模电课程设计报告书函数发生器的设计仿真与实现1
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模拟电路课程设计——函数信号发生器一、设计任务和要求1 在给定的±12V直流电源电压条件下,使用运算放大器设计并制作一个函数信号发生器。
2 信号频率:1kHz~10kHz3 输出电压:方波:Vp-p≤24V三角波:Vp-p≤6V正弦波: Vp-p>1V4 方波:上升和下降时间:≤10ms5 三角波失真度:≤2%6 正弦波失真度:≤5%二、设计方案论证1.信号产生电路〖方案一〗由文氏电桥产生正弦振荡,然后通过比较器得到方波,方波积分可得三角波。
三角波这一方案为一开环电路,结构简单,产生的正弦波和方波的波形失真较小。
但是对于三角波的产生则有一定的麻烦,因为题目要求有10倍的频率覆盖系数,然而对于积分器的输入输出关系为:显然对于10倍的频率变化会有积分时间dt的10倍变化从而导致输出电压振幅的10倍变化。
而这是电路所不希望的。
幅度稳定性难以达到要求。
而且通过仿真实验会发现积分器极易产生失调。
〖方案二〗由积分器和比较器同时产生三角波和方波。
其中比较器起电子开关的作用,将恒定的正、负极性的方波三角波电位交替地反馈积分器去积分而得到三角波。
该电路的优点是十分明显的:1 线性良好、稳定性好;2 频率易调,在几个数量级的频带范围内,可以方便地连续地改变频率,而且频率改变时,幅度恒定不变;3 不存在如文氏电桥那样的过渡过程,接通电源后会立即产生稳定的波形;4 三角波和方波在半周期内是时间的线性函数,易于变换其他波形。
综合上述分析,我们采用了第二种方案来产生信号。
下面将分析讨论对生成的三角波和方波变换为正弦波的方法。
2.信号变换电路三角波变为正弦波的方法有多种,但总的看来可以分为两类:一种是通过滤波器进行“频域”处理,另一种则是通过非线性元件或电路作折线近似变换“时域”处理。
具体有以下几种方案:〖方案一〗采用米勒积分法。
设三角波的峰值为,三角波的傅立叶级数展开:通过线性积分后:显见滤波式的优点是不太受输入三角波电平变动的影响,其缺点是输出正弦波幅度会随频率一起变化(随频率的升高而衰减),这对于我们要求的10倍的频率覆盖系数是不合适的。
课程设计报告课程设计名称:《模拟电子技术》系部:三系学生姓名:张梦瑶班级:11通信学号:20110306111成绩:指导教师:袁静开课时间:2012-2013 学年 1 学期目录1 函数发生器的总方案及原理框图 (2)1.1 电路设计原理框图 (2)1.2 电路设计方案设计 (2)2设计的目的及任务 (4)2.1 课程设计的目的 (4)2.2 课程设计的任务与要求 (4)2.3 课程设计的技术指标 (4)3 各部分电路设计 (5)3.1 方波发生电路的工作原理 (5)3.2 方波---三角波转换电路的工作原理 (5)3.3 三角波---正弦波转换电路的工作原理 (8)3.4电路的参数选择及计算 (10)3.5 总电路图 (11)4 电路的安装与调试 (12)4.1 方波---三角波发生电路的安装与调试 (12)4.2 三角波---正弦波转换电路的安装与调试 (12)4.3 总电路的安装与调试 (13)4.4 电路安装与调试中遇到的问题及分析解决方法 (13)5电路的实验结果 (15)5.1单刀双掷开关接47μF电容时电路的实验结果 (15)5.2单刀双掷开关接470μF电容时电路的实验结果 (16)5.3 实验结果分析 (17)6 实验总结 (18)7仪器仪表明细清单 (20)8 参考文献 (21)1.函数发生器总方案及原理框图1.1 原理框图图1 原理框图1.2 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 (如低频信号函数发生器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8038)。
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晶体管差分放大器共同组成的方波—三角波—正弦波函数发生器的设计方法。
产生正弦波、方波、三角波的方案有多种,如首先产生正弦波,然后通过整形电路将正弦波变换成方波,再由积分电路将方波变成三角波;也可以首先产生三角波—方波,再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波等等。
模拟电子函数发生器课程设计报告本次课程设计的主题为模拟电子函数发生器,旨在让学生深入理解电子函数发生器的原理和应用,同时通过实验操作,培养学生分析解决问题的能力和创新精神。
本文将从课程设计的目标、内容、方法、实验操作以及效果评价等方面进行阐述。
一、课程设计目标1. 理解电子函数发生器的原理和建立模型的方法;2. 掌握基本的模拟电子函数发生器电路设计方法;3. 能够完成模拟电子函数发生器的搭建和调试;4. 能够对模拟电子函数发生器进行性能测试和优化;5. 培养学生分析问题、创新思维和实验实践能力。
二、课程设计内容本次课程设计包括理论教学和实验操作,其中理论教学主要围绕模拟电子函数发生器的原理、特点、应用和建模方法展开;实验操作则包括以下几个步骤:1. 预备知识:学生要了解函数发生器的基本类型和结构,掌握函数发生器的实验操作流程,以及熟悉基本仪器的使用方法。
同时要学习课程设计所需要的电路设计方法和软件操作等相关知识。
2. 设计电路:学生在掌握预备知识后,开始进行电路的设计。
首先需要根据要设计的波形类型进行分析,然后选择相应的电路结构进行设计。
学生需要注意电路分析和计算,同时对电路中的元器件进行选择和配置,满足要求的波形输出。
3. 搭建和调试电路:学生需要在电路板上完成电路的搭建,并配合示波器、函数发生器、万用表等测试仪器进行调试和优化。
在调试的过程中,学生需要对电路的稳定性、波形精度和频率范围等进行检测和优化,直到满足要求为止。
4. 性能测试:学生需要通过实验测试、比较和分析电路的性能。
这一步需要通过波形观察、示波器测试、频谱测试等手段进行,得出电路的性能参数,并与设计要求进行比较分析。
5. 实验报告:学生需要撰写实验报告,介绍模拟电子函数发生器的原理和设计方法,详细说明实验方案、过程和结果,对实验中的问题进行思考和分析,并提出相应的改进方案和建议。
三、课程设计方法本次课程采用“理论教学、实验操作、自主学习和讨论交流”的教学方法。
《模拟电子技术基础》课程设计任务书设计题目方波-三角波-正弦波函数发生器设计要求设计制作一个方波-三角波-正弦波频率范围100Z H ~1K Z H ,频率可调。
实验仪器设备:示波器,万用表,直流稳压源,毫伏表设计步骤和要求:(1) 根据设计要求,查阅相关资料,提出理论设计方案,画出电路原理图;(2) 根据已知条件及性能指标要求,选择元器件的型号及参数,并列出材料清单,画出电路连线图;(3) 将元器件安装在通用电路板,确认布线合理后再进行元器件的焊接。
(4) 测试性能指标,调整和修改元件参数值,使其满足电路设计要求,将修改后的元件参数值标在设计的电路图上。
(5) 上述各项完成后,再进行一些实验研究和讨论。
(6) 所有实验完成后,写出规范的设计报告。
目 录1 函数发生器的总方案及原理框图……………………………………(4) 1.1函数发生器的总方案论证.........................................................(4) 1.2原理框图.....................................................................(4) 2设计的目的及任务 (5)2.1 课程设计的目的 (5)2.2 课程设计的任务和要求 (5)2.3 课程设计的技术指标……………………………………………………(5) 3元器件选择……………………………………………………………(6) 4 各组成部分的工作原理及实现功能4.1 方波发生电路的工作原理 (6)4.2 方波---三角波转换电路的工作原理 (7)4.3 三角波---正弦波转换电路的工作原理 (10)4.4电路的参数选择及计算 (12)4.5 总电路图 (13)5电路的安装和调试 (14)5.1 方波---三角波发生电路的安装和调试 (14)5.2 三角波---正弦波转换电路的安装和调试 (14)5.3 总电路的安装和调试 (14)5.4 电路安装和调试中遇到的问题及分析解决方法 (14)6 实验总结 (15)7参考文献 (16)1. 函数发生器总方案及原理框图1.1函数发生器的总方案论证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。
课程设计与实训报告——课程设计题目:设计和制作一函数信号发生器一、设计方案的选择1、方案一由文氏电桥产生正弦振荡,然后通过比较器得到方波,方波积分可得三角波。
这一方案为一开环电路,结构简单,产生的正弦波和方波的波形失真较小①。
但是对于三角波的产生则有一定的麻烦,因为题目要求有1000倍的频率覆盖系数,显然对于1000倍的频率变化会有积分时间dt的1000倍变化从而导致输出电压振幅的1000倍变化。
而这是电路所不希望的。
幅度稳定性难以达到要求。
而且通过仿真实验会发现积分器极易产生失调。
2、方案二利用ICL8038芯片构成8038集成函数发生器。
8038集成函数发生器是一种多用途的波形发生器,可以用来产生正弦波、方波、三角波和锯齿波,其振荡频率可通过外加的直流电压进行调节,所以是压控集成信号产生器。
由于外接电容C的充、放电电流由两个电流源控制,所以电容C两端电压u的变化与时间成线形关系,从而可以获得理想的三角波输出。
c8038电路中含有正弦波变换器,故可以直接将三角波变成正弦波输出。
另外还可以将三角波通过触发器变成方波输出。
该方案的特点是十分明显的:⑴线性良好、稳定性好;⑵频率易调,在几个数量级的频带范围内,可以方便地连续地改变频率,而且频率改变时,幅度恒定不变;⑶不存在如文氏电桥那样的过渡过程,接通电源后会立即产生稳定的波形;⑷三角波和方波在半周期内是时间的线性函数,易于变换其他波形。
综合上述分析,我们采用了第二种方案来产生信号。
二、函数发生器设计思路由ICL8038引脚图和功能表可以知道,使用ICL8038制作函数发生器,只需在外围搭建简单的电路,并且电路的组成不同可以实现不同的功能,如在4、5号脚上用分压式连接一个滑动变阻器,就可以实现对方波的脉宽、占空比的调节。
同样在7、8号脚上连接可变电阻就可以调节正弦波的频率,在1、12号脚上连接可变电阻可以对正弦波失真进行调节。
ICL8038供电电压,如采用单电源供电时,V+—GND的电压范围+10-+30V;采用双电源供电时,V+ —V-的电压可在±5-±15V内选取。
课程设计任务书学生姓名:专业班级:通信1005班指导教师:工作单位:信息工程学院题目: 《函数发生器》初始条件:利用集成运算放大器和晶体管差分放大器等设计一个方波-三角波-正弦波函数发生器。
要求完成的主要任务:(1)频率可调范围:10Hz~10kHz;(2)输出电压:正弦波V PP=0~3V, 三角波V PP=0~5V, 方波V PP=0~15V;(3)输出电压幅度连续可调(4)方波上升时间小于2微秒,三角波线性失真小于1%,正弦波失真度小于3%发挥部分(1)矩形波占空比50%~95%连续可调;(2)锯齿波斜率连续可调。
时间安排:12月20日——22日:学习运算放大器和差分放大电路理论知识;12月23日——25日:画电路并在,Multisim上仿真;12月26日:买元器件并查找器件代替买不到的元件;12月27日:焊接电路并调试;12月28日:完成课程设计实验报告。
指导教师签名:年月日系主任(或责任教师)签名:年月日函数发生器摘要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。
函数发生器有很宽的频率范围,使用范围很广,它是一种不可缺少的通用信号源。
可以用于生产测试、仪器维修和实验室,还广泛使用在其它科技领域,如医学、教育、化学、通讯、地球物理学、工业控制、军事和宇航等。
随着集成电路的迅速发展,用集成电路可以很方便的组成函数发生器,产生各种波形。
用集成电路设计的信号发生器与其他信号发生器相比,有波形、幅度、频率稳定等优良性能。
AbstructFunction generator is a kind of more of the waveform signal source it can produce sine wave square wave triangle wave sawtooth wave, and even some arbitrary waveform generator also has a function of the function, can be an am FMphase-modulation pulse width modulation and VCO control function generator has a wide frequency range, using range is very wide, it is a kind of indispensable general source can be used for production test instrument maintenance and laboratory, also widely used in other areas of science and technology, such as medical education chemical communication geophysics industrial control military and the space, along with the rapid development of the integrated circuit, with integrated circuit can be very convenient component function generator, produce all sorts of wave with integrated circuit design of the signal generator and other signal generator with a wave amplitude frequency stability and good performance目录1 课程设计的目的及任务 (3)1.1 课程设计的目的 (3)1.2 课程设计的任务及要求 (3)2 电路设计方案与比较 (4)2.1 电路设计的多种方案 (4)2.1.1 方案一 (4)2.1.2 方案二 (5)2.1.3 方案三 (5)2.1.4 方案四 (5)2.2 电路设计方案的比较 (5)3 函数发生器的设计方案及单元电路 (6)3.1 函数发生器的设计原理框图 (6)3.2 各组成部分电路的设计 (7)3.2.1 方波发生电路的工作原理 (7)3.2.2 方波---三角波转换电路的工作原理 (9)3.2.3 三角波---正弦波转换电路的工作原理 (11)3.3 函数发生器的总电路图 (13)4 电路的参数选择及计算 (14)4.1 芯片的确定 (14)4.2三极管的确定 (14)4.3 其他元器件型号及参数的计算 (14)5 Multisim软件电路仿真 (16)5.1 方波——三角波发生电路的仿真 (16)5.2 三角波——正弦波转换电路的仿真 (17)6 电路的安装与调试 (20)6.1 方波---三角波发生电路的安装与调试 (20)6.1.1 安装方波——三角波产生电路 (20)6.1.2 调试方波——三角波产生电路 (20)6.2 三角波——正弦波转换电路的安装与调试 (20)6.2.1 安装三角波——正弦波变换电路 (20)6.2.2 调试三角波——正弦波变换电路 (21)6.3 总电路的安装与调试 (21)6.4 调试中遇到的问题及分析与总结 (21)6.4.1方波-三角波发生器的装调 (21)6.4.2 三角波---正弦波变换电路的装调 (21)6.4.3 性能指标测量与误差分析 (22)7 仪器仪表电子元器件明细清单 (23)8 心得体会 (24)9 参考文献 (24)1 课程设计的目的及任务1.1 课程设计的目的通过对课程的设计掌握电子系统的一般设计方法,掌握模拟IC器件的应用,培养综合应用所学知识来指导实践的能力,为接下来电子信息学习培养兴趣。
学号:课程设计课程名称模拟电子技术基础课程设计题目函数发生器学院专业班级姓名指导教师2015 年01 月20 日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: 函数发生器的设计和仿真实现初始条件: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。
要求完成的主要任务:(1)设计任务根据要求,完成对方波-三角波-正弦波发生器的仿真设计、仿真、装配与调试,并自制直流稳压电源(2)设计要求①正弦波Upp≈3V,幅度连续可调;三角波Upp≈5V,幅度连续可调;方波Upp≈14V,幅度连续可调。
频率范围:三段:10~100Hz,100 Hz~1KHz,1 KHz~10 KHz;频率控制方式:改变RC时间常数;正弦波输出电量:电流;②选择电路方案,完成对确定方案电路的设计。
③利用Proteus或Multisim仿真设计电路原理图,确定电路元件参数、掌握电路工作原理并仿真实现系统功能。
④安装调试并按规范要求格式完成课程设计报告书。
⑤选做:利用仿真软件的PCB设计功能进行PCB设计。
时间安排:1、 2015 年 1月13日集中,作课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明,查阅相关资料,学习电路的工作原理。
2、 2015 年 1月14日至2015年1月16日,方案选择和电路设计。
3、 2015 年 1月 17日至2015年1月18日,电路调试和设计说明书撰写。
4、 2015 年 1月 20日上交课程设计成果及报告,同时进行答辩。
指导教师签名:年月日目录摘要 (4)函数发生器 (5)1.设计概述 (5)2.NA741芯片简介 (5)2.1 UA741芯片 (5)2.2 LM7815芯片和LM7915芯片 (5)3.各部分电路设计 (6)3.1直流稳压电源电路 (6)3.2函数发生器的原理 (7)3.3函数发生器设计思路及流程图 (7)3.4函数发生器的仿真图 (8)3.5 Altium Designer设计原理图 (8)4.函数发生器各模块电路设计 (9)4.1正弦波模块 (9)4.2方波模块设计 (11)4.3三角波模块设计 (12)5. 仿真软件 (13)6. 实物及调试得到波形信号 (15)7、总结和收获 (18)参考文献 (18)附录1 整体元件清单 (19)表1直流稳压电源电路元件清单 (19)表2 函数发生器电路元件清单 (19)本科生课程设计成绩评定表 (20)信息工程学院课程设计评分表 (21)摘要本次课程设计的题目是函数发生器,函数发生器可以产生正弦波、方波、三角波甚至任意波形,有很宽的频率调节范围。
目录1、课程设计概述 (2)2、课程设计题目和实现目标 (2)3、设计方案 (2)4、Proteus仿真原理图 (7)5、程序流程图 (7)6、程序代码 (8)7、调试总结 (16)8、设计心得体会 (16)9、参考文献 (16)1、课程设计概述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。
它的用途很广泛。
可以用于生产测试、仪器维修和实验室,还广泛使用在其它科技领域,如医学、教育、化学、通讯、地球物理学、工业控制、军事和宇航等。
本文是做基于单片机的信号发生器的设计,将采用编程的方法来实现三角波、锯齿波、矩形波、正弦波的发生。
根据设计的要求,对各种波形的频率和幅度进行程序的编写,并将所写程序装入单片机的程序存储器中。
在程序运行中,当接收到来自外界的命令,需要输出某种波形时再调用相应的中断服务子程序和波形发生程序,经电路的数/模转换器和运算放大器处理后,从信号发生器的输出端口输出。
本方案是基于AT89C51与PCF8591的单缓冲方式接口电路来设计。
单缓冲式接口电路具有过程简单,容易实现。
由于本设计运用汇编的编程语言,导致用独立式键盘来实现简单控制。
本方案所产生的信号频率稳定性高,精确度高。
而且在硬件方面它所选的元器件比较常见。
所以总的来说本方案的性价比高。
2、课程设计题目和实现目标题目:《函数发生器》要求:1、键盘输入产生三角波,正弦波,锯齿波,梯形波,任意波形(用示波器观察)2、频率可调3、幅值可调3、设计方案(1)主控电路AT89C52是一个低电压,高性能CMOS 8位单片机,片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元,功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。
模电课程设计--函数发生器课程设计任务书学生姓名:专业班级:通信1005班指导教师:工作单位:信息工程学院题目: 《函数发生器》初始条件:利用集成运算放大器和晶体管差分放大器等设计一个方波-三角波-正弦波函数发生器。
要求完成的主要任务:(1)频率可调范围:10Hz~10kHz;(2)输出电压:正弦波V PP=0~3V, 三角波V PP=0~5V, 方波V PP=0~15V;(3)输出电压幅度连续可调(4)方波上升时间小于2微秒,三角波线性失真小于1%,正弦波失真度小于3%发挥部分(1)矩形波占空比50%~95%连续可调;(2)锯齿波斜率连续可调。
时间安排:12月20日——22日:学习运算放大器和差分放大电路理论知识;12月23日——25日:画电路并在,Multisim上仿真;12月26日:买元器件并查找器件代替买不到的元件;12月27日:焊接电路并调试;12月28日:完成课程设计实验报告。
指导教师签名:年月日系主任(或责任教师)签名:年月日函数发生器摘要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。
函数发生器有很宽的频率范围,使用范围很广,它是一种不可缺少的通用信号源。
可以用于生产测试、仪器维修和实验室,还广泛使用在其它科技领域,如医学、教育、化学、通讯、地球物理学、工业控制、军事和宇航等。
随着集成电路的迅速发展,用集成电路可以很方便的组成函数发生器,产生各种波形。
用集成电路设计的信号发生器与其他信号发生器相比,有波形、幅度、频率稳定等优良性能。
AbstructFunction generator is a kind of more of the waveform signal source it can produce sine wave square wave triangle wave sawtooth wave, and even some arbitrary waveform generator also has a function of the function, can be an am FMphase-modulation pulse width modulation and VCO control function generator has a wide frequency range, using range is very wide, it is a kind of indispensable general source can be used for production test instrument maintenance and laboratory, also widely used in other areas of science and technology, such as medical education chemical communication geophysics industrial control military and the space, along with the rapid development of the integrated circuit, with integrated circuit can be very convenient component function generator, produce all sorts of wave with integrated circuit design of the signal generator and other signal generator with a wave amplitude frequency stability and good performance目录1 课程设计的目的及任务 (8)1.1 课程设计的目的 (8)1.2 课程设计的任务及要求 (8)2 电路设计方案与比较 (9)2.1 电路设计的多种方案 (9)2.1.1 方案一 (9)2.1.2 方案二 (10)2.1.3 方案三 (10)2.1.4 方案四 (10)2.2 电路设计方案的比较 (10)3 函数发生器的设计方案及单元电路 (11)3.1 函数发生器的设计原理框图 (11)3.2 各组成部分电路的设计 (12)3.2.1 方波发生电路的工作原理 (12)3.2.2 方波---三角波转换电路的工作原理 (14)3.2.3 三角波---正弦波转换电路的工作原理 (16)3.3 函数发生器的总电路图 (18)4 电路的参数选择及计算 (19)4.1 芯片的确定 (19)4.2三极管的确定 (19)4.3 其他元器件型号及参数的计算 (19)5 Multisim软件电路仿真 (20)5.1 方波——三角波发生电路的仿真 (20)5.2 三角波——正弦波转换电路的仿真 (22)6 电路的安装与调试 (25)6.1 方波---三角波发生电路的安装与调试 (25)6.1.1 安装方波——三角波产生电路.. 256.1.2 调试方波——三角波产生电路.. 256.2 三角波——正弦波转换电路的安装与调试 (25)6.2.1 安装三角波——正弦波变换电路256.2.2 调试三角波——正弦波变换电路266.3 总电路的安装与调试 (26)6.4 调试中遇到的问题及分析与总结 (26)6.4.1方波-三角波发生器的装调 (26)6.4.2 三角波---正弦波变换电路的装调276.4.3 性能指标测量与误差分析 (28)7 仪器仪表电子元器件明细清单 (28)8 心得体会 (30)9 参考文献 (31)1 课程设计的目的及任务1.1 课程设计的目的通过对课程的设计掌握电子系统的一般设计方法,掌握模拟IC器件的应用,培养综合应用所学知识来指导实践的能力,为接下来电子信息学习培养兴趣。
课程设计任务书学生姓名:孙连城专业班级:电信0804指导教师:孟哲工作单位:信息工程学院题目: 函数发生器的设计仿真与实现1初始条件:可选元件:运算放大器,三极管,电阻、电位器、电容若干,直流电源Vcc= +6~12V,V EE= -6~-12V,或自选元器件。
可用仪器:示波器,万用表,直流稳压源,毫伏表等要求完成的主要任务:(1)设计任务根据要求,完成对方波-三角波-正弦波发生器的仿真设计、装配与调试。
(2)设计要求错误!未找到引用源。
正弦波Upp≈3V,幅度连续可调,线性失真小。
三角波Upp≈5V,幅度连续可调,线性失真小。
方波Upp≈14V,幅度连续可调,线性失真小。
频率范围:三段:10~100Hz,100 Hz~1KHz,1 KHz~10 KHz;频率控制方式:改变RC时间常数;正弦波输出电量:电流;错误!未找到引用源。
选择电路方案,完成对确定方案电路的设计。
计算电路元件参数与元件选择、并画出总体电路原理图,阐述基本原理。
(用Proteus画电路原理图并实现仿真)错误!未找到引用源。
安装调试并按规范要求格式完成课程设计报告书。
时间安排:1、2010 年1月11日至2010年1月15日,完成仿真设计、制作与调试;撰写课程设计报告。
2、2010 年1月16日提交课程设计报告,进行课程设计验收和答辩。
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 Proteus软件简介.................................................2 电路图.........................................................3 电路原理.......................................................3.1 电路总原理.................................................3.2 方波发生电路的工作原理..................................... 3.3 方波---三角波转换电路的工作原理............................3.4 三角波---正弦波转换电路的工作原理..........................4 电路仿真及分析.................................................4.1 正弦波波形及分析...........................................4.2 三角波波形及分析...........................................4.3 正弦波图形及分析...........................................5 总结...........................................................6 心得体会......................................................7 参考文献......................................................8 本科生课程设计评定表..........................................1 Proteus软件简介Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。
模拟电子技术设计报告20111210 窦瑱妍北京电子科技学院课程设计报告( 2013 -- 2014年度第一学期)名称:模拟电子技术课程设计题目:函数发生器的设计与制作小组成员:20111210 窦瑱妍20111212 宋雅风20111234 于雅婧成绩:日期:2013年11月1日目录一、电子技术课程设计的目的与要求 (3)1.1课程设计目的 (3)1.2课程设计内容与要求 (3)二、课程设计名称及设计要求 (3)2.1课程设计名称 (3)2.2课程设计要求 (3)三、系统框图及简要说明 (4)3.1系统框图 (4)3.2简要说明 (4)四、方案选择与论证 (4)五、单元电路设计 (4)六、总体电路 (6)七、实验过程 (7)八、心得体会 (7)附录I:总原理图 (8)附录II:multisim仿真图 (10)附录III:元器件清单: (11)附录IV:参考文献 (11)一、电子技术课程设计的目的与要求1.课程设计目的课程设计作为模拟电子技术课程的重要组成部分,目的是使学生进一步理解课程内容,基本掌握电子系统设计和调试的方法,增加集成电路应用知识,培养学生实际动手能力以及分析、解决问题的能力。
按照本专业培养方案要求,在学完专业基础课模拟电子技术课程后,应进行课程设计,其目的是使学生更好地巩固和加深对基础知识的理解,学会设计小型电子系统的方法,独立完成系统设计及调试,增强学生理论联系实际的能力,提高学生电路分析和设计能力。
通过实践教学引导学生在理论指导下有所创新,为专业课的学习和日后工程实践奠定基础。
1.课程设计内容与要求(1)教学基本要求要求学生能够查阅有关资料,独立完成选题设计,掌握电子系统设计方法;完成系统的组装及调试工作;在课程设计中要注重培养工程质量意识,按要求写出课程设计报告。
(2)能力培养要求✧通过查阅手册和有关文献资料培养学生独立分析和解决实际问题的能力。
✧通过实际电路方案的分析比较、设计计算、元件选取、安装调试等环节,掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。
《模拟电子技术基础》课程设计任务书设计题目方波-三角波-正弦波函数发生器设计要求设计制作一个方波-三角波-正弦波频率范围 10~100Z H ,100Z H ~1K Z H ,1KZ H ~10K Z H ;正弦波3PP U V ≈,三角波5PP U V ≈,方波14PP U V ≈,幅度连续可调,线性失真小。
实验仪器设备:示波器,万用表,直流稳压源,毫伏表设计步骤与要求:(1) 根据设计要求,查阅相关资料,提出理论设计方案,画出电路原理图;(2) 根据已知条件及性能指标要求,选择元器件的型号及参数,并列出材料清单,画出电路连线图;(3) 将元器件安装在通用电路板,确认布线合理后再进行元器件的焊接。
(4) 测试性能指标,调整与修改元件参数值,使其满足电路设计要求,将修改后的元件参数值标在设计的电路图上。
(5) 上述各项完成后,再进行一些实验研究和讨论。
(6) 所有实验完成后,写出规范的设计报告。
目录1 函数发生器的总方案及原理框图 (4)1.1函数发生器的总方案论证 (4)1.2原理框图 (4)2设计的目的及任务 (5)2.1 课程设计的目的 (5)2.2 课程设计的任务与要求 (5)2.3 课程设计的技术指标 (5)3元器件选择 (6)4 各组成部分的工作原理及实现功能4.1 方波发生电路的工作原理 (6)4.2 方波---三角波转换电路的工作原理 (7)4.3 三角波---正弦波转换电路的工作原理 (10)4.4电路的参数选择及计算 (12)4.5 总电路图 (13)5电路的安装与调试 (14)5.1 方波---三角波发生电路的安装与调试 (14)5.2 三角波---正弦波转换电路的安装与调试 (14)5.3 总电路的安装与调试 (14)5.4 电路安装与调试中遇到的问题及分析解决方法 (14)6 实验总结 (15)7参考文献 (16)1.函数发生器总方案及原理框图1.1函数发生器的总方案论证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。
《模拟电子技术》课程设计函数信号发生器姓名:学号:系别:专业:年级:指导教师:年月日函数信号发生器摘要利用集成电路LM324设计并实现所需技术参数的各种波形发生电路。
根据电压比较器可以产生方波,方波再继续经过基本积分电路可产生三角波,三角波经过低通滤波可以产生正弦波。
经测试,所设计波形发生电路产生的波形与要求大致相符。
关键词:波形发生器;集成运放;RC充放电回路;滞回比较器;积分电路目录中文摘要 ............................................................. 错误!未定义书签。
1.系统设计 (4)1.1设计指标 (4)1.2方案论证与比较 (4)2.单元电路设计 (5)2.1方波的设计 (5)2.2三角波的设计 (8)2.3正弦波的设计 (7)3.参数选择 (11)3.1方波电路的元件参数选择 (11)4.结果分析 (11)5.工作总结 (12)6.附录 (12)1.系统设计1.1设计指标1.1.1 电源特性参数 ①输入:双电源 12V②输出:正弦波pp V >1V ,方波pp V ≈12 V ,三角波pp V ≈5V ,幅度连续可调,线性失真小。
1.1.2工作频率工作频率范围:10 HZ ~100HZ ,100 HZ ~1000HZ1.2方案论证与比较1.2.1 方案1:采用集成运放电路设计方案产生要求的波形主要是应用集成运放LM324,其芯片的内部结构是由4个集成运放所组成的,通过RC 文氏电桥可产生正弦波,通过滞回比较器能调出方波,并再次通过积分电路就可以调试出三角波,此电路方案能实现基本要求和扩展总分的功能,电路较简单,调试方便,是一个优秀的可实现的方案。
1.2.2 方案2:采用集成运放电路设计方案产生要求的波形主要是应用集成运放LM324,其芯片的内部结构是由4个集成运放所组成的, 通过电压比较器可以形成方波,方波经过积分之后可以形成三角波,三角波再经过低通滤波可以形成正弦波,此电路方案能实现基本要求和扩展总分的功能,电路较简单,调试方便,相比第一方案,其操作成功率较低.2.单元电路设计2.1方波的设计2.1.1原理图2.1.2工作原理矩形波发生电压只有两种状态,不是高电平,就是低电平,所以电压比较器是它的重要成分;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.图所示的矩形波放生电路,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.设某一时刻输出电压Uo=+Uz,则同相输入端电位Up=+Ut。
模拟电子技术课程设计报告简易函数信号发生器姓名:班级:指导老师:学号:日期:2010.5.17~2010.6.30目录课题----------------------------------------------------------1摘要----------------------------------------------------------1一、设计目的-------------------------------------------------2二、技术指标-------------------------------------------------2三、元器件清单-----------------------------------------------2四、电路框图-------------------------------------------------3五、单元电路的设计-------------------------------------------4六、问题及解决 ----------------------------------------------4七、心得体会-------------------------------------------------5八、误差分析-------------------------------------------------6九、参考文献 ------------------------------------------------6简易信号发生器设计摘要:函数信号发生器是一种能能够产生多种波形,如三角波、锯齿波、矩形波(含方波)、正弦波的电路被称为函数信号发生器。
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。
现在我们通过对函数信号发生器的原理以及构成设计一个能变换出三角波、正弦波、方波的简易发生器。
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: 函数发生器的设计仿真与实现1初始条件:可选元件:运算放大器,三极管,电阻、电位器、电容若干,直流电源Vcc= +6~12V,= -6~-12V,或自选元器件。
VEE可用仪器:示波器,万用表,直流稳压源,毫伏表等要求完成的主要任务:(1)设计任务根据要求,完成对方波-三角波-正弦波发生器的仿真设计、装配与调试,鼓励自制稳压源。
(2)设计要求错误!未找到引用源。
正弦波Upp≈3V,幅度连续可调;三角波Upp≈5V,幅度连续可调;方波Upp≈14V,幅度连续可调。
频率范围:三段:10~100Hz,100 Hz~1KHz,1 KHz~10 KHz;频率控制方式:改变RC时间常数;正弦波输出电量:电流;②选择电路方案,完成对确定方案电路的设计。
③利用Proteus或Multisim仿真设计电路原理图,确定电路元件参数、掌握电路工作原理并仿真实现系统功能。
④安装调试并按规范要求格式完成课程设计报告书。
⑤选做:利用仿真软件的PCB设计功能进行PCB设计。
时间安排:1、前半周,完成仿真设计调试;并制作实物。
2、后半周,硬件调试,撰写、提交课程设计报告,进行验收和答辩。
指导教师签名:年月日系主任(或责任教师)签名:年月日目录摘要 (I)Abstract (II)1. Multisim软件简介 (3)2 方案论证与比较 (4)2.1总体设计方案论证及选择 (4)3 系统方案及单元电路 (5)3.1 函数发生器方案概述 (5)3.2 单元电路设计 (6)3.2.1.1方波-三角波产生电路 (6) (6) (9)4 元器件的选择 (11)4.1 元器件型号及参数计算 (11)5 完整的电路图及实物图 (13)6电路仿真及实物波形 (14)6.1方波三角波发生电路的仿真及实物 (14)6.2三角波正弦波转换电路的仿真 (15)7电路安装与调试 (16)8 元器件清单 (18)9心得体会 (19)10 参考文献 (20)摘要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。
函数发生器有很宽的频率范围,使用范围很广,它是一种不可缺少的通用信号源。
可以用于生产测试、仪器维修和实验室,还广泛使用在其它科技领域,如医学、教育、化学、通讯、地球物理学、工业控制、军事和宇航等。
随着集成电路的迅速发展,用集成电路可很方便地构成各种信号波形发生器。
用集成电路实现的信号波形发生器与其它信号波形发生器相比,其波形质量、幅度和频率稳定性等性能指标,都有了很大的提高。
电路形式可以采用由运放及分离元件构成;也可以采用单片集成函数发生器。
根据用途不同,有产生三种或多种波形的函数发生器,本课题介绍方波、三角波、正弦波函数发生器的方法。
关键词:方波;三角波;正弦波;锯齿波;矩形波AbstractFunction generator is a multi-wave signal source. It can produce sine, square, triangle wave, sawtooth, or arbitrary waveform. Some function generator also has a modulation function, can be AM, FM, phase modulation, pulse width modulation and VCO control.Function generator has a wide frequency range, using a wide range, it is an indispensable common source. Can be used for production testing, equipment maintenance and laboratory, but also widely used in other technology areas such as medicine, education, chemistry, communications, geophysics, industrial control, military, and aerospace and so on. With the rapid development of integrated circuits, integrated circuits can be easily used to create various waveform generator. Integrated circuits to achieve the signal waveform generator and other waveform generators compared to the waveform quality, magnitude and frequency stability and other performance indicators, have been greatly improved.Circuit form of the function generator can be used by the separation of components, the op amp; also be used monolithic integrated function generator. According to different purposes, there have three or more of the waveform function generator, introduced the subject of a square wave, triangle wave, sine wave function generator method.Keywords: square wave; triangle wave; sine wave; sawtooth; rectangular wave1.Multisim软件简介Multisim是美国国家仪器(NI)有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具,适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。
它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式,具有丰富的仿真分析能力。
NI Multisim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NI Multisim,您可以立即创建具有完整组件库的电路图,并利用工业标准SPICE模拟器模仿电路行为。
借助专业的高级SPICE分析和虚拟仪器,您能在设计流程中提早对电路设计进行的迅速验证,从而缩短建模循环。
与NI LabⅥEW和SignalExpress软件的集成,完善了具有强大技术的设计流程,从而能够比较具有模拟数据的实现建模测量。
单元电路、功能电路、单片机硬件电路的构建及相应软件调试的仿真。
系统的组成及仿真:Commsim 是一个理想的通信系统的教学软件。
它很适用于如‘信号与系统’、‘通信’、‘网络’等课程,难度适合从一般介绍到高级。
使学生学的更快并且掌握的更多。
Commsim含有200多个通用通信和数学模块,包含工业中的大部分编码器,调制器,滤波器,信号源,信道等,Commsim 中的模块和通常通信技术中的很一致,这可以确保你的学生学会当今所有最重要的通信技术。
要观察仿真的结果,你可以有多种选择:时域,频域,XY图,对数坐标,比特误码率,眼图和功率谱。
仪表仪器的原理及制造仿真:可以任意制造出属于自己的虚拟仪器、仪表,并在计算机仿真环境和实际环境中进行使用。
PCB的设计及制作:产品级版图的设计及制作。
本次Multisim仿真实现函数信号发生器的原理图绘制,PCB板图制作,以及电路的仿真。
运用运放构成的比较器和积分器实现矩形波和三角波的输出,再经差分放大产生正余弦波形。
2 方案论证与比较2.1总体设计方案论证及选择1、方案一由RC桥式电路振荡产生正弦波,再经整形积分产生方波和三角波,原理方框见图1图1 由RC网络的转换流程电路图2、方案二由运算放大电路、电位器等组成的多功能函数发生器,精确度高但电路过于复杂。
3、方案三由比较器和积分器组成方波—三角波产生电路,比较器输出的方波经积分器得到三角波,三角波到正弦波的变换电路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,抗干扰能力较强等优点。
特别是作为直流放大器时,可以有效地抑制零点漂移,因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。
本电路可以很好的结合已学的知识与实践,且输出波形幅度及频率均可通过改变元件参数进行调整,方便且成本较低。
可行性分析在以上三种方案中:方案一:用RC桥式电路及整形积分电路构成的函数发生器所产生的信号难控制,不易调试,可调范围小;方案二:电路相对复杂。
方案三:产生信号相对简单。
所以最后我选择第三种方案。
3 系统方案及单元电路3.1 函数发生器方案概述图2为函数发生器的总体框图,由比较器和积分器组成方波—三角波产生电路,比较器输出的方波经积分器得到三角波,三角波到正弦波的变换电路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,抗干扰能力较强等优点。
特别是作为直流放大器时,可以有效地抑制零点漂移,因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。
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。
图2 函数发生器总体框图3.2 单元电路设计3.2.1.1方波-三角波产生电路图3 方波-三角波产生电路3.2.1.2方波—三角波产生原理图3为方波和三角波产生电路。
若a 点断开,运算放大器A1与R2、R3、R6组成电压比较器,运放的反向端接基准电压,即V-=0,同向输入端接输入电压Via ;比较器的输出Vo1的高电平等于正电源电压+Vcc ,低电平等于负电源电压-Vee ;(|+Vcc|=|-Vee|);当比较器的V+=V-=0时,比较器翻转,输出Vo1从高电平+Vcc 跳转到低电平-Vee ,或从低电平跳到高电平。
设vo1=+Vcc,2o 632636322R R R R R V R R VCC R R V +++++++= 式中R3指电位器的调整值,(下同),将上式整理,可知比较器下门限电位VCC R R V 652R -+= 当vo1=-Vcc,则比较翻转器上门限电位VCC R R V 652R += 运放A2与R4、C 及R5组成反相积分器,其输入信号为方波Uo1时,则输出积分器的电压为dt V 1-V o154o2⎰+=CR R )( 当Vo1=+Vcc 时t V 54o2CR R VCC )(+-= 当Vo1=-VEE 时t V 54o2CR R VCC )(+= 可见积分器输入方波时,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。