函数信号发生器设计报告
- 格式:doc
- 大小:87.00 KB
- 文档页数:8
电子技术课程设计实验报告--函数信号发生器函数信号发生器一般用于产生基本的常用信号,如正弦波、三角波、方波等,用于生物、医学、通信、音频和模拟电路调试和测量等。
本文介绍了函数信号发生器的结构和特性,以及利用函数信号发生器实验的操作步骤,对这一实验作了详细介绍。
一、结构和特点函数信号发生器是一款多用途的信号发生器,它是由数字电子芯片和模拟元件组成的,具有输出波形数量多、偏差小、功耗低等特点,它的性能特性好,能产生不同波形信号,灵活多变,具有稳定可靠的输出。
二、实验步骤1、打开万用表,将探头连接输出接口,将万用表切换到 AC 档,设置 200mV 档,同时将频率表中频率调节到 10kHz;2、连接信号发生器,打开电源开关,调节波形类型选择按钮使之处于正弦波,将频率表中频率调节到 10kHz;3、调节占空比调节按钮,可将其调节到饱和状态,观察波形并绘图;4、将频率表中频率再次调节到 10kHz,占空比按钮设置为50%,在衰减平调中调节输出信号,观察波形并绘图;5、按此类推,可实现其他波形的输出,可视性观察波形变化,以此可以了解整体系统性质。
三、实验结果实验中,我用函数信号发生器分别调节了正弦波和相应占空比的三角波和方波,用万用表观察波形的变化,为验证系统的性能,我用万用表测量各调试波形的参数,如电压大小、频率和占空比,结果如下:1、测试的正弦波的频率为:10kHz;占空比为:50%;电压大小为:150mV;在本次实验中,我们通过调节函数信号发生器,成功地验证函数信号发生器能够输出基本的常用信号,如正弦波、三角波、方波等,并通过万用表对其调节参数进行测试,得出的结果与理论设计的基本一致,可以表明函数信号发生器的稳定性、可靠性良好,这证实了函数信号发生器的功能设计正确性及其使用的可行性。
函数信号发生器的设计说明设计说明:函数信号发生器一、引言二、设计目标1.实现多种基础波形的产生,包括正弦波、方波、三角波、锯齿波等。
2.实现复杂信号的产生,如脉冲信号、调频信号、调幅信号等。
3.提供可调节的信号频率、幅度、相位等参数。
4.具备高稳定性和低失真度的特点。
三、系统架构系统主要由以下模块组成:1.控制模块:负责接收输入的指令、参数,并对其他模块进行控制。
2.信号生成模块:负责产生各种类型的基础波形信号和复杂信号。
3.波形控制模块:负责对生成的信号进行频率、幅度、相位等参数的调节和控制。
4.输出模块:负责将生成的信号输出到外部设备。
四、关键技术1.时钟模块:使用高精度稳定的时钟源来提供基准时钟信号,用于信号的定时和同步。
2.数字信号处理芯片:通过运算、变换等算法实现各种基础波形信号的产生,可以实时调节频率、幅度等参数。
3.数字模拟转换模块:将数字信号转换为模拟信号,并输出到外部设备。
4.软件算法:基于不同的波形类型,设计相应的算法来生成信号,并实现参数的实时调节。
五、设计流程1.确定系统的整体架构和功能模块划分。
2.根据每个模块的功能需求和接口特点,选择合适的硬件和软件实现方案。
3.实现控制模块,包括指令的解析、参数的读取和传递等。
4.实现信号生成模块,根据不同的波形类型和参数要求,设计相应的算法实现信号的产生。
5.实现波形控制模块,设计参数的调整和控制界面,并与信号生成模块进行交互。
6.实现输出模块,将产生的信号转换为模拟信号,并输出到外部设备。
7.进行系统整体调试和测试,确保各个功能模块正常工作。
8.优化系统性能和稳定性,提高波形的准确度和控制精度。
六、预期效果本设计实现的函数信号发生器具备以下优势:1.具备多种基础波形和复杂信号的产生功能,可满足不同场合的需求。
2.通过软件算法,实现参数的实时调节和控制,提供灵活的操作界面。
3.采用高精度时钟源和数字信号处理芯片,保证信号的稳定性和精确度。
信号发生器课程设计报告HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】目录一、课题名称 (2)二、内容摘要 (2)三、设计目的 (2)四、设计内容及要求 (2)五、系统方案设计 (3)六、电路设计及原理分析 (4)七、电路仿真结果 (7)八、硬件设计及焊接测试 (8)九、故障的原因分析及解决方案 (11)十、课程设计总结及心得体会 (12)一、课题名称:函数信号发生器的设计二、内容摘要:函数信号发生器作为一种常用的信号源,是现代测试领域内应用最为广泛的通用仪器之一。
在研制、生产、测试和维修各种电子元件、部件以及整机设备时,都要有信号源,由它产生不同频率不同波形的电压、电流信号并加到被测器件或设备上,用其他仪器观察、测量被测仪器的输出响应,以分析确定它们的性能参数。
信号发生器是电子测量领域中最基本、应用最广泛的一类电子仪器。
它可以产生多种波形信号,如正弦波,三角波,方波等,因而此次课程设计旨在运用模拟电子技术知识来制作一个能同时输出正弦波、方波、三角波的信号发生器。
三、设计目的:1、进一步掌握模拟电子技术知识的理论知识,培养工程设计能力和综合分析能力、解决问题的能力。
2、基本掌握常用电子电路的一般设计方法,提高电子电路的设计和实验能力。
3、学会运用Multisim仿真软件对所做出来的理论设计进行仿真测试,并能进一步解决出现的基本问题,不断完善设计。
4、掌握常用元器件的识别和测试,熟悉万用表等常用仪表,了解电路调试的基本方法,提高实际电路的分析操作能力。
5、在仿真结果的基础上,实现实际电路。
四、设计内容及要求:1、要求完成原理设计并通过Multisim软件仿真部分(1)RC桥式正弦波产生电路,频率分别为300Hz、1KHz、10KHz、500KHz,输出幅值300mV~5V可调、负载1KΩ。
(2)占空比可调的矩形波电路,频率3KHz,占空比可调范围10%~90%,输出幅值3V、负载1KΩ。
电子电路综合设计实验实验一函数信号发生器的设计与调测班级: 2009211108**: ***学号: ********小班序号: 26课题名称函数信号发生器的设计与实现一、摘要函数信号发生器是一种为电子测量提供符合一定要求的电信号的仪器, 可产生不同波形、频率和幅度的信号。
在测试、研究或调整电子电路及设备时, 为测定电路的一些电参量,用信号发生器来模拟在实际工作中使用的待测设备的激励信号。
信号发生器可按照产生信号产生的波形特征来划分:音频信号源、函数信号源、功率函数发生器、脉冲信号源、任意函数发生器、任意波形发生器。
信号发生器用途广泛, 有多种测试和校准功能。
本实验设计的函数信号发生器可产生方波、三角波和正弦波这三种波形, 其输出频率可在1KHz至10KHz范围内连续可调。
三种波形的幅值及方波的占空比均在一定范围内可调。
报告将详细介绍设计思路和与所选用元件的参数的设计依据和方法。
二、关键词函数信号发生器迟滞电压比较器积分器差分放大电路波形变换三、设计任务要求:1、(1)基本要求:2、设计一个可输出正弦波、三角波和方波信号的函数信号发生器。
3、输出频率能在1-10KHZ范围内连续可调, 无明显是真;4、方波输出电压Uopp≥12V, 上升, 下降沿小于10us, 占空比可调范围30%-70%;5、三角波输出电压Uopp≥8V;6、正弦波输出电压Uopp≥1V;设计该电源的电源电路(不要求实际搭建), 用PROTEL软件绘制完整的电路原理图(SCH)。
(2)提高要求:1.三种输出波形的峰峰值Uopp均在1V-10V范围内连续可调。
2.三种输出波形的输出阻抗小于100Ω。
3.用PROTEL软件绘制完整的印制电路板图(PCB)。
(3)探究环节:1.显示出当前输入信号的种类、大小和频率(实验演示或详细设计方案)。
2.提供其他函数信号发生器的设计方案(通过仿真或实验结果加以证明)。
四、设计思路和总体结构框图(1)原理电路的选择及总体思路:根据本实验的要求, 用两大模块实现发生器的设计。
函数信号发生器设计报告目录一、设计要求 .......................................................................................... - 2 -二、设计的作用、目的 .......................................................................... - 2 -三、性能指标 .......................................................................................... - 2 -四、设计方案的选择及论证 .................................................................. - 3 -五、函数发生器的具体方案 .................................................................. - 4 -1. 总的原理框图及总方案 ................................................................. - 4 -2.各组成部分的工作原理 ................................................................... - 5 -2.1 方波发生电路 .......................................................................... - 5 -2.2三角波发生电路 .................................................................... - 6 -2.3正弦波发生电路 .................................................................. - 7 -2.4方波---三角波转换电路的工作原理 ................................ - 10 -2.5三角波—正弦波转换电路工作原理 .................................. - 13 -3. 总电路图 ....................................................................................... - 15 -六、实验结果分析 ................................................................................ - 16 -七、实验总结 ........................................................................................ - 17 -八、参考资料 ........................................................................................ - 18 -九、附录:元器件列表 ........................................................................ - 19 -函数信号发生器设计报告一、设计要求1. 用集成运放组成正弦波、方波和三角波发生器。
函数信号发生器实验报告函数信号发生器实验报告引言函数信号发生器是一种广泛应用于电子实验室中的仪器设备,用于产生各种形式的电信号。
本实验旨在通过对函数信号发生器的使用和实验验证,进一步了解信号发生器的原理和应用。
一、实验目的本实验的主要目的是:1. 熟悉函数信号发生器的基本操作;2. 掌握函数信号发生器产生不同形式信号的方法;3. 通过实验验证信号发生器的输出特性。
二、实验原理函数信号发生器是一种能够产生各种形式信号的仪器,其基本原理是通过内部电路将直流电压转换为不同形式的交流信号。
常见的信号形式包括正弦波、方波、三角波等。
三、实验步骤1. 打开函数信号发生器的电源,并将输出连接到示波器的输入端。
2. 调节函数信号发生器的频率、幅度和偏置等参数,观察示波器上的波形变化。
3. 逐步调节函数信号发生器的参数,产生不同形式的信号,并记录下相应的参数设置和观察结果。
4. 将函数信号发生器的输出连接到其他电路中,观察信号在不同电路中的响应情况。
四、实验结果与分析在实验过程中,我们通过调节函数信号发生器的频率、幅度和偏置等参数,成功产生了正弦波、方波和三角波等不同形式的信号。
通过示波器观察到的波形,我们可以看出不同形式的信号在频率和振幅上的差异。
在进一步的实验中,我们将函数信号发生器的输出连接到其他电路中,例如放大电路和滤波电路。
观察到信号在不同电路中的响应情况,我们可以了解到信号发生器在实际应用中的作用和效果。
五、实验总结通过本次实验,我们对函数信号发生器的基本操作和原理有了更深入的了解。
我们学会了如何通过调节函数信号发生器的参数来产生不同形式的信号,并通过连接到其他电路中观察信号的响应情况。
在实验过程中,我们也遇到了一些问题和困难,例如在调节参数时需要注意避免过大的幅度和频率,以免对电路和仪器造成损坏。
此外,我们还需要注意信号发生器的精度和稳定性,以保证实验结果的准确性。
通过本次实验,我们进一步认识到函数信号发生器在电子实验中的重要性和广泛应用。
简易函数信号发生器的设计报告设计报告:简易函数信号发生器一、引言函数信号发生器是一种可以产生各种类型函数信号的设备。
在实际的电子实验中,函数信号发生器广泛应用于工程实践和科研领域,可以用于信号测试、测量、调试以及模拟等方面。
本文将着重介绍一种设计简易函数信号发生器的原理和方法。
二、设计目标本设计的目标是实现一个简易的函数信号发生器,能够产生包括正弦波、方波和三角波在内的基本函数信号,并能够调节频率和幅度。
同时,为了提高使用方便性,我们还计划增加一个显示屏,实时显示当前产生的信号波形。
三、设计原理1.信号源函数信号发生器的核心是信号发生电路,由振荡器和输出放大器组成。
振荡器产生所需的函数信号波形,输出放大器负责放大振荡器产生的信号。
2.振荡器为了实现多种函数波形的产生,可以采用集成电路作为振荡器。
例如,使用集成运算放大器构成的和差振荡器可以产生正弦波,使用施密特触发器可以产生方波,使用三角波发生器可以产生三角波。
根据实际需要,设计采用一种或多种振荡器来实现不同类型的函数信号。
3.输出放大器输出放大器负责将振荡器产生的信号放大到适当的电平以输出。
放大器的设计需要考虑到信号的频率范围和幅度调节的灵活性。
4.频率控制为了能够调节信号的频率,可以采用可变电容二极管或可变电阻等元件来实现。
通过调节这些元件的参数,可以改变振荡器中的RC时间常数或LC谐振电路的频率,从而实现频率的调节。
5.幅度控制为了能够调节信号的幅度,可以采用可变电阻作为放大电路的输入阻抗,通过调节电阻阻值来改变信号的幅度。
同时,也可以通过增加放大倍数或使用可变增益放大器来实现幅度的控制。
四、设计步骤1.确定电路结构和信号发生器的类型。
根据功能和性能需求,选择合适的振荡器和放大器电路,并将其组合在一起。
2.根据所选振荡器电路进行参数计算和元件的选择。
例如,根据需要的频率范围选择适合的振荡器电路和元件,并计算所需元件的数值。
3.设计输出放大器电路。
漳州师范学院电子设计函数信号发生器的设计姓名:殷伟昊学号:090502132班级: 09电本(1)系别:物理与电子信息工程系指导教师:王海光2011年04 月11 日摘要函数信号发生器作为一种常用的信号源,是现代测试领域内应用最为广泛的通用仪器之一。
在研制、生产、测试和维修各种电子元件、部件以及整机设备时,都要有信号源,由他产生不同频率不同波形 的电压、电流信号并加到被测器件或设备上,用其他仪器观察、测量被测仪器的输出响应,以分析确定他们的性能参数,信号发生器是电子测量领域中最基本、应用最广泛的一类电子仪器。
它可以产生多种波形信号,如正弦波、三角波、方波等,因而广泛用于通信、雷达、导航、宇航等领域。
本次课程设计的波形发生电路以LM324为核心, 实现简易波形的输出。
滞回比较器和积分运算电路产生方波和三角波的输出;二阶低通滤波电路实现正弦波的输出。
实现全波整流的功能。
关键字:电压跟随器;LM324;滞回比较器;积分运算电路;二阶有源低通滤波电路;反相比例运算电路;1.全波整流系统实现方案系统实现方案的结构框图如图3.1所示。
图3.1 系统实现方案结构框图2. 单元电路的设计2.1方波和三角波电路的设计工作原理图如图4.1所示。
图中虚线左边为同相输入滞回比较器,由LM324、电阻和稳压二极管组成。
当同向端输入电压大于零时,运放输出幅值为+Uz 的高电平当同向端输入电压小于零时,运放输出幅值为-Uz 的低电平,故Uo1幅值为±Uz 的方波。
右边为积分运算电路,由电阻和电容组成。
当Uo1输出高电平时,电容充电,运放输出电压负方向线性增加,并反馈到滞回比较器的同向输入端,控制其输出端的状态跳变;当Uo1输出电压跳变到低电平时,电容放电,运放输出电压正方向线性增加,并反馈回去,从而在Uo2端得到周期性的频率与方波相同的三角波。
图4.1 方波和三角波电路的原理图2.1.1参数计算和器件选择参数计算:滞回比较器中运放LM324同相输入端的电压U+同时与Uo1和Uo2有关,根据叠加原理,可得:22121211O O U R R R U R R R U +++=+根据叠加原理,集成运放U 1A 同相输入端的电位U +=U -=0,1212O O U R R U -=,滞回比较器的输出发生跳变。
实训报告函数信号发生器
函数信号发生器是一种非常重要的实验和测试仪器,被广泛应用于电子仪器、数据采集、测控、汽车、通讯等行业中,用于测量各种频率的信号和信号的振幅变化。
函数信号发生器的种类有多种,包括模拟函数信号发生器、数字函数信号发生器、复位函数信号发生器等。
模拟函数信号发生器是利用了整流器及调节电路,能够发出多种脉冲波形,常用于音频和时间维度。
数字函数发生器则使用了时钟驱动电路和移位寄存器,控制ι⊙脉冲宽度和电路的速度,以生成波形。
复位函数信号发生器是基于动态复位技术,用于生成位填充或复位波形,如正弦波、三角波、巴贝奇窗口、双方波、直流偏置、巴特沃思声波等。
此外,函数信号发生器还可以让用户自定义脉冲形状及其他信号波形。
函数信号发生器可以提供的信号范围很宽,采样频率可以达到数千兆赫,输出电压范围也很广阔,因此函数信号发生器在电子世界中也受到了广泛应用。
本实训就是要使用一台函数信号发生器,来测量多种不同低频信号,同时可以测量信号的振幅变化情况。
我们利用这台函数信号发生器对实验示波器的测量性能进行检测,结果发现:示波器可以很好地显示信号的振幅变化和频率特征,该示波器可以满足我们在实验中的需求。
总的来说,我们在实训中使用的函数信号发生器非常有效和实用,可以清晰准确的显示多种频率的信号振幅变化,为我们研究电路性能提供了有力的支持。
目录
1设计的目的及任务
1.1课程设计的目的
1.2课程设计的任务与要求
2函数信号发生器的总方案及原理图
2.1电路设计原理框图
2.2
3
3.1
3.2
3.3
3.4
4
4.1
4.2方波
5PCB
6
7
8
1.1
2.学会安装、调试与仿真由分立器件、调试与仿真由分立器件与集成电路组成的多级电子电路小系统。
2.2设计任务与要求:
设计一台波形信号发生器,具体要求如下:
1.输出波形:方波、三角波、正弦波。
2.频率范围:在1Hz-10Hz,10Hz-100Hz,100Hz-1000Hz等三个波段。
3.频率控制方式:通过改变RC时间常数手控信号频率。
4.输出电压:方波U
P-P≤24V,三角波U
P-P
=8V,正弦波U
P-P
>1V。
5.合理的设计硬件电路,说明工作原理及设计过程,画出相关的电路原理图。
6.选用常用的电器元件(说明电器元件选择过程和依据)。
7.画出设计的原理电路图,作出电路的仿真。
8.提交课程设计报告书一份,A3图纸两张,完成相应答辩。
2.函数发生器总方案及原理框图
2.1原理框图
U+=-R1*Uz/(R1+R2),然后又重复刚才过程.如此电容反复地进行充电放电,滞比较器的输出端将再次发生跳转,于是产生了正负交替矩形波.
3.2方波---三角波发生电路的选择
方案一:
方波—三角波产生电路
工作原理如下:
若a点断开,运算发大器A1与R1、R2及R3、RP1组成电压比较器,C1为加速电容,可加速比较器的翻转。
运放的反相端接基准电压,即U-=0,同相输入端接输入电压Uia,R1称为平衡电阻。
比较器的输出Uo1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U+=U-=0时,比较器翻转,输出Uo1从高电平跳到低电平-Vee,或者从低电平Vee跳到高电平Vcc。
由计算可以得到以下结论:
1.电位器RP2在调整方波-三角波的输出频率时,不会影响输出波形的幅度。
若要求输出频率的范
围较宽,可用C1改变频率的范围,PR2实现频率微调。
2.方波的输出幅度应等于电源电压+Vcc。
三角波的输出幅度应不超过电源电压+Vcc。
电位器RP1
可实现幅度微调,但会影响方波-三角波的频率。
方案二:
3.3
输入
分析表明:
(1)传输特性曲线越对称,线性区越窄越好;
(2)三角波的幅度Um应正好使晶体管接近饱和区或截止区。
(3)图为实现三角波——正弦波变换的电路。
其中Rp1调节三角波的幅度,Rp2调整电路的对称性,其并联电阻RE2用来减小差分放大器的线性区。
电容C1,C2,C3为隔直电容,C4为滤波电容,以滤除谐波分量,改善输出波形。
方案二:
三角波转换正弦波电路
折线法是一种使用最为普遍且实现也较简单的正弦函数转换方法。
折线法的转换原理是:根据输入三角波的电压幅度,不断改变函数转换电路的的传输比率,也就是用多段折线组成的电压传输特性,实现三角函数到正弦函数的逼近,我采用了有源正弦函数转换电路,,转换电路除二极管、电阻网络外,还包括放大环节,也是根据三角波电压的幅度,不断增加或减少网络通路以改变改变转换电路的放大倍数,输出近似的正弦电压波形。
在T/2时间内均匀地设置六个断点,以作为七段逼近或校正,每段按时间均匀的分布为T/14。
若设正弦波在过零处的斜率与三角波的相同,即d(VoSin2π·t/T)/dt在t=0时为4Vim/T则有Vom=2Vim/π≈0.64Vim;由此,可推断出各断点上应校正到的电平值:Vo1、Vo2和Vo3。
Vim=8v,所以Vom=2/π;Vim=5..12v;Vo1=Vomsin(2π/T?T/14)=2.22VVo2=Vomsin(2π/T?T/7)=4.01VVo3=Vomsin(2π
/T?3/14)=4.98V
如输出
分别
在0-)由
在/T/14=(Rf∥
Ω(
≈
≈
VD+Ra3
3.4
4.1方波
1.
2.
3.
4.
100k、250k、500k以及其以上的电阻,发现滑动变阻器太大也不会有较大变化,因此我选用了后两种,但是后来调电容的时候,发现500k的比较适合!同理,电容也经过这个过程,我从0.01uf开始以一定的宽度调节,最终发现,频率太小或太大都会导致波形失真,经过反复比较,最终选定了1uf、10nf、100nf这个范围最为合适!且波形较好。
在调好频率之后,想到调整幅度,通过反复更换R2、R3、R4发现没有显着的变化,故而改变稳压管以及直流电源,最终使幅度达到要求!
第一:我们使用滞回比较器和积分器组合电路,他们互为输入,故而只需要调整滑动变阻器就可以调整出相应的波形,频段的调节由电容决定,我们要求做三个频段的频率,因此每要求一个频段,就选择相应的电容,打下相应的开关,结果如下表所示。
方波发生器的波形
三角波发生器波形
这个波形是方波和三角波同时发生并显示在同一示波器上,两个发生器是互相互为输入的故而他们的波也是相互影响的,调整效果时,只需调示波器即可。
效果如图:
方波三角波发生器波形
1.
2.
观性,
方波-三角波-正弦波函数发生器电路是由三级单元电路组成的,在调试多级电路时通常按照单元电路的先后顺序分级装调与级联。
各调试过程如上所述。
4
量,表格中显示的是测试时实测的频率范围,由于他大于要求范围,所以是满足的。
界面下:
在布
没
线时,
是打印,由于我们的
板子是双层的,再加
上底色是黑色的,打印出来的效果不好,很多连线都不能看清,所以在这方面的设置要注意。
6.实验总结
通过对此课程的设计,我不但知道了以前不知道的理论知识,而且也巩固了以前知道的知识。
最重要的是在实践中理解了书本上的知识,明白了学以致用的真谛。
也明白老师为什么要求我们做好这个课程设计的原因。
他是为了教会我们如何运用所学的知识去解决实际的问题,提高我们的动手能力。
这次课程设计让我认识到设计是让我们提升动手能力的绝好机会,这也能让我们可以把以前学到的理论知识在实践中得到认证,我期盼在今后的课程中能得到更多像这样的机会让同学们得到锻炼。
同时通过这次对函数波形发生器的设计与制作,让我更加了解了一些设计电路的程序,也让我了解了关于函数波形发生器的原理与设计理念,设计一个电路时只有先通过仿真,仿真成功之后再实际接线使我了解了Protel,multisim等软件及其运用,
这次设计还使我认识到,电路设计需要耐心,需要一种整体的思维,而且遇到点问题很正常,关键要学会分析问题,善于解决问题,很多东西要弄懂弄透,不断积累经验。
所以说,坐而言不如立而行,对于这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解。
通过这段时间不懈的努力与切实追求,我们小组终于做完了课程设计。
通过这次课程设计,我
7.两只,
9.稳压管两只
10.二极管六只。
11.频率计一只
8.参考文献
童诗白主编.模拟电子技术基础(第四版).北京:高教出版社
李万臣主编.模拟电子技术基础与课程设计.哈尔滨工程大学出版社
沈尚贤主编.电子技术导论(下册).高等教育出版社
朱卫东主编.电子技术实验教程.清华大学出版社
陈锦林主编.电路设计与制版快速入门,人民邮电出版社。