课题三 多种波形发生器的设计与制作 方波、三角波、脉冲波、锯齿波等非正弦电振荡信号是仪器仪表、电子测量中最常用的波形，产生这些波形的方法较多。本课题要求设计的多种波形发生器是一种环形的波形发生器，方波、三角波、脉冲波、锯齿波互相依存。电路中应用到模拟电路中的积分电路、过零比较器、直流电平移位电路和锯齿波发生器等典型电路。通过对本课题的设计与制作，可进一步熟悉集成运算放大器的应用及电路的调试方法，提高对电子技术的开发应用能力。 1、 设计任务 设计并制作一个环形的多种波形发生器，能同时产生方波、三角波、脉冲波和锯齿波，它们的时序关系及幅值要求如图3-3-1所示。 图3-3-1 波形图 设计要求： ⑴ 四种波形的周期及时序关系满足图3-3-1的要求，周期误差不超过%1±。 ⑵ 四种波形的幅值要求如图3-3-1所示，幅值误差不超过%10±。 ⑶ 只允许采用通用器件，如集成运放，选用F741。
要求完成单元电路的选择及参数设计，系统调试方案的选取及综合调试。 2、设计方案的选择 由给定的四种波形的时序关系看：方波决定三角波，三角波决定脉冲波，脉冲波决定锯齿波，而锯齿波又决定方波。属于环形多种波形发生器，原理框图可用3-3-2表示。 图3-3-2 多种波形发生器的方框图 仔细研究时序图可以看出，方波的电平突变发生在锯齿波过零时刻，当锯齿波的正程过零时，方波由高电平跳变为低电平，故方波发生电路可由锯齿波经一个反相型过零比较器来实现。三角波可由方波通过积分电路来实现，选用一个积分电路来完成。图中的u B电平显然上移了+1V，故在积分电路之后应接一个直流电平移位电路，才能获得符合要求的u B波形。脉冲波的电平突变发生在三角波u B的过零时刻，三角波由高电平下降至零电位时，脉冲波由高电平实跳为低电平，故可用一个同相型过零比较器来实现。锯齿波波形仍是脉冲波波形对时间的积分，只不过正程和逆程积分时常数不同，可利用二极管作为开关，组成一个锯齿波发生电路。由上，可进一步将图3-3-2的方框图进一步具体化，如图3-3-3所示。 图3-3-3 多种波形发生器实际框图 器件选择，设计要求中规定只能选用通用器件，由于波形均有正、负电平，应选择由正、负电源供电的集成运放来完成，考虑到重复频率为100Hz(10ms),故选用通用型运放F741（F007）或四运放F324均可满足要求。本设计选用F741。其管脚排列及功能见附录三之三。
第八章脉冲波形的产生和变换 一、填空题 1.(10-1中)矩形脉冲的获取方法通常有两种：一种是________________；另一种是________________________。 2.（10-1易）占空比是_________与_______的比值。 3．（10-4中）555定时器的最后数码为555的是（,）产品，为7555的是（,）产品。 4．（10-3中）施密特触发器具有现象；单稳触发器只有个稳定状态。 5．（易，中）常见的脉冲产生电路有，常见的脉冲整形电路有、。 6．（中）为了实现高的频率稳定度，常采用振荡器；单稳态触发器受到外触发时进入。 7.（10-3易）在数字系统中，单稳态触发器一般用于______、 ______、______等。 8.（10-3中）施密特触发器除了可作矩形脉冲整形电路外，还可以作为________、_________。 9.（10-2易）多谐振荡器在工作过程中不存在稳定状态，故又称为________。 10.（10-2中）由门电路组成的多谐振荡器有多种电路形式，但它们均具有如下共同特点: 首先，电路中含有________，如门电路、电压比较器、BJT 等。这些器件主要用来产生________；其次，具有________, 将输出电压器恰当的反馈给开关器件使之改变输出状态；另外，还有，利用RC电路的充、放电特性可实现_______，以获得所需要的振荡频率。在许多实用电路中，反馈网络兼有_____作用。 11.（10-3易）单稳态触发器的工作原理是：没有触发信号时，电路处于一种_______。外加触发信号，电路由_____翻转到_____。电容充电时，电路由______自动返回至______。 二、选择题 1．（10-2中）下面是脉冲整形电路的是（）。 A.多谐振荡器触发器 C.施密特触发器触发器 2．（10-2中）多谐振荡器可产生（）。
1.概述 波形发生器是一种常用的信号源，广泛地应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域。函数信号发生器是一种能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路。函数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。通过对函数波形发生器的原理以及构成分析，可设计一个能变换出三角波、正弦波、方波的函数波形发生器。本课程采用采用RC正弦波振荡电路、电压比较器、积分电路共同组成的正弦波—方波—三角波函数发生器的设计方法。先通过RC正弦波振荡电路产生正弦波，再通过电压比较器产生方波，最后通过积分电路形成三角波。
2．设计方案 采用RC正弦波振荡电路、电压比较器、积分电路共同组成的正弦波—方波—三角波函数发生器的设计方法。先通过RC正弦波振荡电路产生正弦波，再通过电压比较器产生方波，最后通过积分电路形成三角波。文氏桥振荡器产生正弦波输出，其特点是采用RC串并联网络作为选频和反馈网络，其振荡频率f=1/2πRC.改变RC的值，可得到不同的频率正弦波信号输出。用集成运放构成电压比较器，将正弦波变换成方
3. 设计原理 3.1正弦波产生电路 正弦波由RC 桥式振荡电路（如图3-1所示），即文氏桥振荡电路产生。文氏桥振荡器具有电路简单、易起振、频率可调等特点而大量应用于低频振荡电路。正弦波振荡电路由一个放大器和一个带有选频功能的正反馈网络组成。其振荡平衡的条件是AF ＝1以及ψa+ψf=2n π。其中A 为放大电路的放大倍数，F 为反馈系数。振荡开始时，信号非常弱，为了使振荡建立起来，应该使AF 略大于1。 放大电路应具有尽可能大的输入电阻和尽可能小的输出电阻以减少放大电路对选频特性的影响，使振荡频率几乎仅决定于选频网络，因此通常选用引入电压串联负反馈的放大电路。正反馈网络的反馈电压U f 是同相比例运算电路的输入电压，因而要把同相比例运算电路作为整体看成电路放大电路，它的比例系数是电压放大倍数，根据起振条件和幅值平衡条件有 31 1≥+ =R Rf Av （Rf=R2+R1//D1//D2） 且振荡产生正弦波频率 Rc f π210= 图中D1、D2的作用是，当Vo1幅值很小时，二极管D1、D2接近开路，近似有Rf ＝9.1K ＋2.7K ＝11.8K ，，Av=1+Rf/R1=3.3>=3,有利于起振；反之当Vo 的幅值较大时，D1或D2导通，Rf 减小，Av 随之下降，Vo1幅值趋于稳定。
第六章 波形的产生与变换电路 6.1基本要求 1.熟练掌握正弦波振荡器产生振荡的相位平衡条件和幅值平衡条件。 2.熟练掌握桥式、变压器反馈式、三点式振荡器的结构、相位条件的判别和振荡频率的计算。 3.熟悉桥式振荡器的幅值条件，了解其稳幅措施。 4.了解石英晶体振荡器的工作原理。 5.熟练掌握各种比较器的结构、工作原理及参数的计算。 6.熟悉集成运放组成的方波、三角波、锯齿波发生器的工作原理和输出波形。 6.2 解答示例及解题技巧 题6-3解：（a ）不能产生正弦振荡。 此电路欲构成RC 桥式振荡器，桥式振荡器是由基本放大器和正反馈网络(同时具有选频功能)构成的。此电路中的运放与10k 、20k 电阻是基本放大器部分，应为负反馈放大器；RC 串并联网络是正反馈网络部分，应引正反馈（f =f 0时）至运放的同相输入端。但本电路中的放大器却构成了正反馈，而RC 串并联网络却引入了负反馈。所以不能产生正弦振荡。若将运放的反相输入端与同相输入端互换，便可以使基本放大器的相移ΦA =0o ，RC 串并联网络的相移ΦF =0（f =f 0时），从而满足振荡的相位条件ΦA +ΦF =0o 。 （b ）不能产生正弦振荡。 此电路欲构成RC 移相式振荡器。它的移相网络作为反馈网络，同时具有选频功能。但此电路中放大器部分是共基极放大器，ΦA =0o ，移相网络的相移ΦF 在0o ～270o 之间变化，其中当ΦF =0o 时，对应频率趋近无穷大，这意味着当频率趋近无穷时，电路才能满足振荡的相位条件ΦA +ΦF =0o ，显然是不可能做到的，所以不能产生正弦振荡。须将移相网络的反馈连线由BJT 的发射极改至基极，构成共射放大器，这样可以使ΦA =180o ，而在有限的频率范围内又可以在某一频率上得到ΦF =180o ，使 ΦA +ΦF =360o ，满足振荡的相位条件。 （c ）可以产生正弦振荡。 此电路构成了RC 桥式振荡器。其中的差放是基本放大器，RC 串并联网络是正反馈网络部分，由于ΦA =0o ，ΦF =0（f =f 0时），可以使ΦA +ΦF =0o ，所以能产生正弦振荡。 （d ）不能产生正弦振荡。 此电路欲构成RC 移相式振荡器。但放大器部分的输入端接错了位置。应将2R 电阻与移相网络的连线断开，改接至移相网络的最后一级RC 之间。另将移相网络的电阻R 下端接地。这样才可以构成正确的振荡电路，在这个电路中，ΦA =180o ，ΦF =180o （某频率上），可以使ΦA +ΦF =360o ，满足振荡的相位条件。 题6-4 解：（1）此电路为RC 桥式振荡器，当电路振荡时，RC 串并联网络的反馈系数为 3 1 。
一种波形产生数字电路设计及仿真 1设计原理 DDS 直接频率合成技术是一种直接从相位的角度合成所需波形的技术。此设计旨在设计一个模拟波形的产生电路，采用quartus ii 软件作为可编程逻辑设计环境，该软件有两种设计方式，原理图输入和采用HDL 语言输入，实现模拟波形的产生。数字电路设计包含组合逻辑电路和时序逻辑电路设计，其中组合逻辑电路的设计是设计的重点。因此需要对时钟有较强的理解。本设计可以采用Verilog HDL 硬件描述语言编写程序实现波形的产生，可以产生三种波形，正弦波，方波以及三角波。其中正弦波调用quartus 自带的IP 核，通过单端口的ROM 来查表获得查表数据，通过调用ip 可以实现设计要求。方波和三角波虽然也可以通过此方式，但是也可以通过编写计数器分频实验来实现设计，方波可以直接通过半个周期信号为低电平，半个周期为高电平。三角波通过将计数器的值先增加后减少获得。波形产生电路在电子设计中占据很重要的地方，有一定的研究价值。 2功能描述 （1）实现正弦波、三角波、方波的输出； （2）信号输出通过各个波形的使能信号来区分输出何种波形； （3）信号调节方式可控，这里由于是仿真故没编写按键扫描程序； FPGA 的设计流程如下： 系统框图如图所示： 3设计定义
4 HDL语言编写流程 设计代码包含设计时钟分频进程、三角波产生进程、方波产生进程和信号输出电路进程。其中每个进程通过过程语句always来通过敏感信号如时钟上升沿和异步复位信号时钟下降沿来采样。其中设计流程图如下图所示： 5设计代码 见附录 6验证及仿真 仿真的方式有功能仿真和时序仿真，要设计这么一款电路，首先需要通过功能仿真。工具有quartus ii自带的波形仿真文件和编写顶层设计的testbench 测试程序来进行仿真。其中可以设置仿真时间、仿真精度、以及信号的输入类型定义和数值，设置好这些数据就可以进行仿真，不过采用testbench仿真相对复杂一点，需要用到modelsim软件来仿真，优点是仿真时间和仿真精度可以更高，仿真波形也相对较美观。 一个最基本的Testbench包含三个部分，信号定义、模块接口和功能代码。编写Testbench的三个基本步骤： 1、对被测试设计的顶层接口进行例化; 2、给被测试设计的输入接口添加激励; 3、判断被测试设计的输出相应是否满足设计要求。
XXXXXXXX学院 课程设计说明书 课程名称：电力电子技术 设计题目：方波产生和波形变换电路 班级：XXXXXXXXXXXXXXX 姓名：XXXX 学号：XXXXXXXXXXX 指导老师：XXXX 设计时间：XXXXXXXXXXXXX
摘要 波形发生器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。本设计将介绍由集成运算放大器组成的方波-----三角波----正弦波函数发生器的设计方法，了解多功能集成电路函数信号发生器的功能及特点，进一步掌握波形参数的测试方法。制作这种低函数信号发生器成本较低，适合学生学习电子技术测量使用。制作时只需要个别的外部元件就能产生从1—10HZ，10—100HZ的低失真正弦波、三角波、矩形波等脉冲信号。输出波形的频率和占空比还可以由电流或电阻控制。其中比较器与积分电路和反馈网络（含有电容元器件）组成振荡器，其中比较器产生的方波通过积分电路变换成了三角波，电容的充，放电时间决定了三角波的频率。最后利用差分放大器传输特性曲线的非线性特点将三角波转换成正弦波。 电压比较器实现方波的输出，又连接积分器得到三角波，并通过三角波-正弦波转换电路看到正弦波，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。本设计就是利用Multisim软件进行电路图的绘制并进行仿真。 关键字：波形、比较器、积分器、Multisim
Abstract Waveform generator is widely used in universities and scientific research. With the progress of science and technology, the development of the society, a single waveform generator has can't satisfy people's needs, and our design is a variety of waveform generator. This design introduces the integrated operational amplifier composed of square wave -- -- -- -- -- the design method of the triangle wave, sine wave function generator, understand the multi-function integrated circuit functions and characteristics of function signal generator, further grasp the waveform parameter test methods. To make this kind of function signal generator with low cost, suitable for students learning electronic technology measure. Need only when making individual external components can produce from 1-10 hz, 10-100 hz low distortion of sine wave, triangular wave and square wave pulse signal. The output waveform frequency and duty ratio can also be controlled by current or resistance. The comparator and integral circuit and the feedback network (containing the capacitance component) oscillator, the comparator of square wave by integrating circuit transformation becomes a triangle wave, capacitance charging, discharge time determines the frequency of the triangular wave. Finally using the nonlinear characteristics of the differential amplifier transmission characteristic curve of converting triangular wave into sine wave. Voltage comparator for the square wave output, and connect the integrator by triangle wave, and see the sine wave by triangle wave, sine wave conversion circuit, achieve the desired signal. NI Multisim software combines intuitive capture and functional simulation, can quickly, easily and effectively carried out on the circuit design and verification. This design is to use Multisim software to draw and carry on the simulation of circuit diagram. Key words: waveform, comparator, integrator, Multisim
波形发生器 徐威 （宁波大学信息科学与工程学院，浙江宁波315211） 摘要：使用题目指定的综合测试板上的NE555芯片和一片四运放LM324芯片制作一个频率可变的同时输出脉冲波、锯齿波、一次和三次正弦波。进行方案设计，制作出实际电路使其达到实验要求的各项指标。 一、设计任务与要求 使用题目指定的综合测试板上的NE555芯片和一片四运放LM324芯片，设计制作一个频率可变的同时输出脉冲波、锯齿波、正弦波Ⅰ、正弦波Ⅱ的波形产生电路。给出方案设计、详细电路图和现场自测数据及波形。 设计制作要求如下： 1、同时四通道输出、每通道输出脉冲波、锯齿波、正弦波Ⅰ、正弦波Ⅱ中的一种波形，每通道输出的负载电阻均为600欧姆。 2、四种波形的频率关系为1:1:1:3（3次谐波）；脉冲波、锯齿波、正弦波Ⅰ输出频率范围为8KHz～10KHz，输出电压幅度峰峰值为1V；正弦波Ⅱ输出频率范围为24KHz～30KHz，输出电压幅度峰峰值为9V。脉冲波、锯齿波和正弦波输出波形应无明显失真（使用示波器测量时）。 频率误差不大于10%；通带内输出电压幅度峰峰值误差不大于5%。脉冲波占空比可调整。 3、电源只能选用+10V单电源，由稳压电源供给，不得使用额外电源。 4、要求预留脉冲波、锯齿波、正弦波Ⅰ、正弦波Ⅱ和电源的测试端子。 5、每通道输出的负载电阻600欧姆应标清楚、至于明显位置，便于检查。 6、翻译：NE555和LM324的数据手册（器件描述、特点、应用、绝对参数、电参数）。 二、方案设计与论证 1.原始方案： 在使用Multisim进行仿真设计的阶段，我想出了两种原始方案，两种方案的大体思路如下。
《波形发生电路的设计》 课程设计报告 班级 任务分工：课程设计任务书下来后我们四个首先开始进行了理论上的讨论，然后根据任务要求确定了方案，上网查找搜寻了资料。最后根据方案来进行设计电路原理图，原理图经分析无误后，再经仿真软件进行仿真一直能满足任务要求为止，针对专业技术不足，我们多方讨论，多搜索资料，查阅书籍，一起书写课程任务书以及焊接电路板。设计时间：2013年7月8日——2013年7月12日 指导教师：冯勇鑫 目录 课题一波形发生器 (2)
1 题目 (2) 2 主要技术指标 (2) 3 方案论证及选择 (2) 4 系统组成框图 (3) 5 单元电路设计及说明 (5) （1）正弦波 (6) （2）方波 (8) （3）三角波 (10) 6 电路仿真 (6) 7 总体电路图 (7) 8 元件清单 (13) 9 调试过程及测试结果 (13) （1）调试步骤 (13) （2）调试结果 (14) 10 参考文献 (14) 11 个人总结 (14)
课题：波形发生电路的设计 一、课程设计的目的与要求（含设计指标） 任务：波形发生电路 要求：用集成运放设计正弦波—方波—三角波发生电路。其中正弦波振荡频率为160H Z，幅度为10V；方波频率与正弦波相同，输出电压幅度为6V；三角波频率与正弦波相同，幅度为4V。 二、方案论证及选择 ①方波产生电路是一种能够直接产生方波或矩形波的非正弦信号发生电路。由于方波包含了极丰富的谐波，因此，这种电路又成为多谐振荡电路。这是在迟滞比较器的基础上连了一个积分电路，把输出电压经R，f, C反馈到集成运放的反向端。在运放的输出端引入限流电阻Ｒ和两个背靠背的稳压管就组成了一个双向方波发生的电路。 ②三角波产生电路主要是积分电路的正向和反向充放电时间常数相等。即与锯齿波产生的差别。积分电路利用虚地的概念，电容Ｃ存在的漏电流也是产生误差的原因之一，选用泄漏电阻大的电容器可减少这种误差。 ③从结构上看，正弦波振荡电路就是一个没有输入信号的带选
波形产生电路实验报告 令狐采学 一、实验目的 1. 通过实验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. 通过实验掌握由集成运放构成的方波（矩形波）和三角波（锯齿波）振荡电路的原理与设计方法。 二、实验内容 1. 正弦振荡电路 实验电路图如下图所示，电源电压为。 （1）缓慢调节电位器，观察电路输出波形的变化，解释所观察到的现象。 （2）仔细调节电位器，使电路输出较好的正弦波形，测出振荡频率和幅度以及相对应的之值，分析电路的振荡条件。（3）将两个二极管断开，观察输出波形有什么变化。 2. 多谐振荡电路 （1）按图2 安装实验电路（电源电压为±12V）。观测、波形的幅度、周期（频 率）以及的上升时间和下降时间等参数。 （2）对电路略加修改，使之变成矩形波和锯齿波振荡电路，即为矩形波，为锯齿波。要求锯齿波的逆程（电压下降段）
时间大约是正程（电压上升段）时间的 20％ 左右。观测、的波形，记录它们的幅度、周期（频率）等 参数。 3. 设计电路测量滞回比较器的电压传输特性。 三、预习计算与仿真 1. 预习计算 （1）正弦振荡电路 由正反馈的反馈系数为： 由此可得RC 串并联选频网络的幅频特性与相频特性分别为 易知当RC 1 0==ωω时，? f V 和? o V 同相，满足自激振荡的相位条件。 若此时f 3v A >，则可以满足f 1v A F >，电路起振，振荡频率为 000 111 994.7Hz 1.005ms 2216k 10nF f T RC f ππ= ====?Ω?，。 若要满足自激振荡，需要满足f v A F 在起振前略大于1，而max 13 F =， 令f 3v A =，即满足条件的Rw 应略大于10kΩ。 （2）多谐振荡电路 对 电 路 的 滞 回 部 分 ，输出电压 ，当 时，可以 得到。 由 ，所以得到： 。 2. 仿真分析 （1）正弦振荡电路 仿真电路图：
脉冲波形发生电路设计一．实验目的 1.学习脉冲波形发生电路的设计方法和调试方法。 2.学习按模块划分电路的设计与调试的方法。二．555内部结构图和芯片引脚图 555内部结构图： 555引脚图：
三．红外发射管和光电三极管的工作原理 1.红外发射管： 红外光发射管具有单向导电性。只有当外加的正向电压使得正向电流足够大时才发射红外光，正向电流越大发光越强，其工作原理图参见图2（a）。此次实验中的R1 建议选取1k?。 2.光电三极管： 光电三极管依据光照强度来控制集电极电流的大小，其功能可等效为一只二极管与一只晶体管相连，并仅引出集电极和发射极，如图3（a）所示。其符号如图3（b）所示，常见外形如图3（c）所示。 有光照射时，光电三极管的集电极电流约在几十微安到几毫安之间，为保证光电三极管的输出电压Vo 可以正确驱动后面的数字IC，合理选取接收电路中R2 的阻值。其应用参考电路参见图2（b）。
四．实验任务及电路图 1.电路原理图 VCC VCC 2.设计思路 首先将555接成单稳态触发器，输出接发光二极管。 然后考虑输入。为了能在物体挡住光超过2秒以上电路仍然能够正常
运行，在输入端接入一个微分电路，保证输入脉宽不超过2秒。 同时因为前方光电三极管的输出电压在有光时为低电平，无光时为高电平，而电路要实现的功能是遮挡时发光二极管，所以在无光时应输入低电平，所以在光电三极管的输出与后方的输入间加了一个反相器。 最后考虑选作任务，首先要让发光三极管在被挡住时，LED一直亮，这个只需去掉微分电路就可以了。但是这样在光线重新照射时LED会马上灭掉，这是因为在遮挡时，555中的三极管是不导通的，所以C2两端是有压差的，即（见555内部结构图），这样在光线重新照射时，输入会跳为高电平，所以=1，Q=0，=0，内部三极管导通，=1，保持0，所以LED就会灭掉。而且是我们不希望出现的情况，因为上述分析是基于门电路的均较长的情况下分析的，实际上这些跳变都是瞬间完成的，所以之后电路的情况并不是能准确预测的。 解决这个问题的思路就是希望能在时，保持1，这样跳变为1之后就有，LED保持亮着，而且经过1~2秒后熄灭。 实现这个功能只需在那一个三极管的c、e端与C2并联，b端接输入即可。 为了在输入为低时三极管导通，选用PNP三极管。 3.参数计算 （1）R2阻值的选取： 为保证在有光时vo输出的是低电平，则R2上的压降应接近5V，以10微安计算，则R2应取100 k?左右。 （2）R3和C3的选取
电路CAD课程设计报告题目波形发生器 学生姓名 学号 学院 专业 指导教师 2011 年 12 月 18 日
波形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。根据用途不同，有产生三种或多种波形的波形发生器，使用的器件可以是分立器件，也可以采用集成电路。本次波形发生器设计要求产生方波和三角波，矩形波发生电路是其它非正弦发生电路的基础，当方波电压加在积分运算电路的输入端是，输出就获得三角波电压。而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确定每种状态维持的时间。 关键词：波形发生器，三角波，方波，电路原理图，PCB图
1设计任务与要求 (3) 1.1 设计要求 (3) 1.2设计任务 (3) 2方案选择 (3) 3 单元电路设计 (5) 3.1 矩形波发生器电路 (5) 3.2 三角波发生器电路 (6) 3.3 电源电路 (6) 3.4 单元电路计算 (7) 4 电路板图设计 (10) 4.1 总原理图 (10) 5 设计结论 (14) 6 参考文献 (14)
波形发生器 1、设计任务与要求 1.1设计要求： 使用集成运放设计一个波形发生器，产生一个频率为f o = 5 kHz 的方波， 其电压幅度为+V s = |－V s | = 14V 。同时产生一个频率为f o = 5kHz 的三角波，其幅度为+Vt = |－V t | = 5V 。波形发生器方框图见图（图1）。 1.2设计任务： 1.2.1方波发生器设计； 1.2.2三角波发生器设计； 1.2.3电源电路设计。 2、方案选择 波形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。根据用途不同，有产生三种或多种波形的波形发生器，使用的器件可以是分立器件（如视频信号函数发生器S101全部采用晶体管），也可以采用集成电路（如单片函数发生器模块5G8038）。本次波形发生器设计要求产生方波和三角波，矩形波发生电路是其它非正弦发生电路的基础，当方波电压加在积分运算电路的输入端是，输出就获得三角波电压。而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确定每种状态维持的时间。 系统原理框图如下示： 模拟电路实现方案 方波发生器电路 三角波发生器电路 电源电路 波形发生器方框图
信号发生器的设计与实现 电气0504班牛朋亮012005017717 一设计题目 信号发生器的设计与实现 二设计要求 自已设计电路系统，构成信号发生器，要求能产生三种以上的信号。<可以一种电路产生多种信号，也可以由不同电路产生不同信号）。利用Matlab或PSPICE或PROTEL或其他软件仿真。 三设计方案 本次设计采用文氏桥式RC振荡器来实现正弦波形的产生；采用迟滞比较器和积分器来组成方波—三角波产生器来实现方波与三角波形的产生。 四设计原理 Ⅰ、正弦波振荡电路 1、正弦波振荡器的定义： 它是不需外接输入信号就能将直流能源转化成具有一定振幅和一定频率的正弦波电路。 正弦波振荡电路的方框图
2、正弦波振荡电路的振荡条件 由上图可知，如在放大电路的输入端<1端）外接一定频率，一定幅度的正弦波信号，经过基本放大电路和反馈网络的所构成的环路传输后，在反馈 网络的输出端<2 端），得到反馈信号 ，如果 与在大小和相位上都一 致，那么就可以除去外接信号，而将1、2两端连接在一起<如图b虚线所示）而形成闭环系统，其输出端可能继续维持与开环时一样的输出信号。 这样，由 于 =，便 有 或,在上式中， 设=A ,，则可得到 即： 这是正弦波振荡电路产生持续振荡的两个条件。 振荡电路的振荡频率f0是由相位平衡条件来决定的，一个正弦波振荡电路只在一个频率下满足相位平衡条件，这个频率就是f0，这就要求在环路中包含一个具有选频特性的网络，简称选频网络。 振幅平衡条件是指振荡电路已进入稳态振荡而言的。 相位平衡条件 振幅平衡条件
3、起振和稳幅 起振条件 振荡电路是单口网络，无须输入信号就能起振，其信号来源于电路电器中 的噪声，在噪声中，满足相位平衡条件的某一频率 0的噪声信号被RC串并联 选频网络选择放大，成为振荡电路的输出信号。 当输出信号幅值增加到一定程度时，就要限制它继续增加，否则波形将出 现失真。 稳幅的作用就是，当输出信号幅值增加到一定程度时，使振幅平衡条件 从 A(ω>F(ω>>1回到 A(ω>F(ω>=1. 4、RC串并联选频网络的选频特性 反馈系数 又令s=jω,= 则 幅频响应 相频响应 当时，幅频响应有最大值
精心整理 《波形发生器》 课程设计报告 专业：电气工程及其自动化 12 1231一定范围内连续可调； 2、各种输出波形幅值均连续可调，方波占空比可调； 3、设计完成后可以利用示波器测量出其输出频率的上限和下限，还可以进一步测出其输出电压的范围。 四、仿真需要的主要电子元器件 1、运算放大电路 2、滑线变阻器 3、电阻器、电容器等
五、设计报告总结（要求自己独立完成，不允许抄袭）。 1、对所测结果（如：输出频率的上限和下限，输出电压的范围等）进行全面分析，总结振荡电路的振荡条件、波形稳定等的条件。 2、分析讨论仿真测试中出现的故障及其排除方法。 3、给出完整的电路仿真图。 4、体会与收获。 一、方案论证与比较 .五.，同时Z V V +=0跳变到-VZ 。 当＞Vi 之前图（1方波的波幅由稳压管的参数决定，这里使用１０Ｖ，方波的周期取决于充放电回路RC 的数值。若R 或C 其中一个增大，τ和周期T 均会增大，频率f 也会增大。 计算周期T ： 通过对方波发生电路的分析，可以想象，与改变输出电压的占空比，就必须使电容正向和反向充电的时间常数不同。利用二极管的单向导电性可以引导电流流经不同的通路，则占空比可调。 则可求出周期T ： 带入值得T=48.4s μ
f=1/T=20KHz 图5.0.2 （２）三角波部分 在方波发生电路中，当阈值电压数值较小时，可将电容两端的电压看成为近似三角波。所以只要将方波电压作为积分运算电路的输入，在其输出就得到三角波电压。如图5.2.2的仿真结果所示，当方波发生电路的输出电压u01=-Uz时，积分运算电路的输出电压u0将线性下降；而当u01=Uz 时，将线性上升。 图 跃变为-Uz u0=+UT 图5.2.2 （3）正弦波部分 在三角波电压为固定频率或频变化很小的情况下，可以考虑用低通滤波（或带通滤波）的方法将三角波变换为正弦波，输入电压的频率等于输出电压的频率。 将三角波按傅里叶级数展开 其中Um是三角波的幅值。 电路如下图5.3.1
波形产生电路的设计和制作 摘要： 各种各样的信号是通信、电子、电气领域的重要组成部分，其中正弦波、三角波、和方波等是较为常见的信号，在科学研究及教学实验中常常需要这几种信号的发生装置。波形发生器作为电子技术领域中最基本的电子仪器，广泛应用于航空航天测控、通信系统、电子对抗、电子测量、科研等各个领域中。随着电子信息技术的发展，对其性能的要求也越来越高，如要求频率稳定性高、转换速度快，具有调幅、调频、调相等功能。本课题重在对基础电路学知识的应用，通过波形发生器的设计，来加深和强化模拟电路及相关知识，掌握常用元器件的识别和测试和电子系统的一般设计方法，培养综合应用所学知识来指导实践的能力。 关键词：正弦波、三角波、方波 近年来国内外研究现状： 目前市场上已有的信号发生器有很多种，随着数字集成电路和微电子技术 的发展和提高，新的频率合成技术直接数字频率合成得到飞速发展，它是继直接 频率合成和间接频率合成之后发展起来的第三代频率合成技术。该技术在相对带 宽、频率转换时间、相位连续性、正交输出、高分辨率以及集成化等一系列性能 指标已远远超过传统的频率合成技术所能达到的水平。就目前波形发生器的种类 而言，其电路形式有采用运放及分立元件构成；也有采用单片集成的函数发生器； 以及以单片机和FPGA为核心，辅以必要的模拟电路构成的DDFS数字信号发生器， 在保证信号发生器的稳定性、频率范围、幅值范围等指标的同时，实现对输出信 号的频率、相位和幅值的数字控制是现代信号发生器的发展方向。现在，国外研 究和使用的波形发生器大多要求频率在610?Hz-50MHz，产生正弦、三角、锯齿、 方波、调幅等波形，而国内则对频率在5*310?Hz-40MHz，能产生正弦、三角、 方波等基本波形的波形发生器需求大。 波形产生电路设计 1.设计要求：产生三角波、正弦波、方波三种信号波形； 2.频率范围：100Hz~10kHz，输出频率连续可调；
课程名称：电子技术课程设计 题目：一种简单的多种波形发生电路的设计 系（院）：电子工程学院 学期：08—09—2 专业班级： 姓名： 学号： 一种简单的多种波形发 生电
路的设计 1引言 运算放大器是模拟电路中的特殊放大器，只要适当选取外部元件，就能构成各种运算电路，如放大、加法、减法、微分和积分等，并因此而得名。自20世纪60年代集成运放问世以来，运放各个系列产品层出不穷，以价格低、性能优得到广泛应用，现已持续不断地渗透到模拟和混合模拟一数字电子学的各个领域。集成运放应用范围十分广泛，有基本放大电路、比较器电路、简单滤波器电路等。正弦波、三角波、矩形波等波形产生电路也可由此产生。在介绍运放组成相应电路的同时，也介绍一些典型的专用集成电路如集成测量放大器、单片有源滤波器、单片集成比较器及其应用电路等。信号发生器是一种能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、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。通过对波形发生器的原理以及构成分析，可设计一个能变换出三角波、正弦波，锯齿波、方波的函数波形发生器。 本课题采用由集成运算放大器与晶体管差分放大器共同组成的方波—三角波—正弦 波-锯齿波函数发生器的设计方法，先通过比较器产生方波，再通过积分器产生三角波，再通过差分放大器形成正弦波，最后通过比较器形成锯齿波。波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性。 2设计目的 （1）掌握方波—三角波——正弦波—锯齿波信号发生器的原理及设计方法。 （2）掌握迟滞型比较器的特性参数的计算。 （3）了解单片集成函数发生器的工作原理及应用。 （4）能够使用电路仿真软件进行电路调试。 （5）掌握电子系统的一般设计方法。 （6）培养综合应用所学知识来指导实践的能力。 （7）掌握常用元器件的识别和测试。 （8）熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法。 3设计内容及要求 3.1课程设计的内容 （1）该发生器能自动产生正弦波、三角波、方波，锯齿波。 （2）函数发生器以集成运放和晶体管为核心进行设计 （3）指标： 输出波形：正弦波、三角波、方波，锯齿波 频率范围：1Hz~10Hz，10Hz~100Hz
运放组成的波形发生器电路设计、装配与调试 1．运放组成的波形发生器的单元电路 运放的二个应用：⑴线性应用-RC正弦波振荡器⑵非线性应用-滞回比较器 ⑴RC正弦波振荡器 RC桥式振荡电路如图3-9所示。 图3-9 RC桥式振荡电路 RC桥式振荡电路由二部分组成： ①同相放大器，如图3-9（a）所示。 ②RC串并联网络，如图3-9（b）所示。 或图3-9（c）所示，RC串并联网络与同相放大器反馈支路组成桥式电路。 同相放大器的输出电压uo作为RC串并联网络的输入电压，而将RC串并联网络的输出电压作为放大器的输入电压，当f=f0时, RC串并联网络的相位移为零，放大器是同相放大器，电路的总相位移是零，满足相位平衡条件，而对于其他频率的信号，RC串并联网络的相位移不为零，不满足相位平衡条件。由于RC
串并联网络在 f=f 0 时的传输系数F ＝1/3，因此要求放大器的总电压增益Au 应大于3，这对于集成运放组成的同相放大器来说是很容易满足的。由R 1、R f 、V 1、V 2及R 2构成负反馈支路，它与集成运放形成了同相输入比例运算放大器。 只要适当选择R f 与R 1的比值， 就能实现Au>3的要求。其中，Ｖ1、Ｖ2和R 2是实现自动稳幅的限幅电路。 ① 振荡原理 RC 桥式振荡电路如图3-9所示。根据自激振荡的条件，φ=φa+Φf=2πn ，其中RC 串并联网络作为反馈电路，当f=fo 时，φf=0°，所以放大器的相移应为φa=0°，即可用一个同相输入的运算放大器组成。又因为当f=fo 时，F=1/3，所以放大电路的放大倍数A ≥3。起振时A>3，起振后若只依靠晶体管的非线性来稳幅，波形顶部容易失真。为了改善输出波形，通常引入负反馈电路。其振荡频率由RC 串并联网络决定，图3-9（c ）为RC 桥式振荡电路的桥式画法。RC 串并 联网络及负反馈电路中的Rf+'2R 、R1正好构成电桥四臂，这就是桥式振荡器名称的由来。在RC 串并联网络中， 取C C C R R R ====2121， )1(31RC RC j U U F o f ωω-+==??? 当虚部为零，即)/(11221C R C R ωω=时，3/1=F RC o 1=ω 11R R A f u +=RC f π210=)1()1(111111// 12 12121122 2211222 212222222111C R C R j R R C C C R j R C j R C R j R Z Z Z U U F C R j R C j R Z C j R Z o f ωωωωωωωω-+++= ++++=+==+==+ =???RC f π21 0=