方波发生器及其调制
一、实验内容
设计一方波信号发生器，采用ROM进行一个周期数据存储，并通过地址发生器产生方波信号。并通过控制端输入a对方波信号进行调幅和调频。ROM（4位地址16位数据）
二、实验原理
方波信号发生器是由地址发生器和方波数据存储器ROM两块构成，输入为时钟脉冲，输出为8位二进制。
1地址发生器的原理
地址发生器实质上就是计数器，ROM的地址是4位数据，相当于16位循环计数器。
2.只读存储器ROM的设计
(1)、VHDL编程的实现
①基本原理：为每一个存储单元编写一个地址，只有地址指定的存储单元才能与公共的I/O 相连，然后进行存储数据的读写操作。
②逻辑功能：地址信号的选择下，从指定存储单元中读取相应数据。
3．调幅与调频
通过输入信号a(3位数据)，选择不同调制，如
a=000,2分频
a=001,4分频
a=010，8分频
a=011，16分频
a=100，2倍调幅
a=101，4倍调幅
a=110，8倍调幅
a=111，16倍调幅
分频原理：偶数分频，即分频系数N=2n（n=1,2,…）,若输入的信号频率为f，那么分频器的输出信号的频率为f/2n(n=1,2,…)。
调幅原理：通过移位寄存器改变方波幅值（左移）。
三、设计方案
1. 基于VHDL编程的设计
在地址信号的选择下，从指定存储单元中读取相应数据，系统框图如下:
FPGA
四、原理图
1、VHDL编程的实现
(1)、顶层原理图
(2)、地址发生器的VHDL语言的实现library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.std_logic_unsigned.all;
use ieee.std_logic_arith.all;
entity addr_count is
port
(
clk1khz: in std_logic;
qout: out integer range 0 to 15
);
end addr_count;
architecture behave of addr_count is signal temp: integer range 0 to 15;
begin
process(clk1khz)
begin
if(clk1khz'event and clk1khz='1') then
if(temp=15) then
temp<=0;
else
temp<=temp+1;
end if;
end if;
qout<=temp;
end process;
end behave;
(3)ROM的VHDL语言的实现
library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.std_logic_unsigned.all;
use ieee.std_logic_arith.all;
entity rom is
port
(
addr:in std_logic_vector(3 downto 0);
en:in std_logic;
qout:out std_logic_vector(7 downto 0)
);
end rom;
architecture behave of rom is
type memory is array(0 to 15) of std_logic_vector(7 downto 0);
constant
rom:memory:=("00000000","00000000","00000000","00000000","00000000","00000000","0000 0000","00000000",
"00000010","00000010","00000010","00000010","00000010","00000010","00000010","0000001 0");
begin
process(en,addr)
variable temp:integer range 0 to 15;
begin
if(en='1')then
temp:=conv_integer(addr);
qout<=rom(temp);
else
qout<=(others=>'Z');
end if;
end process;
end behave;
(4)调幅与调频程序
entity tiaozhi is
port(
data:in std_logic_vector(7 downto 0);
a:in std_logic_vector(2 downto 0);
clk:in std_logic;
sl_in :in std_logic;
clk1:out std_logic;
qout:out std_logic_vector(7 downto 0)
);
end tiaozhi;
architecture behave of tiaozhi is
signal count:std_logic_vector(15 downto 0); signal q1:std_logic_vector(7 downto 0); signal q2:std_logic_vector(7 downto 0); signal q3:std_logic_vector(7 downto 0); signal q4:std_logic_vector(7 downto 0); begin
process(clk,count,a,q1,q2,q3,q4)
begin
if(clk'event and clk='1') then
count<=count+1;
q1<=data(6 downto 0)& sl_in;
q2<=q1(6 downto 0) & sl_in;
q3<=q2(6 downto 0) & sl_in;
q4<=q3(6 downto 0) & sl_in;
end if;
end process;
process (a)
begin
case a is
when "000"=> clk1<=count(1);
when "001"=> clk1<=count(2);
when "010"=> clk1<=count(3);
when "011"=> clk1<=count(4);
when "100"=> qout<=q1;
when "101"=> qout<=q2;
when "110"=> qout<=q3;
when "111"=> qout<=q4;
end case;
end process;
end behave;
产生的方波信号
当控制端输入为100时，2倍调幅
当控制端输入为111时，16倍调幅
当控制端输入为001时，4分频
当控制端输入为011时，16分频
五设计总结
1. 评估
在这次EDA实验设计中，我们完成的是一个方波信号发生器的设计，在这次设计中，让我们了解到了ROM，地址发生器，分频和调幅的设计方法，进一步掌握了Quartus‖的常见使用方法，方波信号发生器的设计原理，对我们来说，此次实验的收获在于数据存储器ROM的设计，我们相信，这对于以后的实验将会有很大的帮助。此次的实验还算成功，从电路模块的设计到电路的仿真成功能独立完成，这是对自己的一次很大的鼓励，我们相信，以后的课程将会学的更好。
2.
问题：不能对信号clk进行调幅，要重新产生一个方波信号才能调幅
解决：通过循环计数器产生多电平方波，再对其进行移位，得到调幅信号
课程设计任务书 学生姓名: 专业班级: 指导教师: 工作单位: 题目: 正弦波－三角波－方波函数发生器 初始条件: 具备模拟电子电路的理论知识; 具备模拟电路基本电路的设计能力; 具备模拟电路的基本调试手段; 自选相关电子器件; 能够使用实验室仪器调试。 要求完成的主要任务: ( 包括课程设计工作量及其技术要求, 以及说明书撰写等具体要求) 1、频率范围三段: 10～100Hz, 100 Hz～1KHz, 1 KHz～10 KHz; 2、正弦波Uopp≈3V, 三角波Uopp≈5V, 方波Uopp≈14V; 3、幅度连续可调, 线性失真小; 4、安装调试并完成符合学校要求的设计说明书 时间安排: 一周, 其中3天硬件设计, 2天硬件调试 指导教师签名: 年月日 系主任( 或责任教师) 签名: 年月日
目录 1.综述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 1.1信号发生器概论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 1.2 Multisim简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 1.3集成运放lm324简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 2.方案设计与论证．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 2.1方案一．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 2.2方案二．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 2.3方案三．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 3.单元电路设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6
实验1 模拟信号源实验 一、实验目的 1．了解本模块中函数信号产生芯片的技术参数； 2．了解本模块在后续实验系统中的作用； 3．熟悉本模块产生的几种模拟信号的波形和参数调节方法。 二、实验仪器 1．时钟与基带数据发生模块，位号：G 2．频率计1 台 3．20M 双踪示波器1 台 4．小电话单机1 部 三、实验原理 本模块主要功能是产生频率、幅度连续可调的正弦波、三角波、方波等函数信号（非同步函数信号），另外还提供与系统主时钟同源的2KHZ 正弦波信号（同步正弦波信号）和模拟电话接口。在实验系统中，可利用它定性地观察通信话路的频率特性，同时用做PAM、PCM、ADPCM、CVSD（Δ M）等实验的音频信号源。本模块位于底板的左边。 1．非同步函数信号 它由集成函数发生器XR2206 和一些外围电路组成，XR2206 芯片的技术资料可到网上搜索得到。函数信号类型由三档开关K01 选择，类型分别为三角波、正弦波、方波等；峰峰值幅度范围0～10V，可由W03调节；频率范围约500HZ～5KHZ，可由W02 调节；直流电平可由W01 调节（一般左旋到底）。非同步函数信号源结构示意图，见图2-1。 2．同步正弦波信号 它由2KHz 方波信号源、低通滤波器和输出放大电路三部分组成。2KHz 方波信号由“时钟与基带数据发生模块”分频产生。U03 及周边的阻容网络组成一个截止频率为2KHZ 的低通滤波器，用以滤除各次谐波,只输出一个2KHz 正弦波，在P04 可测试其波形。用其作为PAM、PCM、ADPCM、CVSD（Δ M）等模块的音频信号源，其编码数据可在普通模拟示波器上形成稳定的波形，便于实验者观测。W04 用来改变输出同步正弦波的幅度。同步信号源结构示意图，见图2-2。
电路实验二实验报告 实验题目：仪器仪表的使用 实验内容： 1.熟悉示波器和函数信号发生器的使用； 2.测量示波器自带的校准信号； 3.用示波器测量函数信号发生器提供的正弦波、三角波和方波； 4.在面包板上搭接一个积分电路，用示波器观测其波形。 实验环境： 示波器DS1052E，函数发生器EE1641D，面包板SYB-130。 实验原理： 1.示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。把肉眼看不见的电信号变换成看得见的 图象，便于研究各种电现象的变化过程。利用狭窄的、由高速电子组成的电子束，打在涂有荧光物质的屏面上，产生细小的光点。在被测信号的作用下，电子束就好像一支笔的笔尖，可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线，还可以用它测试各种不同的电量，如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。 2.函数发生器是一种多波形的信号源。它可以产生正弦波、方波、三角波、锯齿波，甚
至任意波形。有的函数发生器还具有调制的功能，可以进行调幅、调频、调相、脉宽调制和VCO控制。 3.面包板是专为电子电路的无焊接实验设计制造的。由于各种电子元器件可根据需要随 意插入或拔出，免去了焊接，节省了电路的组装时间，而且元件可以重复使用，所以非常适合电子电路的组装、调试和训练。 实验记录及结果分析： 1.示波器自带的校准信号： 2.函数发生器提供正弦波： 3.函数发生器提供的方波： 最大值:2.40V 最小值:-2.64V 峰峰值:5.04V 频率:2.016kHz 周期:496.0μs 占空比:48.0% 4.函数发生器提供的三角波： 最大值:2.40V 最小值:-2.64V 峰峰值:5.04V 频率:2.016kHz 周期:496.0μs 实验总结： 示波器能够产生波形，把肉眼看不见的电信号转为我们很容易看见的图形，而函数发生器则会产生不同类型的电信号，这样利用示波器和函数发生器就可以对函数发生器所发
课程设计(论文)说明书 题目：方波、三角波、正弦波发生器院（系）： 专业： 学生姓名： 学号： 指导教师： 职称： 2012年12 月 5 日
摘要 本文通过介绍一种电路的连接，实现函数发生器的基本功能。将其接入电源，并通过在显示器上观察波形及数据，得到结果。 电压比较器实现方波的输出，又连接积分器得到三角波，并通过差分放大器电路得到正弦波，得到想要的信号。 NI Multisim 软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能过快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。凭借NI Multisim ，你可以立即创建具有完整组件库的电路图，并利用0工业标准SPICE模拟器模仿电路行为。本设计就是利用Multisim软件进行电路图的绘制并进行仿真。 关键词：电源、波形、比较器、积分器、Multisim Abstract This 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 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 circuit 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 simulation Key words: power, waveform, comparator, an integrator, a converter circuit, Multisim
实验一数字信号源实验 一、实验目的 1、了解单极性码、双极性码、归零码、不归零码等基带信号波形特点。 2、掌握集中插入帧同步码时分复用信号的帧结构特点。 3、掌握数字信号源电路组成原理。 二、实验内容 1、用示波器观察单极性非归零码（NRZ）、帧同步信号（FS）、位同步时钟（BS）。 2、用示波器观察NRZ、FS、BS三信号的对应关系。 3、学习电路原理图。 三、基本原理 本模块是实验系统中数字信号源，即发送端，其原理方框图如图1-1所示。本单元产生NRZ信号，信号码速率约为170.5KB，帧结构如图1-2所示。帧长为24位，其中首位无定义，第2位到第8位是帧同步码（7位巴克码1110010），另外16位为2路数据信号，每路8位。此NRZ信号为集中插入帧同步码时分复用信号。发光二极管亮状态表示‘1’码，熄状态表示‘0’码。 本模块有以下测试点及输入输出点： ? CLK-OUT 时钟信号测试点，输出信号频率为4.433619MHz ? BS-OUT 信源位同步信号输出点/测试点，频率为170.5KHz ? FS 信源帧同步信号输出点/测试点,频率为7.1KHz ? NRZ-OUT NRZ信号输出点/测试点 图1-3为数字信源模块的电原理图。图1-1中各单元与图1-3中的元器件对应关系如下： ?晶振CRY：晶体；U1：反相器7404 ?分频器US2：计数器74161；US3：计数器74193； US4：计数器40160 ?并行码产生器KS1、KS2、KS3：8位手动开关，从左到右依次与帧同步码、数据1、数据2相对应；发光二极管左起分别与一帧中的24位代码相对应 ?八选一US5、US6、US7：8位数据选择器4512 ?三选一US8：8位数据选择器4512 ?倒相器US10：非门74HC04 ?抽样US9：D触发器74HC74
西北民族大学电气工程学院课程设计说明书（2011/2012学年第二学期） 课程名称：模电课程设计 题目：正弦波发生器设计 专业班级：10级自动化一班 学生姓名：杨香林 学号：P101813404 指导教师：刘明华 设计成绩： 二〇一二年六月二十三日
目录 1.课程设计的目的 2.课程设计内容 2.1总体概述 2.11 设计任务 2.12 设计要求 2.2系统方案分析 2.3系统设计及仿真 2.4硬件设计 3.课程设计总结 4.参考文献
1、课程设计目的 1．掌握电子系统的一般设计方法。 2．理解迟滞比较器的设计原理，掌握方波函数发生器的设计原理。 3．理解555定时器的工作原理，掌握多谐振荡器的设计原理。 4．熟练运用multisim仿真软件设计和仿真电路。 5．提高综合应用所学知识来指导实践的能力。 2、课程设计总文 2.1总体概述 2.11 设计任务 使用集成运算放大器、稳压二极管、二极管、电阻等器件设计方波函数发生器。 2.12 设计要求 1、根据技术要求和现有开发环境，分析课设题目； 2、设计系统实现方案； 3、要求占空比可调；输出电压：8V<|Vo|<15V；周期：2ms 2.2系统方案分析 迟滞比较器，是将集成运放比较器的输出电压通过反馈网络加到同相端，形成正反 馈，如图2.21（a ）所示，待比较电压I 加在反相输入端。在理想情况下，它的比较特性 如图2.11（b ）所示。由图可见，它有两个门限电压，分别称为上门限电压OH U 和下门限 电压 OL U ，两者的差值称为门限宽度。 图2.2(a ） 图2.2（b ） 设比较器输出高电平 OH U ，则 OH U 和 ref U 共同加到同相输入端的合成电压为 物理与机电工程学院（2015——2016 学年第二学期） 综合设计报告 方波-三角波产生电路 专业：电子信息科学与技术学号： 2014216010 姓名：侯涛 指导教师：石玉军 方波-三角波产生电路 摘要 在人们认识自然、改造自然的过程中，经常需要对各种各样的电子信号进 行测量，因而如何根据被测量电子信号的不同特征和测量要求，灵活、快速的选用不同特征的信号源成了现代测量技术值得深入研究的课题。信号源主要给被测电路提供所需要的已知信号(各种波形)，然后用其它仪表测量感兴趣的参数。可见信号源在各种实验应用和实验测试处理中，它不是测量仪器，而是根据使用者的要求，作为激励源，仿真各种测试信号，提供给被测电路，以满足测量或各种实际需要。 软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。凭借，可以立即创建具有完整组件库的电路图。本设计就是利用软件进行电路图的绘制并进行仿真。 关键词 折线法，比较器，积分器，转换电路，低通滤波， 1、 引言 波形发生器就是信号源的一种，能够给被测电路提供所需要的波形,广泛地应用于各大院校和科研场所。随着科技的进步，社会的发展，单一的波形发生器已经不能满足人们的需求，而我们设计的正是多种波形发生器。本次设计用运放来组成积分电路，低通滤波电路来分别实现方波，三角波和正弦波的输出。它的制作成本不高，电路简单，使用方便，有效的节省了人力，物力资源。 本文通过介绍一种电路的连接，实现函数发生器的基本功能。将其接入电源，具有实际的应用价值。并通过在示波器上观察波形及数据，得到结果。电压比较器实现方波的输出，又连接积分器得到三角波，并通过方波-三角波转换电路看到三角波，得到想要的信号。 2、设计内容和要求 设计要求：设计并制作用分立元件和集成运算放大器组成的能产生方波、三角波的波形发生器。 设计指标：输出频率分别为：2z 10H 、310Z H 和4 10Z H ；方波的输出电压峰 峰值 20P P V v -≥ 。 3、方案的论证和选择 3.1方案的提出 3.1.1方案一： 0.12Multisim 0.12Multisim 0.12Multisim 0.12Multisim RC 方波发生器 一、实验目的 （1）学习运算放大器在对信号处理、变换和产生等方面的应用，为综合应用奠定基础。 （2）学习用集成运算放大器组成波形发生器的工作原理。 二、实验原理 实际应用中通过电压比较可以产生方波，如图。负向输入端的电容充、放电时，其变化的电压与经过f R 反馈回来的电压进行比较，就得到了方波。二极管1D ，2D 与电阻p R ，3R 组成的电路用来控制电容的充、放电时间，从而控制方波的占空比。稳压二极管z V 的作用是限制和确定方波的幅度，因此要根据设计所要求的方波幅度来选择稳压二极管的稳定电压z V 。此外，方波幅度和宽度的对称性也与稳压二极管的对称性有关。为了得到对称的方波输出，通常应选用高精度的双向稳压二极管。2R 为稳压二极管的限流电阻，其阻值由所选的稳压二极管的稳定电流来决定。 设接通电源后输出电压z V v +=0，二极管1D 导通，2D 截止，0v 经p R 向C 充电，充电时间常数为C R p 。当电容两端电压c V 略大于同相输入端电压f V 时，输出电压0v 跳变为z V -，二极管1D 截止，2D 导通，电容经3R 向输出端放电，放电时间常数为C R 3。当c V 略小于f V 时，输出电压0v 又跳变为z V +。如此周而复始进行，随着电容的充电放电，输出电压0v 不断翻转，形成矩形波。 输出脉冲高电平z V v +=0的时间为 )21ln(11f p R R C R T += 输出低电平z V v -=0的时间为 )21ln(132f R R C R T + = 振荡频率为 ()???? ??++=+==f p R R C R R T T T f 132121ln 111 信号发生器设计 一、设计任务 设计一信号发生器，能产生方波、三角波和正弦波并进行仿真。 二、设计要求 基本性能指标：(1)频率范围100Hz~1kHz；(2)输出电压：方波U p-p≤24V，三角波U =6V，正弦波U p-p>1V。 p-p 扩展性能指标：频率范围分段设置10Hz~100Hz, 100Hz~1kHz，1kHz~10kHz；波形特性方波t r<30u s（1kHz，最大输出时）用仪器测量上升时间，三角波r△<2%，正弦波r <5%。（计算参数） ～ 三、设计方案 信号发生器设计方案有多种，图1是先产生方波、三角波，再将三角波转换为正弦波的组成框图。 图1 信号发生器组成框图 主要原理是：由迟滞比较器和积分器构成方波——三角波产生电路，三角波在经过差分放大器变换为正弦波。方波——三角波产生基本电路和差分放大器电路分别如图2和图4所示。 图2所示，是由滞回比较器和积分器首尾相接形成的正反馈闭环系统，则比较器A1输出的方波经积分器A2积分可得到三角波，三角波又触发比较器自动翻转形成方波，这样即可构成三角波、方波发生器。其工作原理如图3所示。 图2 方波和三角波产生电路 图3 比较器传输特性和波形 利用差分放大器的特点和传输特性，可以将频率较低的三角波变换为正弦波。（差模传输特性）其基本工作原理如图5所示。为了使输出波形更接近正弦波，设计时需注 应接近晶体意：差分放大器的传输特性曲线越对称、线性区越窄越好；三角波的幅值V m 管的截止电压值。 图4 三角波→正弦波变换电路 图5 三角波→正弦波变换关系 在图4中，RP 1调节三角波的幅度，RP 2调整电路的对称性，并联电阻R E2用来减小差分放大器的线性区。C 1、C 2、C 3为隔直电容，C 4为滤波电容，以滤除谐波分量，改善输出波形。取Ic2上面的电流（看输出） 波形发生器的性能指标： ①输出波形种类：基本波形为正弦波、方波和三角波。 ②频率范围：输出信号的频率范围一般分为若干波段，根据需要，可设置n 个波段范围。(n>3) ③输出电压：一般指输出波形的峰-峰值U p-p 。 ④波形特性：表征正弦波和三角波特性的参数是非线性失真系数r ～和r △；表征方波特性的参数是上升时间t r 。 四、电路仿真与分析 实验仿真电路图如图 河西学院物理与机电工程 学院 综合设计实验 方波-三角波产生电路 实验报告 学院：物理与机电工程学院 专业：电子信息科学与技术 ：侯涛 日期：2016年4月26日 方波-三角波发生电路 要求：设计并制作用分立元件和集成运算放大器组成的能产生方波、三角波的波形发生器。 指标：输出频率分别为：102HZ、103HZ和104Hz；方波的输出电压峰峰值VPP≥20V 一、方案的提出 方案一： 1、由文氏桥振荡产生一个正弦波信号。 2、把文氏桥产生的正弦波通过一个过零比较器从而把正弦波转换成方波。 3、把方波信号通过一个积分器。转换成三角波。 方案二： 1、由滞回比较器和积分器构成方波三角波产生电路。 2、然后通过低通滤波把三角波转换成正弦波信号。 方案三： 1、由比较器和积分器构成方波三角波产生电路。 2、用折线法把三角波转换成正弦波。 二、方案的比较与确定 方案一： 文氏桥的振荡原理：正反馈RC网络与反馈支路构成桥式反馈电路。当R1=R2、C1=C2。即f=f0时，F=1/3、Au=3。然而，起振条件为Au略大于3。实际操作时，如果要满足振荡条件R4/R3=2时，起振很慢。如果R4/R3大于2时，正弦波信号顶部失真。调试困难。RC串、并联选频电路的幅频特性不对称，且选择性较差。因此放弃方案一。 方案二： 把滞回比较器和积分比较器首尾相接形成正反馈闭环系统，就构成三角波发生器和方波发生器。比较器输出的方波经积分可得到三角波、三角波又触发比较器自动翻转形成方波，这样即可构成三角波和方波发生器。通过低通滤波把三角波转换成正弦波是在三角波电压为固定频率或频率变化围很小的情况下使用。然而，指标要求输出频率分别为102HZ、103HZ和104Hz 。因此不满足使用低通滤波的条件。放弃方案二。 方案三： 方波、三角波发生器原理如同方案二。比较三角波和正弦波的波形可以发现，在正弦波从零逐渐增大到峰值的过程中，与三角波的差别越来越大即零附近的差别最小,峰值附近差别最大。因此，根据正弦波与三角波的差别，将三角波分成若干段，按不同的比例衰减，就可以得到近似与正弦波的折线化波形。而且折线法不受频率围的限制。 综合以上三种方案的优缺点，最终选择方案三来完成本次课程设计。 三、工作原理： 1、方波、三角波发生电路原理 模电实验报告 一、实验任务： 设计一个方波—三角波—正弦波函数发生器 已知条件：双运放NE5532 一只（或uA741两只） 性能要求：频率范围：1—10Hz ，10—100Hz ；输出电压：方波Upp<=24V ，三角波Upp=6V ， 正弦波Upp>1V 。 二、电路设计过程及结果： 2231231124O m RP CC U R R R U ===+ 取210K R =Ω，340K R =Ω，147K RP R =Ω。平衡电阻1231//()9RP R R R R K =+≈Ω。 由输出频率的表达式得： 3142 224RP RP R R R R R C f ++= 当110Hz f Hz ≤≤时，取210C uF =，4 5.1R K =Ω，2100RP R K =Ω。当 10100Hz f Hz ≤≤时，取21C uF =以实现频率波段的转换，其余不变。取平衡电阻510R K =Ω。 电路形式如下图，参数如下图所示 四、下面为仿真图形 五、实验数据 根据实验，实验波形与仿真波形相似，测得的方波Upp=2.16V，三角波 Upp=5.6V，正弦波Upp=1.48V。 六、心得 本次实验的各种参数均可参考书中所给的例子计算得出。从中也体现出了自己对相关理论只是并不是特别地熟悉，只能看着书根据公式计算，在这一点上还需要好好地去复习一下。 在实验过程中，接线时尤其需要仔细一点，通过几个人的合作，不断地检查完善多次后猜得出最终结果。也体现出了团队合作的重要性。 在示波器调试方面，也暴露出了许多不足，对示波器的使用并不是特别地熟练。 对于所测出的数据有一定的偏差，及时这样也应该实事求是地记录下数据。 无论是理论计算还是实际操作，都需要我今后多加练习学习。 模拟电子电路课程设计正弦波三角波方波函数 发生器 文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256） 课程设计任务书学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位： 题目：正弦波－三角波－方波函数发生器 初始条件： 具备模拟电子电路的理论知识；具备模拟电路基本电路的设计能力；具备模拟电路的基本调试手段；自选相关电子器件；可以使用实验室仪器调试。 要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、频率范围三段：10～100Hz，100 Hz～1KHz，1 KHz～10 KHz； 2、正弦波Uopp≈3V，三角波Uopp≈5V，方波Uopp≈14V； 3、幅度连续可调，线性失真小； 4、安装调试并完成符合学校要求的设计说明书 时间安排： 一周，其中3天硬件设计，2天硬件调试 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日 目录 1.综述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 信号发生器概论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 Multisim简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 集成运放lm324简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 2.方案设计与论证．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4方案一．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4方案二．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4方案三．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 电子线路课程设计报告设计题目：简易数字合成信号发生器 专业： 指导教师： 小组成员: 数字合成信号发生器设计、调试报告 一：设计目标陈述 设计一个简易数字信号发生器，使其能够产生正弦信号、方波信号、三角波信号、锯齿波信号，要求有滤波有放大,可以按键选择波形的模式及周期及频率，波形可以在示波器上 显示，此外可以加入数码管显示。 二、完成情况简述 成功完成了电路的基本焊接，程序完整，能够实现要求功能。能够通过程序控制实现正弦波的输出，但是有一定噪声；由于时间问题，我们没有设计数码管，也不能通过按键调节频率。 三、系统总体描述及系统框图 总体描述：以51单片机开发板为基础，将输出的数字信号接入D\A转换器进行D\A转换，然后接入到滤波器进行滤波，最后通过运算放大器得到最后的波形输出。 四：各模块说明 1、单片机电路80C51 程序下载于开发板上的单片机内进行程序的执行，为D\A转换提供了八位数字信号，同时为滤波器提供高频方波。通过开发板上的232串口，可以进行软件控制信号波形及频率切换。通过开发板连接液晶显示屏，显示波形和频率。 2、D/A电路TLC7528 将波形样值的编码转换成模拟值，完成单极性的波形输出。TLC7528是双路8位数字模拟转换器，本设计采用的是电压输出模式，示波器上显示波形。直接将单片机的P0口输出传给TLC7528并用A路直接输出结果，没有寄存。 3、滤波电路MAX7400 通过接收到的单片机发送来的高频方波信号（其频率为所要实现波频率的一百倍）D转换器输出的波形，对转换器输出波形进行滤波并得到平滑的输出信号。 4、放大电路TL072 TL072用以对滤波器输出的波进行十倍放大，采用双电源，并将放大结果送到示波器进行波形显示。 五：调试流程 1、利用proteus做各个模块和程序的单独仿真，修改电路和程序。 2、用完整的程序对完整电路进行仿真，调整程序结构等。 3、焊接电路，利用硬件仿真器进行仿真，并用示波器进行波形显示，调整电路的一些细节错误。 六：遇到的问题及解决方法 遇到的软件方面的问题： 最开始，无法形成波形，然后用示波器查看滤波器的滤波，发现频率过低，于是检查程序发现，滤波器的频率设置方面的参数过大，延时程序的参数设置过大，频率输出过低，几次调整好参数后，在进行试验，波形终于产生了。 七：原理图和实物照片 波形照片: 模拟电子课程设计 报告 题目：________函数发生器设计_____ 学生姓名：_________王鹏______________ 学号：_________20120230720_______ 自然班：________T1223-7___________ 专业：______自动化（电动车辆工程）__指导老师：_______蒋伟荣______________ 2014 年6 月 一、课题意义 （1）通过模拟电子技术的课程设计，让我们对模拟电子电路有更加深入的认识和了解。 （2）以做课程设计来激发学生对模拟电子技术的兴趣，从而为后期的学习提供更大的动力。 （3）以课设的形式让学生对一学期所学习的模拟电子知识进行归纳总结，学以致用。 （4）通过设计函数发生器，我们对模拟电子技术中的积分电路、微分电路以及差分电路原理有更加详细的理解。 （5）通过课程设计培养学生的动手能力。 （6）强化学生的创新能力，以及在学习生活中学会独立的解决问题的能力。 二、函数发生器设计课题要求 （1）输出波行：正弦波、方波和三角波.. （2）输出频率：300HZ--10KHZ可调 （3）输出幅值：30mv-3v可调 三、课题方案设计和比较 在本次模拟电子课程设计方案设计选择中，我所选择的是方案是通过直流稳压电源（+5V，—5V或者+12V，—12V），通过一个LM324的运放元件的管脚1、2、3形成一个产生正弦波的发生器，而LM324元件的管脚5、6、7形成一个产生方波的发生器，LM324元件的管脚8、9、10形成一个产生三角波的发生器，最后三个函数发生器共用同一个直流稳压电源的接入管脚4、11，其共同连接起来形成一个能够产生正弦波——方波——三角波的函数发生器，函数发生器设计课设要求的电压输出可调幅值30mv-3v，可调频率范围为300HZ--10KHZ则是通过调节所设计的电路中的电位器来实现这一要求的，其实际原理也就是改变接入电路中电阻值的大小来改变输出电压的幅值和频率的。以下为此次模拟电子课程设计课题函数发生器的设计思路方案框图： 实验1 示波器、函数信号发生器的原理及使用 【实验目的】 1. 了解示波器、函数信号发生器的工作原理。 2. 学习调节函数信号发生器产生波形及正确设置参数的方法。 3. 学习用示波器观察测量信号波形的电压参数和时间参数。 4. 通过李萨如图形学习用示波器观察两个信号之间的关系。 【实验仪器】 1. 示波器DS5042型，1台。 2. 函数信号发生器DG1022型，1台。 3. 电缆线（BNC 型插头），2条。 【实验内容与步骤】 1. 利用示波器观测信号的电压和频率 （1）参照“实验1 示波器函数信号发生器的原理及使用（实验指导书）”相关内容，产生如图1-1所示的正余弦波形，显示在示波屏上。 图1-1 函数信号发生器生成的正、余弦信号的波形 学生姓名/学号 指导教师 上课时间 第 周 节 （2）用示波器对图1-1中所示的正余弦波形进行测量并填写下表 表1-1 正余弦信号的电压和时间参数的测量 电压参数（V）时间参数 峰峰值最大值最小值频率（Hz）周期（ms）正弦信号 3sin(200πt) 余弦信号 3cos(200πt) 2. 用示波器观测函数信号发生器产生的正余弦信号的李萨如图形 （1）参照“实验1 示波器函数信号发生器的原理及使用（实验指导书）”相关内容，产生如图1-2所示的正余弦波形的李萨如图形，调节并正确显示在示波屏上。 图1-2 正弦信号3sin(200πt)和余弦信号3cos(200πt)的李萨如图形 3. 观测相同幅值、相同频率、不同相位差条件下的两正弦信号的李萨如图形 （1）在函数信号发生器CH1通道产生的正弦信号3sin(200πt)保持不变的情况下，调节函数信号发生器CH2通道产生正弦信号3sin(200πt+45o)，观测并记录两正弦信号的李萨如图形于图1-3中。 （2）在函数信号发生器CH1通道产生的正弦信号3sin(200πt)保持不变的情况下，调节函数信号发生器CH2通道产生正弦信号3sin(200πt+135o)，观测并记录两正弦信号的李萨如图形于图1-3中。 创作编号：BG7531400019813488897SX 创作者：别如克* 方波和三角波发生器电路 由集成运算放大器构成的方波和三角波发生器，一般均包括比较器和RC积分器两大部分。如图6. 5所示为由迟滞比较器和集成运放组成的积分电路所构成的方波和三角波发生器。 方波和三角波发生器的工作原理 A1构成迟滞比较器，同相端电位Vp由VO1和VO2决定。利用叠加定理可得： 当Vp＞0时A1输出为正，即VO1 = +Vz；当Vp＜0时，A1输出为负即VO1 = -Vz A2构成反相积分器 VO1为负时，VO2 向正向变化，VO1 为正时，VO2 向负向变化。假设电源接通时VO 1 = -Vz，线性增加。 当VO2上升到使Vp略高于0v时，A1的输出翻转到VO1 = +Vz 。 四、报告要求 1、课题的任务和要求。 2、课题的不同方案设计和比较，说明所选方案的理由。 3、电路各部分原理分析和参数计算。 4、测试结果及分析： （1）实测输出频率范围，分析设计值和实测值误差的来源。 （2）对应输出频率的高、中、低三点，分别实测输出电压的峰－峰值范围，分析输出电压幅值随频率变化的原因。 （3）频率特性测试，在低频端选定一个输出幅值，而后逐步调高输出频率，选12～15个测试点，用示波器观测输出对应频率下的输出幅值，填入自己预做的表格，画出电路的幅频特性。 注意：输出幅值一旦选定，在调节输出测试频率点过程中，不能再动！ （4）画出示波器观测到的各级输出波形，并进行分析；若波行有失真，讨论失真产生的原因和消除的方法。 5、课题总结 6、参考文献 2、方波、三角波发生器 （1）按图11-2所示电路及参数接成方波、三角波发生器。 波形发生电路实验报告 班级 姓名 学号 一、实验目的 1. 掌握由集成运放构成的正弦波振荡电路的原理与设计方法。 2. 学习电压比较器的组成及电压传输特性的测试方法。 3. 掌握由集成运放构成的矩形波和三角波振荡电路的原理与设计方法。 二、实验内容 1. 正弦波发生电路 （1）实验参考电路见图1。 （2）缓慢调节电位器R W，观察电路输出波形的变化，完成以下测试： ①R W为0Ω 时的u O的波形； ②调整R W使电路刚好起振，记录u O的幅值、频率及R W的阻值； ③调整R W使输出为不失真的正弦波且幅值最大，记录u O幅值、频率及R W的阻值； ④将两个二极管断开，观察R W从小到大变化时输出波形的变化情况。 2. 方波- 三角波发生电路 （1）实验参考电路见图2。 （2）测试滞回比较电路的电压传输特性 将图2 电路的第一级改造为滞回比较电路，在输入端输入合适的测试信号，用示波器X-Y模式观测电压传输特性曲线并记录阈值电压和u O1的幅值。 （3）测量图2电路u O1、u O2波形的幅值、周期及u O1波形的上升和下降时间。 3．矩形波- 锯齿波发生电路 修改电路图2，使之成为矩形波- 锯齿波发生电路。要求锯齿波的逆程（电压下降）时间大约是正程时间的20%，记录u O1、u O2的幅值、周期。 三、实验要求 1. 实验课上搭建硬件电路，记录各项测试数据。 2. 完成正弦波电路的实验后在面包板上保留其电路，并使其输出电压U o在1-3V范围内连续可调。 四、预习计算 1．正弦波振荡电路 起振条件为|A|略大于3，刚起振时幅值较小，认为二极管还未导通，即R4+R W R2 +1略大于3，即R W略大于10kΩ时刚好起振，随着R W的增大，振幅会增大，当R W过大时波形会出现失真。 振荡频率由RC串并联选频网络决定，f0=1 2πR1C1 ≈106.1Hz 2．方波- 三角波发生电路 滞回比较器的阈值电压±U T=±R2 R1 U Z=±2.9V，测试滞回比较电路时将R2与运放A2的输出端断开，改接输入信号（三角波为宜）。 方波（u O1）的幅值为U Z=5.8V，三角波（u O2）的幅值为U T=2.9V。 U T=?1 4 (?U Z) T ?U T U T=R2 1 U Z 解得：T=4R2R4C R1 =0.4ms，即u O1和u O2的周期为0.4ms。 3．矩形波- 锯齿波发生电路 只需让电容充放电回路的时间常数不一样即可。电路原理图如下： 模电课程设计报告-- 正弦波方波三角波发生器 宁波大红鹰学院 《模拟电子技术》 课程设计报告 课题名称：正弦波方波三角波发生器 分院：机械与电气工程学院 教研室：电气工程及其自动化 班级： 姓名： 学号：1121090249 指导教师： 二○一三年十二月 1.设计任务 “方波三角波正弦波发生器”项目任务 一、设计目的 1、熟悉电路的基本功能原理，学会用集成运算放大器组成方波、三角波及正弦波发生器； 2、学习方波、三角波、正弦波发生器的设计方法和设计流程； 3、掌握方波、三角波、正弦波发生器的调试与测量方法。 4、能正确焊装、检测、调试电路。 二、设计任务 1、课题名称：方波三角波正弦波发生器 2、元器件选择范围： （1）集成电路：LM358、NE555等； （2）稳压二极管：5.1V或6.2V； （3）电阻：E24系列，碳膜电阻，1/4W，精度5%，阻值范围10Ω-1MΩ。 （4）电容：E6（100pF—1000uF）,电解电容耐压25V、35V、50V。 （5）电位器：10K、50K、100K、500K。 三、设计要求 1、电源电压：±12V； 2、输出信号波形为对称方波、三角波和正弦波； 3、输出信号频率（根据指标分配安排）； 4、输出信号幅度（根据指标分配安排）； 5、拓展要求：产生锯齿波。 2.硬件设计 这是设计仿真时所用的电路，能够基本符合设计的要求。基本构思思路是，一个由正弦波电路、方波电路、三角波电路和放大电路组成的电路。 由于实际焊接测试时方波严重失真，对电路有所整改，如图所示。 1．元器件列表 模拟所用元器件符号实际所用元器件符号LM358D U1A LM358D U1A LM358D U2A LM358D U2A LM358D U3A LM358D U3A LM358D U4A LM358D U4A 函数信号发生器与示波器的使用实验报告书 专业：班级：学号： 姓名：实验时间： 实验目的 1、学会数字合成函数信号发生器常用功能的设置、使用； 2、会从函数信号发生器胡频率计上读出信号频率； 3、在了解数字双踪示波器显示波形的工作原理基础上，观察 并测量以下信号：(见下表)学会数字示波器的基本操作与 读书； 实验仪器 F40函数信号发生器、UTD2102CE数字示波器、探头。 实验原理 1、函数信号发生器的原理 该仪器采用直接数字合成技术，可以输出函数信号、调频、调幅、FSK、PSK、猝发、频率扫描等信号，还具有测频、计数、任意波形发生器功能。 2、示波器显示波形原理 如果在示波器CH1或CH2端口加上正弦波，在示波器的X 偏转板加上示波器内部的锯齿波，当锯齿波电压的变化周期与 正弦波电压相等时，则显示完整的周期的正弦波形，若在示波 器CH1和YCH2同时加上正弦波，在示波器的X偏转板上加上 示波器的锯齿波，则在荧光屏上将的到两个正弦波。 实验内容 1、做好准备工作，连接实验仪器电路，设置好函数信号发生 器、示波器； （1）、把函数信号发生器的“函数输出”输出端与示波器的 X CH1信号输入端连接，两台仪器的接通220V交流电源。 （2）、启动函数信号发生器，开机后仪器不需要设置，短暂 时间后，即输出10K Hz的正弦波形。 （3）、需要信号源的其他信号，到时在进行相关的数据设定 （如正弦波2的波形、频率、点频输出、信号幅度）等。 2、用示波器观察上表中序号1的信号波形（10KHz）；过程如下： （1）、打开示波器的电源开关，将数字存储示波器探头连接到CH1输入端，按下“AUTO”按键，示波器将自动设置垂直偏转系数、扫描时基以及触发方式；按下CH1按键。 集成运算放大器应用电路综合设计 网上大作业 方波发生器 电路： 波形： 电路设计： 因为矩形波电压只有两种状态，不是高电平，就是低电平，所以电压比较器是它的重要组成部分；因为产生振荡，就是要求输出的两种状态自动地相互转换，所以电路中必须引入反馈；因为输出状态应 按一定的时间间隔交替变化，即产生周期性变化，所以电路中要有延迟环节来切丁每种状态维持的时间。图示为矩形波发生电路，它由反相输入的滞回比较器和RC电路组成。RC回路既作为延迟环节，又作为反馈网络，通过RC充放电实现输出状态的自动转换。 方波发生电路图，如图所示，它由反相输入的滞回比较器和RC 积分电路组成。其中RC回路既作为延迟环节，又作为反馈网络，通过RC充、放电实现输出状态的自动转换，而输出端引入的限流电阻Ｒｏ和两个背靠背的双向稳压管起到了双向限幅的作用。 基波低通滤波器 电路： 波形： 电路设计： 一个低通滤波器加一个同相比例放大器。 出现的问题及解决： 1.出现问题：到后面和移相的三次谐波叠加时发现波形不正确。 发现错误：后面的滤波器对三次谐波多次放大使最后的波形不正确。 解决问题：加一个同相比例放大器，确保波形的正确。 2．出现错误：发现滤波后，波形失真。 发现错误：是角频率和频率弄混了，导致截止频率算错。 解决问题：纠正后，重新计算。 三次谐波带通滤波器 电路: 波形： 电路设计： 一个二阶有源高通滤波器，一个二阶有源低通滤波器和一个带通滤波器级联。 优化过程： 第一次只用了一个带通滤波器滤波，做仿真时，发现波形失真，后来发现是一个带通滤波器的带外衰减不够，所以又级联一个二阶有源高通滤波器和一个二阶有源低通滤波器，并且将Q调至1。 移相器 电路： 45度： 方波发生器及其调制 一、实验内容 设计一方波信号发生器，采用ROM进行一个周期数据存储，并通过地址发生器产生方波信号。并通过控制端输入a对方波信号进行调幅和调频。ROM（4位地址16位数据） 二、实验原理 方波信号发生器是由地址发生器和方波数据存储器ROM两块构成，输入为时钟脉冲，输出为8位二进制。 1地址发生器的原理 地址发生器实质上就是计数器，ROM的地址是4位数据，相当于16位循环计数器。 2.只读存储器ROM的设计 (1)、VHDL编程的实现 ①基本原理：为每一个存储单元编写一个地址，只有地址指定的存储单元才能与公共的I/O 相连，然后进行存储数据的读写操作。 ②逻辑功能：地址信号的选择下，从指定存储单元中读取相应数据。 3．调幅与调频 通过输入信号a(3位数据)，选择不同调制，如 a=000,2分频 a=001,4分频 a=010，8分频 a=011，16分频 a=100，2倍调幅 a=101，4倍调幅 a=110，8倍调幅 a=111，16倍调幅 分频原理：偶数分频，即分频系数N=2n（n=1,2,…）,若输入的信号频率为f，那么分频器的输出信号的频率为f/2n(n=1,2,…)。 调幅原理：通过移位寄存器改变方波幅值（左移）。 三、设计方案 1. 基于VHDL编程的设计 在地址信号的选择下，从指定存储单元中读取相应数据，系统框图如下: FPGA 四、原理图 1、VHDL编程的实现 (1)、顶层原理图 (2)、地址发生器的VHDL语言的实现library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; use ieee.std_logic_arith.all; entity addr_count is port ( clk1khz: in std_logic; qout: out integer range 0 to 15 ); end addr_count; architecture behave of addr_count is signal temp: integer range 0 to 15;方波三角波发生电路实验报告修订版
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