤波电容，以减少滤波分量，改善输出波形。