基于运放的信号发生器

任务书【实验名称】基于运放的信号发生器设计【设计任务】本课题要求使用集成运算放大器制作正弦波发生器，在没有外加输入信号的情况下，依靠电路自激振荡而产生正弦波输出电路。

【设计要求】1、采用经典振荡电路，产生正弦信号，频率范围400Hz~100kHz2、双电源供电3、信号经过放大、驱动电路，可在1KΩ负载条件下：（1）正弦波最大峰-峰值3V，幅值可调，谐波失真小于3%【提供元器件】1、运算放大器LM3244、二极管5、电阻电容电位器同轴电位器一设计思路与解决方法模电实验报告设计要求①：采用经典振荡电路，产生正弦信号，频率范围100Hz~100kHz解决方案：使用运算放大器LM324，组成由基本放大电路，选频网络，正反馈网络构成的经典振荡电路，产生自激振荡的正弦波。

使用同轴电位器，对信号的频率范围进行调节，使其在100Hz~100kHz时可产生幅值不变的正弦波。

设计要求②：双电源供电解决方案：选取数电箱的两个15V电压输出，将第一组的+15V端接在LM324的4管脚（即运放器的Vcc端）；第一组的-15V接在第二组的+15V端，再将第二组的+15V端接地；第二组的-15V端接在LM324的11管脚（即运放器的GND端）设计要求③：信号经过放大、驱动电路，可在1KΩ负载条件下：（1）正弦波最大峰-峰值3V，幅值可调，谐波失真 3%2.1经典振荡器部分经典振荡器部分由基本放大电路，选频网络，正反馈网络组成。

其中，基本放大电路作用：使电路获得一定幅值的输出量；选频网络作用：确定电路的振荡频率，保证电路产生正弦波振荡；正反馈网络作用：在振荡电路中,当没有输入信号的情况下,输入正反馈信号作为输入信号。

一．实验原理振荡电路有RC正弦波振荡电路、桥式振荡电路、移相式振荡电路和双T网络式振荡电路等多种形式。

其中应用最广泛的是RC桥式振荡电路，电路如图1． 电路分析RC 桥式振荡电路由RC 串并联选频网络和同相放大电路组成，图中RC 选频网络形成正反馈电路，决定振荡频率0f 、1R 、f R 形成负反馈回路，决定起振的幅值条件，该电路的振荡频率，D1、D2为稳压管。

２１ ０ １年 ９
电 子 测 试
ＥＬ ＥＣＴ Ｒ０Ｎ Ｉ Ｃ Ｔ ＥＳＴ
第 ９期
Ｓｅ ２０１ ｐ． １ Ｎｏ． ９
基 于集成运放 的信 号发生器设 计 与仿真
单新云 ，郝晓 剑 ，姜三 半 ，周汉 昌 中北大 学仪器科学与动态测试教育部重 点实验 室 山西 太原 ０ ０ ５ ３０ １
０ 引言
：
信 号发 生器 在 电路 实验 和 设 备检 测 中有着 十 分重
要 的 作 用 。本 文 将 讨 论 应 用 Ｌ ０ 集 成 运 算 放 大 器 Ｍ３ １
１ ｅ
构 成 多种 信 号 发 生 器 ， 实 现 以 下指 标 ： 产生 正弦 并 能
波 、方波和 三角波 ３ 周期性波形 ； 出信号 频率范 围 种 输
能灵活进行频 率与波形 的选择 、使用方便 。 关键词 ：Ｌ ０ ；Ｅ Ａ仿真 ；温度 扫描 ；频率 ；幅度 Ｍ３ １ Ｄ
中图分类号：Ｔ ０ Ｎ７２ 文献标识码： Ｂ
Ｄ ｅ ｉ ｎｄ ｉ ｕ ａ ｉ ｉ ｎａ ｎｅ ａ ｏｒ ｂａ ｅ ｓｇｎ ａ ｓｍ ｌ ｔｏｎ ｏｆ ｓｇ ｌｇｅ ｒ ｔ ｓ ｄ ｏｎ ｉ ｅ ｒ ｔ ｄ ｐｅ ａ ｉ ｎｔ ｇ ａ ｅ ｏ ｒ ｔｏｎａ ｍ ｐｌｆｅ ｌａ ｉ ｒ ｉ
摘要 ：信号发生器在 电子 电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。本文介绍了一种基于Ｌ ０集成运放信 Ｍ３ １ 号发生器的设计方法 ，其中信号产生电路模块由积分器和比较器构成 ，并 利用差分放大器的差模传输特性对信 号变换 ， 而输出三角波 、方波和 正弦 波。最后通过Ｐｏｅ ９ 电路进行仿真 ， 从 ｒｔ９对 ｉ 仿真 结果表明所设计 电路完全 满足设 计要 求。本设计具有输 出频 率范围宽 、信号波形失 真度低 、频率稳定度 高等特点 ，并且输入 电压可 调，

《模拟电路》课程设计报告运算放大器组成函数信号发生器设计时间2008年1月目录一、设计任务与要求 (2)二、方案设计 (3)三、各部分电路设计 (4)四、总原理图 (9)五、安装与调试 (10)六、电路的实验结果 (12)七、实验心得 (14)八、参考文献 (14)一、设计任务与要求1.1.设计目的1．掌握电子系统的一般设计方法2．掌握模拟IC器件的应用3．培养综合应用所学知识来指导实践的能力4．掌握常用元器件的识别和测试5．熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法1.2.设计任务运算放大器设计方波——三角波——正弦波函数信号发生器1.3.课程设计的要求及技术指标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；3．频率范围：在10－10000Hz范围内可调；4．输出电压：方波UＰ－Ｐ≤24V，三角波UＰ－Ｐ＝8V，正弦波UＰ－Ｐ>1V；二、方案设计2.1. 原理框图2.2.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。

本课题采用先产生方波—三角波，再将三角波变换成正弦波的电路设计方法。

本课题中函数发生器电路组成框图如下所示：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。

11
北京工业大学 电子技术课设实验报告
图 2.4.20 单电源供电电路图 3. 扩大频率范围 主要就是通过文氏桥振荡电路的串并联谐振的电容、 电阻， 实现频率的调节。 电阻为微调、电容为粗调。频率的计算公式： 择，扩大频率范围。 4．显示电路 可利用数电实验的时间积分电路和计数器电路，实现频率的显示。 ，通过对电容电阻的选
图 2.4.6 实际电路图 5
北京工业大学 电子技术课设实验报告 波形图如下：
图 2.4.7 振荡电路波形图
（二）过零比较器
利用电路的自激振荡产生正弦波后在输出端连一个比较器就可以得到方波信 号。 过零比较器的电路图如下图所示
图 2.4.8 过零比较器电路 在实用电路中为了满足负载的需要，常在集成运放的输出端加稳压管限幅电路， 从而获得合适的 UOL 和 UOH，电路图如下：
图 2.4.1 文氏桥振荡电路 2
北京工业大学 电子技术课设实验报告 1．工作原理 （1）放大电路 正弦波发生条件： 起振条件： | AF | 1 幅值平衡条件： A F 2n （2）选频网络及正反馈网络：两组 R、C 为串、并联选频网络，接于运算放大器 的输出与同相输入端之间，构成正反馈，以产生正弦自激振荡。R3、RW 及 R4 组 成负反馈网络，调节 RW 可改变负反馈的反馈系数，从而调节放大电路的电压增 益，使电压增益满足振荡的幅度条件。 （3）稳幅环节：由于 U0 和 Uf 具有良好的线性关系，所以为了稳定输出电压的 幅度，一般在电路中加入非线性环节。当输出电压的幅度较小时，电阻 R4 两端 的电压低，二极管 D1、D2 截止；当输出电压的幅度增加到一定程度时，二极管 D1、D2 在正负半周轮流工作，其动态电阻与 R4 并联，使负反馈系数加大，电压 增益下降。输出电压的幅度越大，二极管的动态电阻越小，电压增益也越小，输 出电压的幅度保持基本稳定。如下图：

摘要光强检测系统以STC89C52单片机为核心，结合光敏电阻（用信号发生器代替），按键，LED灯指示，以及1602液晶显示，来实光强检测的功能设计。

该设计通过检测光敏电阻两端的电压来计算光敏电阻的阻值，然后再将阻值转换成光强。

由于使用信号发生器代替光敏电阻，所以显示的是电压，不是光强。

系统中的按键可以设定阈值，当光强大于该阈值，则闪烁LED以提示。

该系统设计分为硬件设计与软件设计，由设计原理图，布线，进行焊接，根据任务目标编程等子过程组成。

整个课程设计过程，在发现问题与解决问题中完成，并且加深了我们对单片机与运算放大器的认识。

关键词:STC89C52、PCF8591、1602液晶、LM324。

目录一、绪论 .................................................................................................................. - 2 -1.1课题概述 (2)2.1设计任务 (3)2.2系统设计思路 (3)2.3系统设计框图 (3)三、硬件设计 .......................................................................................................... - 4 -3.1主单片机STC89C52部分 (4)3.2液晶模块 (5)3.3PCF8591 (5)4. LM324运放电路................................................................................................. - 6 -五、PCB板.............................................................................................................. - 8 -六、设计总结与心得体会 ...................................................................................... - 8 -七、参考文献 .......................................................................................................... - 9 - 附录一系统原理图： .......................................................................................... - 10 - 附录二实物图 ...................................................................................................... - 11 - 附录三源程序： .................................................................................................. - 12 -一、绪论1.1课题概述光强的检测是科研和企业生产中经常需要检测的一个重要参数，对于工农业生产具有重要意义，为了更好的利用光来提高生产产值，需要精确的测量光强。

3.设计一个加法器对图中Ui1和Uo1进行处理，要求加法器的输出电压Ui2 = 10Ui1+Uo1。
4.设计一个选频滤波器，将Ui2信号中的Uo1频率分量滤除，滤波器输出信号Uo2应为峰峰值等于9V的正弦信号，用示波器观察无明显失真。
5.将Uo1和Uo2送入自制比较器，其输出端在1KΩ负载上应得到峰峰值为2V的输出电压Uo3。
2. 三角波产生电路
如上图所示，利用放大器的滞回比较特性和矩形波产生电路的原理，我们从电容端取输出即可得到我们所需的三角波。试验中由于没有提供稳压管，但实际电路板上电压必定有上限，所以我们在此电路中不必接入稳压管，实际中也是可行的。各参数的计算公式为：
为满足实验对所产生的三角波的参数要求，我们对各参数作如下规划
取 的电位器，用于实际中调试三角波的参数。
3. 加法器
本实验中我们采用同相加法器，电路图如下：
其中
根据要求，我们从 端输入正弦波，从 端输入三角波，并对参数作如下设置：
4. 滤波器
本实验中我们采用二阶压控滤波器，其实验电路图如下：
由于我们需要滤除掉三角波（ ）留下正弦波（ ），故我们根据这两种波形的频率差异将滤波器的中心频点设置在 ，并取 。
注：
1.除正弦信号产生外的所有电路只允许使用一片LM324芯片和电阻、电容完成。
2.除正弦波产生电路外，其余的实验电路只允许采用+12V和+5V电源供电。
3.要求预留Ui1,Ui2,Uo1,Uo2和Uo3的测试端子。
五、方案论证
1. 信号发生器
利用FPGA中的ROM模块存放正弦波的数据，通过改变地址逐次读出ROM中的数据，所以我们可以通过改变地址变化的时钟频率来改变产生正弦信号的频率。本次设计中，我们定制了一个256个字空间的ROM，设置8位地址，时钟定为10khz，另外，通过按键改变地址的步进值，步进最大为8。这样可以实现频率在0~549hz间可调。由于实验所需信号源只需频率可调，故我们定制的信号源频率步进为某一固定值。

河南城建学院《模拟电子技术》课程设计任务书题目：基于运算放大器的三角波发生器学院（系）：年级专业：学号：学生姓名：指导教师：河南城建学院课程设计（论文）任务书院（系）：电气与信息工程学院自动化2013年6月28日目录第一章设计的意义 (4)第二章设计原理 (5)一、方波的产生 (6)根据翻转条件，令上式右方为零，得此时的输入电压 (7)二、三角波的产生 (8)第三章仿真图结果分析 (11)第四章课程设计结论 (12)第五章心得体会 (13)参考文献 (13)第一章设计的意义人们在认识自然、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。

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。

传统的波形发生器多采用模拟电子技术，由分立元件或模拟集成电路构成，其电路结构复杂，不能根据实际需要灵活扩展。

随着微电子技术的发展，运用单片机技术，通过巧妙的软件设计和简易的硬件电路，产生数字式的正弦波、方波、三角波、锯齿等幅值可调的信号。

与现有各类型波形发生器比较而言，产生的数字信号干扰小，输出稳定，可靠性高，特别是操作简单方便。

波形函数信号发生器广泛地应用于各种场所。

函数信号发生器应用范围广阔，测量，控制，通信、广播、电视系统中，常常需要频率可变和幅度可调的信号发生器。

除供通信、仪表和自动控制系统测试用外，还广泛用于其他非电测量领域。

函数信号发生器，能产生某些特定的周期性时间函数波形（正弦波、方波、三角波、锯齿波和脉冲波等）信号，频率范围可从几个微赫到几十兆赫，在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。

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由于 LM324 输出电流有限，带载能力弱，利用电压跟随器的特点，可以很好 地提高输出功率。电路图如图 5-3-1。
六、 实验调试与数据分析 (一)实验调试
本实验方案可分为四小模块：RC 正弦波振荡电路、一级反相放大电路、二级 反相放大电路、电压跟随器。 为减小调试难度，我决定先针对每一个小模块进行调试，再整合调试。 调试过程中出现了一系列的问题，通过分析，最终找到解决的方案。具体为 以下几个问题： 1．“刺突出”失真 波形如下图所示，通过查阅资料得知，用一只适当阻值的电阻连接在输出与 负电源 VEE 之间， 可以改善输出端波形的失真， 而且随着频率的改变信号的幅度 基本稳定。依照此方法，我在输出与负电源 VEE 之间连接了一个 3kΩ 电阻，有 效改善了失真。
高速运放的转换速率sr10vs例如lm318的转换速率就是50vslf347的转换速率为13考虑以上两个指标我对两级反相比例放大电路的各级放大倍数做了调整第一级放大电路的输入不宜过大保持在01v左右放大倍数通过实际调节定为35倍左右第二级放大电路的放大倍数约为795
这是 2011 级版本，使用的芯片是 LM324，324 不好用，怎么调都有失 真，当然也可能使我技术不好。不过换上 347 效果立马完美，但是国 英老师貌似知道这件事，所以最好别拿 347 充 324 妄图欺骗老师，后 果比较严重。调不好就实话实说，尽力就好。
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波振荡电路的输出端连接一个分压电阻， 可以选用 20KΩ 或者 50KΩ 精调电位器。 仿真电路图如图 5-2-1，实验电路图如图 5-2-2。
图 5-2-1
图 5-3-1
图 5-2-2
图 5-2-2 左一为一级放大输出波形，右一为二级放大输出波形，根据反相放 大电路增益计算公式可知 Au1 0.364 0.097 3.75 ， Au 2 3.02 0.364 8.23 ，频率 约为 101KHz。

目录第一章设计内容及要求 (1)1.1、设计要求 (1)1.2、问题分析 (1)1.3、方案假设 (1)1.4、方案分析 (1)第二章函数发生器的总方案及原理图 (2)2.1原理框图 (2)2.2函数发生器总方案 (2)第三章简易信号发生器的基本原理 (2)3.1 桥式正弦波振荡器 (2)3.2 迟滞比较器 (3)3.3 积分电路 (3)第四章电路仿真 (4)4.1 正弦波波形 (4)4.2 方波波形 (4)4.3 三角波波形 (5)第五章课程设计总结 (6)第一章设计内容及要求1.1、设计要求1.有三种输出波形2.能产生20HZ-10HZ连续可调的正弦波和三角波，峰峰值在-5-+5之间。

3.产生20HZ-10HZ连续可调的方波，输出峰峰值在0-10之间。

1.2、问题分析对于要求1，我们可以想到用单片机，555，比较器，或其他芯片来产生方波，之后用积分器和震荡电路来产生三角波和正弦波。

对于要求2，我们可以通过调节单片机的按钮和编程的设置来调节频率，555定时器可以通过调节电阻的大小和接法来调节频率，比较器通过调整电阻的大小来调整频率，或者对于其他的芯片来说我们可以用规定的方法来调节。

对于要求3，峰峰值的大小我们可以采用分压法和放大法来实现，例如，采用电阻分压接法，和三极管的基本放大电路。

1.3、方案假设方案1，用滞回比较电路产生方波，积分电路产生三角波，用RC振荡电路产生正弦波，通过调整滞回电路调整频率。

方案2，用555定时器长生连续可调方波，后接不同比例的阻容来分别产生三角波，和正弦波。

方案3，用MAX038产生波形，通过调整A0和A1来产生不同波形。

方案4，用单片机控制AD9850来产生，此过程需编程。

1.4、方案分析对于方案1，用滞回比较电路产生方波，积分电路产生三角波，用RC振荡电路产生正弦波，通过调整滞回电路调整频率。

这样的电路设计简单，成本低廉，但是对于不太稳定，出来的结果差强人意。

波 振荡电路
两级运放电 路
射极跟随电 路
四、电路工作原理图 1、RC 正弦波振荡电路 （1）文氏桥振荡器又叫 RC 桥式正弦波振荡器。如图所示，以 RC 串并联 网络为选频网络和正反馈网络、并引入电压串联负反馈，两个网络构成桥路，一 对顶点作为输出电压， 一对顶点作为文氏桥振荡器放大电路的净输入电压，就构 成文氏桥振荡器。
通过实验我们无法得到 100KHz 不失真的峰峰值为 3V 的正弦波信号。 我们最后测得的 100KHz 不失真的正弦波的最大幅值为 0.8V 左右。 六、元器件参数 1.LM324 LM324 系列器件带有真差动输入的四运算放大器。 与单电源应用场合的标准 运算放大器相比，它们有一些显著优点。该四放大器可以工作在低到 3.0 伏或者 高到 32 伏的电源下，静态电流为 MC1741 的静态电流的五分之一。共模输入范 围包括负电源， 因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。每一 组运算放大器可用图 1 所示的符号来表示，它有 5 个引出脚，其中“+” 、 “-”为 两个信号输入端， “V+” 、 “V-”为正、负电源端， “Vo”为输出端。两个信号输 入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端 Vo 的信号与该输入端的位相 反； Vi+ （+） 为同相输入端， 表示运放输出端 Vo 的信号与该输入端的相位相同。
3、射极跟随电路 由于 LM324 输出电流有限，一般仅为几十毫安，在电流一定的情况下，为 了提高电路的输出功率， 一种有效的做法是减小电路的输出阻抗。要减小阻抗一 种简单的办法是使用电压跟随器，因为电压跟随器得特点是输入阻抗高，输出阻 抗小，可以起到阻抗变换及隔离作用。
4.方案比较
此方案电路连线多， 占面积大， 增大了干扰。 结构复杂， 多用了一个 12v 的电源， 不能充分体现自激振荡。各级电路之间不太独立，会造成干扰。实际连接出的波 形失真大。换成试验箱的电源后，失真略有改善但还有较大失真。 最终整体电路图

74LS161 真值表：(Y’表示取反) A 0 0 0 0 1 1 1 1 B 0 0 1 1 0 0 1 1 C 0 1 0 1 0 1 0 1 Y0’ 0 1 1 1 1 1 1 1 Y1’ 1 0 1 1 1 1 1 1 Y2’ 1 1 0 1 1 1 1 1 Y3’ 1 1 1 0 1 1 1 1 Y4’ 1 1 1 1 0 1 1 1 Y5’ 1 1 1 1 1 0 1 1 Y6’ 1 1 1 1 1 1 0 1 Y7’ 1 1 1 1 1 1 1 0 工作相 A AB B BC C CD D DA
1
（一）数电部分：步进电机控制电路
一、 课题名称
步进电机控制电路
二、 设计任务
本课题要求设计一个步进电机的控制电路， 该电路能对步进电机的运行状 态进行控制。
三、 设计要求
1、 基本要求 (1).能控制步进电机正转和反转及运行速度， 并由 LED 显示运行状态。 （步 进电机工作方式可为单四拍或双四拍） 。 单四拍方式：通电顺序为 A—B—C—D—A； 双四拍方式：通电顺序为 AB—BC—CD—DA—AB。 (2).测量步进电机的步距角。 （通过实测步进电机旋转一周时所需要的脉 冲数，推算出步进电机的步距角） 。 2、 扩展要求 设计步进电机的工作方式为四相八拍。 四相八拍方式：通电顺序为 A—AB—B—BC—C—CD—D—DA—A。
四、 设计方案及其选择
1、设计框图
脉冲 显示
脉冲发 生电路
环行脉冲 分配电路
控制 电路
驱动 电路
步进 电机
2
2、参考元件 NE555， 计数器 74LS161， 74LS08， 74LS74， 74LS14(04)， 74LS138(74LS153)， CD4017，74LS194，四相步进电机，发光二级管，整流二极管 IN4007，复合三极 管 TIP122,5 欧（1W）电阻，其他电阻、电容若干。

河南城建学院《模拟电子技术》课程设计任务书题目：基于运算放大器的三角波发生器学院（系）：年级专业：学号：学生姓名：指导教师：河南城建学院课程设计（论文）任务书院（系）：电气与信息工程学院自动化2013年6月28日目录第一章设计的意义 (4)第二章设计原理 (5)一、方波的产生 (6)根据翻转条件，令上式右方为零，得此时的输入电压 (7)二、三角波的产生 (8)第三章仿真图结果分析 (11)第四章课程设计结论 (12)第五章心得体会 (13)参考文献 (13)第一章设计的意义人们在认识自然、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。

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。

传统的波形发生器多采用模拟电子技术，由分立元件或模拟集成电路构成，其电路结构复杂，不能根据实际需要灵活扩展。

随着微电子技术的发展，运用单片机技术，通过巧妙的软件设计和简易的硬件电路，产生数字式的正弦波、方波、三角波、锯齿等幅值可调的信号。

与现有各类型波形发生器比较而言，产生的数字信号干扰小，输出稳定，可靠性高，特别是操作简单方便。

波形函数信号发生器广泛地应用于各种场所。

函数信号发生器应用范围广阔，测量，控制，通信、广播、电视系统中，常常需要频率可变和幅度可调的信号发生器。

除供通信、仪表和自动控制系统测试用外，还广泛用于其他非电测量领域。

函数信号发生器，能产生某些特定的周期性时间函数波形（正弦波、方波、三角波、锯齿波和脉冲波等）信号，频率范围可从几个微赫到几十兆赫，在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。

集成运算放大器构成的简易信号发生器的设计作者：潘元忠李大革来源：《电子技术与软件工程》2018年第06期摘要集成运算放大器构成的信号发生器具有多重优势，如结构简洁，容易调试等，普遍应用于电子系统设计中。

本次研究中使用了单电源供电方式，将LM324运算放大器作为重要的器件，把中间的4个运算放大器各自设计成符合一定需求的单元电路，最终生成了简易信号发生器，该信号发生器融入了正弦波、方波和三角波，可为具体课程设计提供指导，提供科技创新的训练模块。

【关键词】运算放大器信号发生器设计信号发生器提供各种频率、波形及输出电平电信号。

测量不同类型电信系统中的振幅特性与传输特性等参数时，作为测试的信号源。

当前市场上已经具有功能完备的标准产品，而许多功能并未于教学中进行使用，导致资源极大浪费。

一般教材中出现的运算放大器往往使用双电源供电方式，要求较高的供电条件。

本次研究中主要使用了四运算放大器LM324，该放大器携带有差动输入，使用单电源供电方式，RC正弦波振荡电路，又被称为文氏桥正弦波振荡电路。

经过RC桥式正弦波振荡电路，生成正弦波，正弦波频率经过调整电阻R转化了800-1600 HZ，接着经过电压跟随器输出正弦波（sme wave，频率成分最为单一的一种信号），正弦波通过零比较器，经过整性状，变成方波（square wave，一种非正弦曲线的波形，一般产生于电子和讯号处理过程中），方波通过积分运算电路，通过整形，变成三角波。

输出同样的方波、三角波频率与正弦波频率。

当供电需求不高时，从而满足在供电要求不高情况下，顺利设计信号源产生模块。

基于单电源供电集成运算放大器组成简易信号发生器的设计便于检修此类电路，合理使用集成运放组成的交流放大电路。

1 总体设计方法的确定1.1 第一种设计方案以LM324系列器件携带真差动输入的四运算放大器作核心器件，采用双电源供电方式，这种供电方式事实上源于性质不同的两个电源，馈电线路为2条：一用一备，如果指的是电源，也即是双电源供电。

设计一用于RFID读卡器测试的幅移键控发生器（ASK），其结构如图4-1所示。

正弦振荡器输出频率为125kHz，幅度为3V；脉冲源输出频率为10kHz。

图4-1 ASK测试发生器实验具体要求如下：（1）设计电路，使用专业软件绘制电路原理图。

（2）阐述振荡器、脉冲源的设计原理，给出必要的参数计算过程；说明模拟开关电路的控制原理。

（3）对正弦振荡器进行仿真，给出仿真电路图和正弦波输出波形，验证输出频率和幅度的正确性，给出误差说明。

（4）对振荡源进行仿真，给出仿真电路图和正弦波输出波形，验证输出频率的正确性，给出误差说明。

（5）若所设计的方案中，模拟开关可以仿真，则对整机进行仿真，给出ASK输出仿真图，说明波形的正确性。

（选做）2. 实验结果图4-2整机电路图Pcb 设计阐述振荡器、脉冲源的设计原理，给出必要的参数计算过程；说明模拟开关电路的控制原理。

1.振荡器采用RC 文氏桥振荡电路，由f0=125kHz=,取C1=C2为0.01μF ，算得R15=R16为127Ω。

根据起振条件AF>1,取R4=45kΩ，R3=15kΩ。

因为幅值参数难以确定，所以在输出后加一级同相比例放大电路，根据振荡电路输出幅值，确定同相比例放大倍数，故确定R11和R12的值。

以此达到输出3v的目的。

脉冲源由滞回比较器和RC电路构成。

其f0=10kHz=取C3为0.01μF,算得R1为1000Ω，R2=40kΩ，R6=25kΩ。

由两个稳压管控制输出幅度。

模拟开关采用CD4066，将脉冲信号输入控制端，当脉冲信号为高电平时，模拟开关导通，实现振荡信号输出。

当脉冲信号为低电平时，模拟开关断开，进而实现ASK信号输出。

（3）对正弦振荡器进行仿真，给出仿真电路图和正弦波输出波形，验证输出频率和幅度的正确性，给出误差说明。

图4-3 正弦输出波形仿真图频率误差：(8.799-8.000)/8.000=9.9%幅度误差：（3.045-3.00）/3.00=1.5%由误差分析可得，正弦波频率误差较大，但仍满足题目要求，误差可能来源于 元件参数选择的匹配度元件实际值与理论值存在的误差幅度的误差较小，误差来源可能是元件实际值与理论值存在的误差同相比例放大倍数不够精确对振荡源进行仿真，给出仿真电路图和脉冲波输出波形，验证输出频率的正确性，给出误差说明。

北京工业大学课程设计报告学院电控专业通信工程班级通信工程242 组号10题目步进电机控制电路基于运放的信号发生器设计姓名尹燃学号09024226同组人吴萌指导老师纪宝伦成绩2011年5月步进电机控制电路提纲：一、设计要求二、电路设计三、步进电机的实际连接及测量四、实验中遇到的问题及解决方案五、收获体会六、参考资料一、设计要求步进电机控制电路（一）、设计任务本课题要求设计一个步进电机控制电路，该电路能对步进电机的运行状态进行控制。

（二）、基本要求1、能控制步进电机正转和反转及运行速度，并由LED 显示运行状态。

（步进电机工作方式可为单四拍或双四拍）。

2、测量步进电机的步距角。

(通过实测步进电机旋转一周所需要的脉冲数，推算出步进电机的步距角)。

（三）、扩展要求设计步进电机工作方式为四相八拍。

（四）、设计框图步进电机控制电路主要由脉冲发生电路、环行脉冲分配电路、控制逻辑及正反控制门、功率放大器（驱动电路）和步进电机等组成。

（五）、参考元器件NE555，计数器74LS161，74LS08，74LS74，74LS14（04），74LS138（74LS153）， 四相步进电机，发光二极管，续流二极管IN4004，复合三极管TIP122，5Ω（1W ）电阻，其他电容、电阻若干。

脉冲发生电路 环形脉冲分配电路 控制电路 驱动电路 脉冲显示步进电机补充说明：a、本实验提供的是四相步进电机，它对外有六条引线，其中二条为公共端、另外四条分别为A相、B相、C相、D相，但引脚具体排序未知，故在使用前需要对步进电机进行分析，测试，并判断出具体的相序。

b、四相步进电机磁激励方式基本有三种：i、单四拍方式，通电顺序为A——B——C——D——A；ii、双四拍方式，通电顺序为AB——BC——CD——DA——AB；iii、四相八拍方式，通电顺序为A——AB——B——BC——C——CD——D——DA——A。

如果按上述三种通电方式和通电顺序进行通电，则步进电机将正向转动。

摘要 (3)第一章三角波发生器方案及工作原理 (4)1.1三角波发生器方案的选择 (4)1.2三角波发生器工作原理 (4)1.3主要参数估算 (5)1.4 LM324运算放大器工作原理 (6)第二章仿真结果及分析 (7)2.1仿真原理图 (7)2.2仿真结果 (8)2.3数据处理与分析 (10)2.4误差分析 (10)第三章课设体会 (11)参考文献 (11)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。

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RC积分电路，来实现三角波输出。

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。

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，可以立即创建具有完整组件库的电路图。

本设计就是利用Multisim软件进行电路图的绘制并进行仿真。

第一章三角波发生器方案及工作原理1.1三角波发生器方案的选择三角波的频率可调可有两种方案选择，一种通过调节RC积分电路的R或C，另一种为压控振荡器，通过调节输入电压Vi调节频率，第一种方案电路简单易懂，简便易行，容易操作及仿真，因此本设计采用第一种方案。