课程设计——多种波形产生电路

太原理工大学现代科技学院电路CAD 课程设计题目波形发生器摘要课设目的：设计一个能产生方波和三角波的波形发生器课设要求：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。

课设所用软件：protel 99 se 、EWB 课设原理图：AbstractCurriculum design purpose ：Design a can produce square and triangular wave waveform generator ；Course design requirements ：Use of integrated op-amp design a waveform generator, produce a frequency for fo = 5 kHz square wave, the voltage amplitude for + Vs = | - Vs | = 14 v. At the same time create a frequency for fo = 5 KHZ triangular wave, its amplitude for + Vt = | - Vt | = 5 v ；The course design of software ：protel 99 se 、EWB Curriculum design principle diagram ：目 录一、设计任务与要求1．方波发生器设计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Square waveTriangular wavePowerBlock diagram2．三角波发生器设计3．电源电路设计4. 使用软件5. 工作分配情况二、方案设计与论证三、单元电路设计与参数计算四、总原理图及元器件清单1．总原理图2．用Protel绘制的原理图生成网络表3．用Protel绘制的PCB板4. 元件清单及封装五、结论与心得一、设计任务与要求1. 方波发生器设计；2. 三角波发生器设计；3. 电源电路设计。

物理与电子工程学院《模拟电路》课程设计题目:用集成运放组成的正弦波、方波、三角波产生电路专业电子信息工程专业班级14级电信1班学号1430140227学生姓名邓清凤指导教师黄川完成日期：2015 年12 月目录1 设计任务与要求 (3)2 设计方案 (3)3设计原理分析 (5)4实验设备与器件 (8)4.1元器件的引脚及其个数 (8)4.2其它器件与设备 (8)5实验内容 (9)5.1 RC正弦波振荡器 (9)5.2方波发生器 (11)5.3三角波发生器 (13)6 总结思考 (14)7 参考文献 (15)用集成运放组成的正弦波、方波、三角波产生电路姓名：邓清凤电子信息工程专业[摘要]本设计是用12V直流电源提供一个输入信号，函数信号发生器一般是指自动产生正弦波、方波、三角波的电压波形的电路或仪器。

电路形式可采用由运放及分立元件构成：也可以采用单片机集成函数发生器。

根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，本课题采用UA741芯片搭建电路来实现方波、三角波、正弦波的电路。

[关键词]直流稳压电源12V UA741集成芯片波形函数信号发生器1 设计任务与要求（1）并且在proteus中仿真出来在同一个示波器中展示正弦波、方波、三角波。

（2）在面包板上搭建电路，并完成电路的测试。

（3）撰写课程设计报告。

（4）答辩、并提交课程设计报告书2 设计方案方案一：采用UA741芯片用集成运放组成的正弦波、方波、三角波产生电路优点：分立元件结构简单，可用常用分立元器件，容易实现，技术成熟，完全能够达到技术参数的要求，造价成本低。

缺点：设计、调试难度太大，周期太长，精确度不是太高。

图1 集成运放组成的正弦波、方波、三角波产生电路方案二：用8038制作的多波形信号发生器优点：具有在发生温度变化时产生低的频率漂移，最大不超过50ppm／℃；具有正弦波、三角波和方波等多种函数信号输出；正弦波输出具有低于1％的失真度；三角波输出具有0．1％高线性度；具有0．001Hz～1MHz的频率输出范围；工作变化周期宽，2％～98％之间任意可调；高的电平输出范围，从TTL电平至28V；易于使用，只需要很少的外部条件缺点：成本较高。

多波形产生电路 课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握多波形产生电路的基本原理和组成部分；2. 学会分析不同波形产生电路的特点及其适用场合；3. 掌握多波形产生电路的参数计算和调整方法。

技能目标：1. 能够正确绘制并搭建多波形产生电路；2. 学会使用相关仪器和工具对多波形产生电路进行调试和测试；3. 能够根据实际需求设计和改进多波形产生电路。

情感态度价值观目标：1. 培养学生热爱科学、积极探索的精神，增强对电子技术的兴趣；2. 培养学生团队协作意识，学会与他人共同分析和解决问题；3. 培养学生关注社会发展，了解多波形产生电路在现实生活中的应用。

课程性质：本课程属于电子技术领域，以实践操作为主，注重培养学生的动手能力和实际应用能力。

学生特点：高二年级学生，已具备一定的电子技术基础知识，具有较强的求知欲和动手能力。

教学要求：结合学生特点和课程性质，以实践操作为主线，注重理论与实践相结合，提高学生的实际应用能力。

通过本课程的学习，使学生能够掌握多波形产生电路的相关知识，为后续专业课程打下坚实基础。

同时，关注学生情感态度价值观的培养，提高学生的综合素质。

二、教学内容1. 多波形产生电路基本原理- 波形产生原理- 常见波形及其特点2. 多波形产生电路的组成部分- 波形发生器- 振荡器- 滤波器- 调制器3. 不同波形产生电路分析- 正弦波产生电路- 方波产生电路- 三角波产生电路- 锯齿波产生电路4. 多波形产生电路参数计算与调整- 参数计算方法- 调整技巧- 稳定性和精确性分析5. 实践操作- 搭建多波形产生电路- 调试与测试- 故障排查与解决6. 设计与改进- 根据实际需求设计多波形产生电路- 改进现有电路，提高性能和稳定性教学内容安排与进度：第一周：多波形产生电路基本原理、组成部分第二周：不同波形产生电路分析第三周：多波形产生电路参数计算与调整第四周：实践操作（1）——搭建多波形产生电路第五周：实践操作（2）——调试与测试第六周：设计与改进教材章节关联：本教学内容与教材第三章“振荡器与波形产生电路”相关，涉及3.1节至3.5节的内容。

课程设计报告题 目 方波、三角波、正弦波信号发生器设计课 程 名 称 模拟电子技术课程设计 院 部 名 称 机电工程学院 专 业 电气工程及其自动化 班 级 电气及其自动化（2）班 学 生 姓 名 李丽 学 号 1104102067 课程设计地点 C206 课程设计学时 1周 指 导 教 师 赵国树金陵科技学院教务处制目录1、绪论 (4)1.1相关背景知识 (4)1.2课程设计条件................................................... . (4)1.3课程设计目的.......... (4)1.4课程设计的任务 (4)1.5课程设计的技术指标 (5)2、信号发生器的基本原理 (5)2.1原理框图 (4)2.2总体设计思路 (5)3、各组成部分的工作原理 (5)3.1 正弦波产生电路 (5)3.1.1正弦波产生电路 (5)3.1.2正弦波产生电路的工作原理 (6)3.2 正弦波到方波转换电路 (8)3.2.1正弦波到方波转换电路图 (6)3.2.2正弦波到方波转换电路的工作原理 (8)3.3 方波到三角波转换电路 (11)3.3.1方波到三角波转换电路图 (11)3.3.2方波到三角波转换电路的工作原理 (13)4、电路仿真结果 (13)4.1正弦波产生电路的仿真结果 (14)4.2 正弦波到方波转换电路的仿真结果 (14)4.3方波到三角波转换电路的仿真结果 (15)5、设计结果分析与总结 (16)1、绪论1.1相关背景知识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，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。

它是一种不可缺少的通用信号源。

1.2课程设计条件以本学期学习的电子技术基础(模拟部分)为知识背景,我们知道通过放大器、比较器等元器件可构成集成电路、反馈放大电路、运算放大电路等一系列组合放大电路。

波形【2 】产生电路请求：设计并制造用分立元件和集成运算放大器构成的能产生方波.三角波和正弦波的波形产生器.指标：输出频率分离为：102H Z.103H Z和104Hz;方波的输出电压峰峰值V PP≥20V（1）计划的提出计划一：1.由文氏桥振荡产生一个正弦波旌旗灯号.2.把文氏桥产生的正弦波经由过程一个过零比较器从而把正弦波转换成方波.3.把方波旌旗灯号经由过程一个积分器.转换成三角波.计划二：1.由滞回比较器和积分器构成方波三角波产生电路.2.然后经由过程低通滤波把三角波转换成正弦波旌旗灯号.计划三：1.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.（2）计划的比较与肯定计划一：文氏桥的振荡道理：正反馈RC收集与反馈歧路构成桥式反馈电路.当时,F=1/3.Au=3.然而,起振前提为Au略大于3.现实操作时, R1=R2.C1=C2.即f=f假如要知足振荡前提R4/R3=2时,起振很慢.假如R4/R3大于2时,正弦波旌旗灯号顶部掉真.调试艰苦.RC串.并联选频电路的幅频特征不对称,且选择性较差.是以废弃计划一.计划二：把滞回比较器和积分比较器首尾相接形成正反馈闭环体系,就构成三角波产生器和方波产生器.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主动翻转形成方波,如许即可构成三角波和方波产生器.经由过程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规模很小的情形下应用.然而,指标请求输出频率分离为102H Z.103H Z和104Hz.是以不知足应用低通滤波的前提.废弃计划二.计划三：方波.三角波产生器道理如同计划二.比较三角波和正弦波的波形可以发明,在正弦波从零逐渐增大到峰值的进程中,与三角波的差别越来越大;即零邻近的差别最小,峰值邻近差别最大.是以,依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.并且折线法不受频率规模的限制.分解以上三种计划的优缺陷,最终选择计划三来完成本次课程设计.（3）工作道理：1.方波.三角波产生电路道理该电路由滞回比较器和积分器构成.图中滞回比较器的输出电压u01=Uz ±,它的输入电压就是积分电路的输出电压u02.则U1A 的同相输入端的电位：101202up=1212R u R u R R R R +++,令up=un=0,则阀值电压：1022R Ut u Uz R ±==±;积分电路的输入电压是滞回比较器的输出电压u01,并且不是+Uz,就是-Uz,所以输出电压的表达式为：01(10)0202(0)82u t t u u t R C -=-+;设初态时u01正好从-Uz 跃变到+Uz,则：(10)0282Uz t t u Ut R C -=-+,积分电路反向积分,u02随时光的增加线性降低,一旦u02=-Ut,在稍减小,u01将从+Uz 跃变为-Uz,使式变为：(21)0282Uz t t u Ut R C -=-,积分电路正向积分,u02随时光增加线性增大,一旦u02=+Ut,再稍微增大,uo1将从-Uz 跃变为+Uz,回到初态.电路反复上述进程,因而产生自激振荡.由上剖析,u01是方波,且占空比为50%,幅值为Uz ±;u02是三角波,幅值为Ut ±.取正向积分进程,正向积分的肇端值-Ut,终了值+Ut,积分时光为T/2,代入(21)0282Uz t t u Ut R C -=-,得282Uz T Ut Ut R C +=-,式中12R Ut Uz R =,整顿可得：24812R f R R C =. 2.正弦波产生电路道理折线法是用多段直线逼近正弦波的一种办法.其根本思绪是将三角波分成若干段,分离按不同比例衰减,所获得的波形就近似为正弦波.下丹青出了波形的1/4周期,用四段折线逼近正弦波的情形.图中UImax 为输入三角波电压幅值.依据上述思绪,可以采用增益主动调节的运算电路实现.应用二极管开关和电阻构成反馈通路,跟着输入电压的数值不同而转变电路的增益.在ωt=0°~25°段,输出的“正弦波”用此段三角波近似（二者重合）,是以,此段放大电路的电压增益为1.因为ωt=25°时,标准正弦波的值为sin25°≈0.423,这里uO=uI=25/90UImax≈0.278UImax ,所以,在ωt=90°时,输出的“正弦波”的值应为uO=0.278/0.423UImax≈0.657UImax .在ωt=50°时,输入三角波的值为uI=50/90UImax≈0.556UImax,请求输出电压uO=0.657UImax×sin50°≈0.503UImax,可得在25°~50°段,电路的增益应为ΔuO/ΔuI=(0.503−0.278)/(0.556−0.278)=0.809.在ωt=70°时,输入三角波的值为uI=70/90UImax≈0.778UImax,请求输出电压uO=0.657UImax×sin70°≈0.617UImax,可得在50°~70°段,电路的增益应为ΔuO/ΔuI=(0617−0.503)/(0.778−0.556)=0.514.在ωt=90°时,输入三角波的值为uI=UImax,请求输出电压uO≈0.657UImax,可得在70°~90°段,电路的增益应为ΔuO/ΔuI=(0.657−0.617)/(1−0.778)=0.180. 下页图所示是实现上述思绪的反相放大电路.图中二极管D3～D5及响应的电阻用于调节输出电压u03>0时的增益,二极管D6～D8及响应的电阻用于调节输出电压u03<0时的增益.电路的工作道理剖析如下.当输入电压uI <0.278UImax时,增益为1,请求图中所有二极管均不导通,所以反馈电阻Rf=R11.据此可以选定Rf=R11=R6的阻值均为1kΩ.当ωt=25°~50°时,电压增益为0.809,请求D1导通,则应知足:13//110.8096R R R =,解出R13=4.236k Ω.因为在ωt=25°这一点,D1开端导通,所以,此时二极管D1正极电位应等于二极管的阈值电压Vth .由图可得:03141314u VEE Vth VEE R R R --=+,式中u03是ωt=25°时输出电压的值,即为0.278UImax .取UImax=10V ,Uth=0.7V ,则有100.278(15)14(15)0.74.23614R R ⨯--+-=+解出R14=31.97k Ω.电阻取标准值,则R13=4.22k Ω,R14=31.6k Ω.其余剖析如上.须要解释,为使各二极管可以或许工作在开关状况,对输入三角波的幅度有必定的请求,假如输入三角波的幅渡过小,输出电压的值不足以使各二极管依次导通,电路将无法正常工作,所以上述电路采用比列可调节的比例运算电路（U3A 模块）将输出的三角波的幅值调至10V ±.（4）元件选择：①选择集成运算放大器因为方波前后沿与用作开关的器件U1A 的转换速度SR 有关,是以当输出方波的反复频率较高时,集成运算放大器A1 应选用高速运算放大器.集成运算放大器U2B 的选择：积分运算电路的积分误差除了与积分电容的质量有关外,重要事集成放大器参数非幻想所致.是以为了减小积分误差,应选用输入掉调参数（VI0.Ii0.△Vi0/△T.△Ii0/△T ）小,开环增益高.输入电阻高,开环带较宽的运算放大器.反比拟例运算放大器请求放大不掉真.是以选择信噪比低,转换速度SR 高的运算放大器.经由芯片材料的查询,TL082 双运算放大转换速度SR=14V/us.相符各项指标请求.②选择稳压二极管稳压二极管Dz 的感化是限制和肯定方波的幅度,是以要依据设计所请求的方波幅度来选稳压管电压Dz.为了得到对称的方波输出,平日应选用高精度的双向稳压管③电阻为1/4W的金属薄膜电阻,电位器为周详电位器.④电容为通俗瓷片电容与电解电容.（5）仿真与调试按如下电路图衔接衔接完成后仿真,仿真组图如下仿真完成后开端焊接电路,焊接完成后开端调试,调试组图如下：.（5）总结该设计完整知足指标请求.第一：下限频率较高：70hz.原因剖析：电位器最大阻值和相干电阻阻值的参数不准确.改良：用阻值周详电位器和电阻.第二：正弦波在10000HZ时,波形已变坏.原因剖析：折线法中各电阻阻值不精准,TL082CD不知足参数请求.改良:采用精准电阻,用NE5532代替TL082CD..（6）心得领会“掉败乃成功之母”.从始时的调试到最后完成课程设计阅历了多次掉败.不能半途而废,永不废弃的精力在本身选择的道路上保持走下去！在此次设计进程中,表现出本身单独设计的才能以及分解应用常识的才能,领会了学乃至用.并且从设计中发明本身日常平凡进修的不足和薄弱环节,从而加以填补.时,此次模仿电子课程设计也让我熟悉到以前所学常识的不深刻,基本不够扎实,乃至于此次在设计电路图的时刻,须要反复翻阅教材的常识.我深深知道了常识连贯应用的重要性.（7）参考书目：1.童诗白.华成英,《模仿电子技巧基本》2.吴慎山,《电子技巧基本试验》3.周誉昌.蒋力立,《电工电子技巧试验》4.广东工业大学试验教授教养部,《Multisim电路与电子技巧仿真试验》（8）元件清单。

教师批阅波形发生器设计摘要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，函数信号发生器是一种能够产生多种波形，如三角波、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。

目前使用的信号发生器大部分是函数信号发生器，且特殊波形发生器的价格昂贵。

所以本设计使用的是DAC0832芯片构成的发生器，可产生三角波、方波、正弦波等多种特殊波形和任意波形，波形的频率可用程序控制改变。

在单片机上加外围器件距阵式键盘，通过键盘控制波形频率的增减以及波形的选择，并用了LCD 显示频率大小。

在单片机的输出端口接DAC0832进行D/A 转换，再通过运放进行波形调整，最后输出波形接在示波器上显示。

本设计具有线路简单、结构紧凑、价格低廉、性能优越等优点。

波器上显示。

本设计具有线路简单、结构紧凑、价格低廉、性能优越等优点。

本设计制作的波形发生器，可以输出多种标准波形，如方波、正弦波、三角波、锯齿波等，还可以输出任意波形，如用鼠标创建的一个周期的非规则波形或用函数描述的波形等，输出的波形的频率、幅度均可调，且能脱机输出。

设计的人机界面不但清晰美观，而且操作方便。

人机界面不但清晰美观，而且操作方便。

关键词：波形发生器；：波形发生器；DAC0832DAC0832DAC0832；；单片机；波形调整教师批阅目录一、设计目的及意义 ............................................................................. - 3 -1.1设计目的 ........................................................................................ - 3 -1.2设计意义 ........................................................................................ - 3 -二、方案论证 ......................................................................................... - 4 -2.1设计要求 ........................................................................................ - 4 -2.2方案论证 ........................................................................................ - 4 -三、硬件电路设计 ................................................................................. - 5 -3.1设计思路、元件选型设计思路、元件选型 .................................................................... - 5 -3.2原理图 ............................................................................................ - 5 -3.3主要芯片介绍主要芯片介绍 ................................................................................ - 6 -3.4硬件连线图 .................................................................................. - 10 -四、软件设计 ....................................................................................... - 10 -4.1锯齿波的产生过程锯齿波的产生过程 ...................................................................... - 11 -4.2三角波产生过程三角波产生过程 .......................................................................... - 13 -4.3 方波的产生过程 ......................................................................... - 14 -4.4 正弦波的产生过程 ..................................................................... - 16 -4.5通过开关实现波形切换和调频、调幅通过开关实现波形切换和调频、调幅 ...................................... - 18 -五、调试与仿真 ................................................................................... - 20 -5.1仿真结果 ...................................................................................... - 21 -六、总结 ............................................................................................... - 22 -七、参考文献： ................................................................................... - 23 -教师批阅一、设计目的及意义1.1设计目的（1）利用所学微机的理论知识进行软硬件整体设计，锻炼学生理论联系实际、提高我们的综合应用能力。

⽅波、三⾓波波形发⽣器课程设计⽅波、三⾓波发⽣器摘要在模拟电⼦技术当中，我们会见到各种类型的波形，除了常见的正弦波之外，还有别的各种⾮正弦波，这些类型各异的波形，⼴泛应⽤于模拟电⼦技术的各个领域。

在模拟电⼦电路中，各种⾮正弦波，如矩形波、三⾓波、锯齿波、阶梯波等，在各种驱动电路及信号处理电路中⼴泛应⽤。

波形发⽣器是⼀种常⽤的信号源，⼴泛的运⽤于电⼦电路、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，可以设计⼀个能变换出三⾓波、⽅波的函数波形发⽣器。

本⽂利⽤LM324N产⽣⼀个可调频和调幅的⽅波信号，通过此信号来产⽣三⾓波。

⽬录1设计题⽬ (2)2设计任务和要求 (2)3整体电路设计 (2)4仿真及仿真结果 (7)5 PCB板的绘制 (9)6误差分析 (10)7总结 (11)8⼼得体会 (11)1 设计题⽬⽅波、三⾓波发⽣器2 设计任务和要求要求设计并⽤分⽴元件和集成运算放⼤器制作能产⽣⽅波和三⾓波波形的波形发⽣器。

3 整体电路设计1）信号发⽣器:信号发⽣器⼜称信号源或振荡器。

按信号波形可分为正弦信号、函数（波形）信号、脉冲信号和随机信号发⽣器等四⼤类。

各种波形曲线均可以⽤三⾓函数⽅程式来表⽰，如三⾓波、锯齿波、矩形波（含⽅波）、正弦波。

通过模拟电⼦技术设计的波形发⽣器是⼀个不需要外加输⼊信号，靠⾃⾝振荡产⽣信号的电路。

2）电路设计：整体电路由RC振荡电路，反相输⼊的滞回⽐较器和积分电路组成。

理由：a）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；b）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；c）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。

RC振荡电路：即作为延迟环节，⼜作为反馈电路，通过RC充放电实现输出状态的⾃动转换。

proteus波形发生器课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解波形发生器的原理，掌握Proteus软件中波形发生器的使用方法；2. 学会分析波形发生器的电路图，并能够描述各部分功能；3. 掌握如何调整波形发生器的参数，以实现不同波形（如正弦波、方波、三角波等）的输出。

技能目标：1. 能够运用Proteus软件设计并搭建简单的波形发生器电路；2. 学会使用示波器等工具观察波形发生器输出的波形，并进行分析；3. 能够针对实际需求，调整波形发生器的参数，实现特定波形的输出。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子电路的兴趣，激发学习热情；2. 增强学生的团队合作意识，培养在团队中沟通、协作的能力；3. 引导学生认识到波形发生器在电子技术中的应用价值，提高学生的创新意识和实践能力。

课程性质：本课程为电子技术实践课程，以实验操作和实际应用为主，注重培养学生的实际操作能力和创新能力。

学生特点：学生为高年级电子专业或相关专业的学生，具有一定的电子电路基础和实际操作能力。

教学要求：结合Proteus软件和实际电路，引导学生从理论到实践，逐步掌握波形发生器的原理和应用。

在教学过程中，注重启发式教学，鼓励学生思考、提问、创新，提高学生的综合素养。

通过课程学习，使学生能够独立完成波形发生器的设计与搭建，为后续相关课程和实际工作打下基础。

二、教学内容1. 波形发生器原理介绍：讲解波形发生器的概念、种类、工作原理及其在电子电路中的应用。

- 教材章节：第二章第二节“波形发生器的基本原理”- 内容列举：正弦波、方波、三角波等常见波形的产生原理，集成波形发生器的特点。

2. Proteus软件使用：介绍Proteus软件的基本功能，重点讲解波形发生器的搭建、参数设置和仿真操作。

- 教材章节：第三章“Proteus软件的使用”- 内容列举：软件界面、基本操作、波形发生器组件、仿真分析等。

3. 波形发生器电路分析与设计：- 教材章节：第四章“波形发生器电路分析与设计”- 内容列举：电路图分析、各部分功能、参数调整、波形观察与调试。

多波形信号发生器设计一、简介设计一个能够产生多个信号输出的信号发生器，要求输出波形分别为方波、三角波、正弦波。

特别适合电子爱好者或学生用示波器来做观察信号波形实验。

该信号发生器电路简单、成本低廉、调整方便。

它是基于ne555计时器接成振荡器工作形式和电容积分而产生的波形。

其工作频率为1KHz左右，调节滑动变阻器可改变振荡器的频率。

波形发生器是信号源的一种，主要给被测电路提供所需要的己知信号(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试验测试处理中，它的应用非常广泛。

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。

目前我国己经开始研制波形发生器，并取得了可喜的成果。

但总的来说,我国波形发生器还没有形成真正的产业。

就目前国内的成熟产品来看,多为一些PC仪器插卡，独立的仪器和VXI系统的模块很少，并且我国目前在波形发生器的种类和性能都与国外同类产品存在较大的差距，因此加紧对这类产品的研制显得迫在眉睫。

二、设计目的1、掌握方波—三角波——正弦波函数发生器的原理及设计方法。

2、掌握ne555计时器工作原理和各种电子器件的简单认识。

3、能够独立的进行电路板焊接和电路检查与故障排除。

4、学会用示波器来观察发生器的波形输出并作出判断。

三、硬件介绍及其原理1、元件列表ne555是一种应用特别广泛作用很大的的集成电路，属于小规模集成电路，在很多电子产品中都有应用。

ne555的作用是用内部的定时器来构成时基电路，给其他的电路提供时序脉冲。

ne555时基电路有两种封装形式有，一是dip双列直插8脚封装，另一种是sop-8小型（smd）封装形式。

其他ha17555、lm555、ca555分属不同的公司生产的产品。

内部结构和工作原理都相同。

ne555的内部结构可等效成23个晶体三极管.17个电阻.两个二极管.组成了比较器.RS触发器.等多组单元电路.特别是由三只精度较高5k 电阻构成了一个电阻分压器.为上.下比较器提供基准电压.所以称之为555.ne555属于cmos工艺制造.NE555引脚图介绍如下1地GND2触发3输出4复位5控制电压6门限(阈值）7放电8电源电压Vcc应用十分广泛.下面是一个简单的ne555电路应用内部结构几种工作形式第1种（图1）是人工启动单稳，又因为定时电阻定时电容位置不同而分为2个不同的单元，并分别以1.1.1和1.1.2为代号。

物理与电子工程学院《模拟电路》课程设计题目:用集成运放组成的正弦波、方波、三角波产生电路专业电子信息工程专业班级14级电信1班学号1430140227学生姓名邓清凤指导教师黄川完成日期：2015 年12 月目录1 设计任务与要求 (3)2 设计方案 (3)3设计原理分析 (5)4实验设备与器件 (8)4.1元器件的引脚及其个数 (8)4.2其它器件与设备 (8)5实验内容 (9)5.1 RC正弦波振荡器 (9)5.2方波发生器 (11)5.3三角波发生器 (13)6 总结思考 (14)7 参考文献 (15)用集成运放组成的正弦波、方波、三角波产生电路姓名：邓清凤电子信息工程专业[摘要]本设计是用12V直流电源提供一个输入信号，函数信号发生器一般是指自动产生正弦波、方波、三角波的电压波形的电路或仪器。

电路形式可采用由运放及分立元件构成：也可以采用单片机集成函数发生器。

根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，本课题采用UA741芯片搭建电路来实现方波、三角波、正弦波的电路。

[关键词]直流稳压电源12V UA741集成芯片波形函数信号发生器1 设计任务与要求（1）并且在proteus中仿真出来在同一个示波器中展示正弦波、方波、三角波。

（2）在面包板上搭建电路，并完成电路的测试。

（3）撰写课程设计报告。

（4）答辩、并提交课程设计报告书2 设计方案方案一：采用UA741芯片用集成运放组成的正弦波、方波、三角波产生电路优点：分立元件结构简单，可用常用分立元器件，容易实现，技术成熟，完全能够达到技术参数的要求，造价成本低。

缺点：设计、调试难度太大，周期太长，精确度不是太高。

图1 集成运放组成的正弦波、方波、三角波产生电路方案二：用8038制作的多波形信号发生器优点：具有在发生温度变化时产生低的频率漂移，最大不超过50ppm／℃；具有正弦波、三角波和方波等多种函数信号输出；正弦波输出具有低于1％的失真度；三角波输出具有0．1％高线性度；具有0．001Hz～1MHz的频率输出范围；工作变化周期宽，2％～98％之间任意可调；高的电平输出范围，从TTL电平至28V；易于使用，只需要很少的外部条件缺点：成本较高。

波形产生与变化课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解波形的基本概念，掌握常见波形的特点及其数学表达方式；2. 学习波形产生与变化的基本原理，掌握振荡器、放大器等基本波形产生与变化电路的工作原理；3. 了解波形测量与分析的方法，掌握示波器等实验仪器的使用。

技能目标：1. 能够运用所学知识，设计简单的波形产生与变化电路；2. 能够使用示波器等仪器进行波形测量，对测量结果进行分析与处理；3. 能够运用波形分析软件对实验数据进行处理，得出相应结论。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对波形产生与变化现象的好奇心和探究欲望，激发学生学习物理的兴趣；2. 培养学生的团队合作意识，学会在实验中互相配合、共同解决问题；3. 引导学生认识到波形技术在现实生活中的应用，增强学生的科技意识和创新意识。

课程性质：本课程为物理学科选修课程，旨在帮助学生掌握波形产生与变化的基本原理，培养实验操作能力和科学思维能力。

学生特点：本课程面向高中二年级学生，学生已具备一定的物理基础知识，对物理现象有较强的观察力和探究欲望。

教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论联系实际，强调实验操作与数据分析，提高学生的实践能力和创新能力。

在教学过程中，将目标分解为具体的学习成果，以便于教学设计和评估。

二、教学内容1. 波形基本概念：介绍正弦波、方波、三角波等常见波形的特点及其数学表达方式；分析不同波形在电子技术中的应用。

2. 波形产生与变化原理：讲解LC振荡器、RC振荡器等基本波形产生电路的原理；介绍放大器、滤波器等波形变化电路的工作原理。

3. 波形测量与分析：教授示波器等实验仪器的使用方法，学习如何对波形进行测量、观察和分析；介绍波形分析软件的使用。

4. 实践操作：设计并搭建简单的波形产生与变化电路，进行实验操作，观察波形变化，分析实验结果。

5. 教学大纲安排：- 第一课时：波形基本概念及数学表达；- 第二课时：LC振荡器与RC振荡器原理；- 第三课时：放大器与滤波器原理；- 第四课时：波形测量与分析方法；- 第五课时：实践操作与实验结果分析。

波形发生器的设计1．设计目的（1）掌握用集成运算放大器构成正弦波、方波和三角波函数发生器的设计方法。

（2）学会安装与调试由分立器件与集成电路组成的多级电子电路小系统。

2．设计任务设计一台波形信号发生器，具体要求如下：（1）输出波形：正弦波、方波、三角波。

（2）频率范围：3Hz －30Hz ，30Hz －300Hz ，300Hz －3KHz ，3KHz －30KHz 等4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：方波峰—峰值V U pp 24≤；三角波峰-峰值V 8U pp =，正弦波峰-峰V 1U pp >。

3.设计要求（1）完成全电路的理论设计（2）参数的计算和有关器件的选择（3）PCB 电路的设计（4）撰写设计报告书一份；A3 图纸2张。

报告书要求写明以下主要内容：总体方案的选择和设计 ；各个单元电路的选择和设计；PCB 电路的设计4、参考资料（l ）李立主编. 电工学实验指导. 北京：高等教育出版社，2005（2）高吉祥主编. 电子技术基础实验与课程设计. 北京：电子工业出版社，2004（3）谢云，等编著.现代电子技术实践课程指导.北京：机械工业出版社，2003目录一. 设计的方案的选择与论证 (3)1.1 设计方案 (3)1.1.1 设计方案1 (3)1.1.2 设计方案2 (4)1.1.3 设计方案3 (5)1.2 方案选择 (6)二. 单元电路的设计 (6)2.1 方案设计 (6)2.1.1 正弦波电路 (6)2.1.2 方波电路 (11)2.1.3 三角波电路 (12)2.2 参数的选择 (13)三、仿真 (14)3.1 软件介绍 (14)3.2 仿真的过程与结果 (15)四、PCB制版 (15)4.1 软件简介 (15)4.2 PCB电路板设计步骤 (20)五、总结与心得 (21)六、附录 (22)6.1 材料清单 (22)6.2 原理图 (23)6.3 PCB板图 (24)七、参考文献 (25)一．设计方案的选择与论证产生正弦波、三角波、方波的电路方案有多种。

方波-三角波产生电路一、技术指标方波-三角波产生电路，要求方波和三角波的重复频率为500Hz，方波脉冲幅度为6-6.5V，三角波为1.5-2V，振幅基本稳定，振荡波形对称，无明显非线性失真。

二、设计方案及其比较采用电压比较器和积分器同时产生方波和三角波。

其中电压比较器产生方波，对其输出波形进行一次积分产生三角波，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，可以方便的连续的改变频率，而且频率改变时，幅度恒定不变；3、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。

因此本实验采用同相迟滞电压比较器和积分器同时产生方波和三角波的方案。

2.1.1方波产生电路：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。

利用施密特触发器，再增加少量电阻、电容原件，由于方波或矩形波的频率成分非常丰富，含有大量的谐波，该方波发生器常称为多谐振荡器，如图1所示，Ｒ和Ｃ组成的积分负反馈电路。

图一：基本方波产生电路图二：双向限幅的方波产生电路方波产生工作波形：该发生器具有负反馈和正反馈，其中电路的正反馈系数为： 212R R R F += ........① 有关参数计算：周期：)21(221R R RCLn F +=频率： T f 1= 幅值： ()Z U R R R U ⨯+=21/12.1.2三角波发生器矩形波经过积分就变成三角波。

它是在迟滞比较器的基础上,增加了一个由R C 组成的积分电路,把输出电压经过R C 反馈到比较器的反相端.在比较器的输出端引入限流电阻R 和两个背靠背的双向稳压管就组成了双向限幅房波发生电路.由于比较器中的运放处于正反馈状态,因此一般情况下,输出电压V0与输入电压V1不成线性关系,只有在输出电压V0发生跳变瞬间,集成运放两个输入电压才可近似等于零即Vid=0或Vp=Vn=V1是输出电压V0转换的临界条件。

即Vid=0或Vp=Vn=V1是输出电压V0转换的临界条件。

方波-三角波产生电路的设计1 技术指标设计一个方波-三角波产生电路，要求方波和三角波的重复频率为500Hz，方波脉冲幅度为6-6.5V，三角波为1.5-2V，振幅基本稳定，振荡波形对称，无明显非线性失真。

2 设计方案及其比较产生方波、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；也可以直接产生三角波—方波。

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。

2.1 方案一非正弦波发生器的组成原理是电路中必须有开关特性的器件，可以是电压比较器，、集成模拟开关、TTL与非门等；具有反馈网络，它的作用是通过输出信号的反馈，改变开关器件的状态；具有延迟环节，常用RC电路充放电来实现；具有其他辅助部分，，如积分电路等。

矩形经过积分器就变成三角波形，即三角波形发生器是由方波发生器和反向积分器所组成的。

但此时要求前后电路的时间常数配合好，不能让积分器饱和。

如图1所示为该电路设计图。

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。

U构成迟滞比较器，用于输出方波；2U构成积分电路，用于把方波转变为三角波，即输1出三角波。

图1 方案一电路设计图U1构成迟滞比较器，同相端电位p V 由1O V 和2O V 决定。

利用叠加定理可得： 21211211211)()(O V V O V P V R R R R R V R R R R V ⋅++++⋅++=当0>P V 时，U1输出为正，即Z O V V +=1 当0<P V 时，U1输出为负，即Z O V V -=12U 构成反相积分器，1O V 为负时，2O V 正向变化;1O V 为正时，2O V 负向变化。

当ZV O V R R R V ⋅+=1212时，可得：)()()()(121121121211=⋅+⋅++++-⋅++=Z V V V Z V P V R R R R R R R R V R R R R V当2O V 上升使P V 略高于0v 时，U1的输出翻转到Z O V V +=1 同样，Z V O V R R R V ⋅+-=1212时，当2O V 下降使PV 略低于0时，Z O V V -=1。

成绩1 设计要求设计一个能产生方波、三角波、正弦波、斜波等多种波形的智能函数发生器。

（1）智能函数发生器能够产生递增斜波、方波、三角波、正弦波等波形。

（2）由2个拨码开关控制选择相应的波形输出。

2 设计方案本次设计主要基于VHDL硬件描述语言设计制作一个函数信号发生器，使用QuartusII开发环境进行编译仿真。

由波形选择部分，波形发生部分和输出部分组成。

其中波形选择部分是数据选择器电路；波形发生部分包括递增斜波产生电路，递减斜波产生电路，三角波产生电路，正弦波产生电路和方波产生电路。

主要设计框图如图1所示。

图1.系统原理框图根据系统整体设计要求,信号发生器由信号产生模块、信号控制模块。

其中信号产生模块用来产生所需要的5种信号，这些信号的产生可以有多种方式，如用计数器直接产生信号输出，或者用计数器产生存储器的地址，在存储器中存放信号输出的数据。

信号发生器的控制模块可以用数据选择器来实现。

用一个6选1数据选择器可以实现对5种波形的选择,在本设计中应用VHDL语言针对5种信号分别设计出5种不同的子程序,通过不同的选择信号从主程序中调用与其相对应的子程序。

3 设计内容（根据设计任务，硬件要给出电路原理图、软件要给出程序流程图）1.硬件部分（1）FPGA原理图如图2所示。

图2.FPGA原理图（2）.智能函数发生器电路原理图如图3所示。

图3.发生器电路原理图2．软件部分（1）.程序流程图波形产生模块的递增、递减斜波是以一定常数递增、递减来产生的。

三角波的产生是在输出波形的前半周期内从0累加到最大值255，在后半周期从最大值递减到0来实现的，正弦波的产生原理是基于奈奎斯特采样定律，得到离散化波形序列。

方波的产生是在输出波形的前半周期输出低电平，后半周期输出高电平，从而得到占空比为50%的方波信号。

软件设计流程图如图4。

图4.软件流程图（2）.递增斜波信号产生模块①递增斜波信号产生模块原理图图5.递增斜波模块②递增斜波程序LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY increase ISPORT(CLK,CLR:IN STD_LOGIC;Q:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0) );END increase;ARCHITECTURE rtl OF increase ISBEGINPROCESS(CLK,CLR)VARIABLE TMP:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);BEGINIF CLR='1' THENTMP:="00000000";ELSIF CLK'EVENT AND CLK='1'THENIF TMP="11111111"THENTMP:="00000000";ELSETMP:=TMP+1;END IF;END IF;Q<=TMP;END PROCESS;END rtl;（3）.递减斜波信号产生模块①递减斜波信号产生模块原理图图6.递减斜波模块②递减斜波程序LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY decrease ISPORT(CLK,CLR:IN STD_LOGIC;Q:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0) );END decrease;ARCHITECTURE rtl OF decrease ISBEGINPROCESS(CLK,CLR)VARIABLE TMP:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);BEGINIF CLR='1'THENTMP:="11111111";ELSIF CLK'EVENT AND CLK='1'THENIF TMP="00000000"THENTMP:="11111111";ELSETMP:=TMP-1;END IF;END IF;Q<=TMP;END PROCESS;END rtl;(4).三角波①三角波信号产生模块电路图图7.三角波模块②三角波程序LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY triangle ISPORT(CLK,CLR:IN STD_LOGIC;Q:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0) );①方波信号产生模块电路图图8.方波模块②方波信号程序LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY square ISPORT(CLK,CLR:IN STD_LOGIC;Q:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0));END square;ARCHITECTURE rtl OF square ISSIGNAL TAG:STD_LOGIC;BEGINPROCESS(CLK,CLR)VARIABLE CNT:INTEGER RANGE 0 TO 63;BEGINIF CLR='1'THENTAG<='0';ELSIF CLK'EVENT AND CLK='1'THEN IF CNT<63 THENCNT:=CNT+1;ELSECNT:=0;TAG<=NOT TAG;END IF;END IF;END PROCESS;PROCESS(CLK,TAG)BEGINIF CLK'EVENT AND CLK='1'THENIF TAG='1'THENQ<="11111111";ELSEQ<="00000000";END IF;END IF;END PROCESS;END rtl;（6）.正弦波①正弦波信号产生模块原理图图9.正弦波模块②正弦波程序LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;ENTITY sin ISPORT(CLK,CLR:IN STD_LOGIC;Q:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0) );END sin;ARCHITECTURE rtl OF sin ISBEGIN（7）.拨码开关——函数选择器①函数选择器原理图图10.函数选择器模块②函数选择器程序LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY selecter ISPORT(SEL:IN STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);D0,D1,D2,D3,D4:IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);Q:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0));END selecter;ARCHITECTURE rtl OF selecter ISBEGINPROCESS(SEL)BEGINCASE SEL ISWHEN "000"=>Q<=D0;WHEN "001"=>Q<=D1;WHEN "010"=>Q<=D2;WHEN "011"=>Q<=D3;WHEN "100"=>Q<=D4;WHEN OTHERS=>NULL;END CASE;END PROCESS;END rtl;（8）.顶层设计①顶层设计RTL电路图11. 顶层设计RTL电路②顶层设计程序LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY lcy ISPORT(CLK,CLR:IN STD_LOGIC;SEL:IN STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);Q:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0) );图12.波形对应表2.递增斜波当CLR=0时，每检测到一个上升沿，计数器加一，加到最大时清零。

课程设计任务书学院信息工程学院班级姓名设计起止日期2012年7月9日—7月13日设计题目：方波—三角波发生器设计与仿真设计任务（主要技术参数）：1.主要技术参数（已知条件）根据要求设计一个方波—三角波发生电路，频率：100Hz-1000Hz；幅度：≧2V2.利用软件画出电路原理图并仿真3.编写设计说明书指导教师评语：成绩：签字：年月日一、课程设计的目的1.《低频电子线路》是学习理论课程之后的实践教学环节。

目的是通过解决比较简单的实际问题巩固和加深在《低频电子线路》课程中所学的理论知识和实验技能。

训练学生综合运用学过的电子技术基础知识，在教师指导下完成查找资料，选择、论证方案，设计电路，安装调试，分析结果，撰写报告等工作。

使学生初步掌握模拟电子电路设计的一般方法步骤，通过理论联系实际提高和培养学生分析、解决实际问题的能力和创新能力，为后续课程的学习、毕业设计和毕业后的工作打下一定的基础。

2.课程设计的基本要求通过课程设计了解模拟电路基本设计方法，加深对所学理论知识的理解。

完成指定的设计、安装、调试任务，初步掌握测试结果分析和撰写设计报告的方法。

具体要求如下：（1）明确设计任务对设计任务进行具体分析，充分了解性能、指标、内容及要求，明确应完成的任务。

（2）方案选择与论证通过查阅资料对不同的设计方案进行比较论证，根据现有的条件选择合适的设计方案，力争作到合理，可靠，经济，先进，便于实现，绘制出整体框图。

（3）单元电路设计确定各个单元的电路结构，计算元件参数（写出主要计算过程和公式），选择器件。

（4）绘制原理图绘制完整的原理图，在图中标明主要测试点及理想情况下的参数值（或波形），列出元件表。

有条件是应会用protel DXP等EDA设计工具绘制原理图并进行仿真。

（5）制定测试方案根据实验室现有条件选择测试用的实验设备（列出所需设备表），绘制出实际电路连接草图，拟定测试步骤并设计好数据记录表格。

（6）测试验证根据拟定的测试步骤进行测试验证，记录测试结果。

东华理工大学长江学院课程设计报告正弦波-方波-三角波发生电路设计学生姓名:专业：班级：指导教师：正弦波-方波-三角波发生电路设计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。

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；也可以首先产生正弦波，再将正弦波变成方波-三角波或将方波变成三角波等等。

本课题采用先产生正弦波，再将方波变换成三角波的电路设计方法，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正弦波产生电路，比较器输出的方波经积分器得到三角波，目录1、正弦波发生器 (3)2、方波发生器 (4)3、三角波发生器 (7)4、正弦波-方波-三角波发生器 (9)5、总电路图、元器件清单 (10)6、心得体会及参考文献 (11)简述：方波、正弦波、三角波是电子电路中经常用到的信号，设计一个正弦波-方波-三角波发生电路。

具体技术要求如下：（1）正弦波-方波-三角波的频率在100Hz-20KHz范围内连续可调；（2）正弦波和方波的信输出幅度为6V，三角波的输出幅度在0-2V之间连续可调；正弦波的失真度r5%；（4）设计上述电路工作所需的直流稳压电源电路。

使用仪器及测量仪表：选用元器件（1）.集成运放F007（a741）;(2)稳压及开关二极管；（3）电阻、电容、电位器若干。

测量仪表（1）直流稳压电源；（2）示波器；（3）万用表（4）频率计（5）交流电压表一、正弦波发生器其振荡频率为1kHz。