模电课程设计实验报告

模电课程设计实验报告题目：多信号发生器的设计指导老师：学院：信息工程学院专业：通信工程班级:姓名：学号：实验日期：2012年4月24日一、设计目的与要求1.1设计目的：1.了解集成电路和集成运放的基本知识；2.理解集成运放的线性运放和非线性的应用；3.会制作集成运放组成的常见电路；4.理解函数信号发生器的组成框图及工作流程；5.会制作函数信号发生器；6.能用仪器、仪表调试、测量函数信号发生器的主要指标。

1.2设计内容及要求：设计流程：查阅有关文献资料→拟定电路原型→依据性能指标，进行参数计算，确定电路元器件参数→画出原理电路→仿真分析验证设计方案、调整有关电路参数→实际制作、测试电路性能参数→写出设计报告信号发生器是常用的测试仪器，常用的信号源有正弦波、方波、三角波、锯齿波、阶梯波等。

1. 要求完成原理设计并通过软件仿真部分（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。

（3）占空比可调的三角波电路，频率1KHz，占空比可调范围10%~90%，输出幅值3V、负载1KΩ。

（4）多用信号源产生电路，分别产生正弦波、方波、三角波，频率范围100Hz~3KHz、输出幅值≥5V、负载电阻1KΩ。

软件仿真部分元器件不限，只要元器件库中有即可，但需要注意合理选取。

2. 要求实际制作部分上述（4）多用信号源产生电路，分别产生正弦波、方波、三角波，频率范围100Hz~3KHz、输出幅值≥5V、负载电阻1KΩ。

硬件制作部分核心元器件：uA741、LM324、9013，电阻电容不限。

二、单信号发生电路设计2.1 RC桥式正弦波产生电路图R11kΩC1157nFC2 157nF R21kΩR31kΩR44.1kΩKey=A50%VCC4.9VVDD-4.9V1U17413247651VDDVCC24XSC1A BExt Trig++__+_XFC1123R51kΩ5探针1,探针1V: -2.44 VV(峰-峰): 8.02 VV(有效值): 2.98 VV(直流): 2.60 mVI: -2.44 pAI(峰-峰): 8.02 pAI(有效值): 2.98 pAI(直流): 0 A频率: 1.01 kHz参数计算：根据RC正弦波频率公式f =1/2RC 依据设计要求的频率改变R 和C的值依次得到300HZ,1KHZ,10KHZ和500KHZ的正弦波电路。

器件选择：4个1K 的电阻、2个157nF的电容、1个LM741、1个4.1K的可变电阻和1个20K 的可变电阻。

2.2 占空比可调的矩形波电路C130.3nFR130kΩR215kΩR42kΩD11N4738A D21N4738A 5XSC1A BExt Trig++__+_D31N4007GPD41N4007GP VDD -12V R610kΩKey=A 50%VDDVCC12VVCCR79kΩXFC11231037R31kΩ06U17413247651412探针1,探针1V: 1.83 VV(峰-峰): 6.81 V V(有效值): 2.99 V V(直流): -491 uV I: 1.83 pAI(峰-峰): 6.81 pA I(有效值): 2.99 pA I(直流): 0 A 频率: 3.00 kHz参数计算：根据方波频率公式 F =1／T=1／2RC 依据设计要求改变R 和C的值得到3KHZ 的电路，并改变滑动变阻器的阻值可以达到设计要求的占空比可调范围。

器件选择：1个30.3nF 的电容、2个1N4007C 、1个1K 的电阻、1个2K 、1个30K 和1个15K 的电阻、1个9K 的可变电阻器、2个1N4738A 和1个741。

2.3 占空比可调的三角波电路R11kΩR21kΩR41kΩR51kΩC1224nFD11N4733A D21N4733A VCC14.3VVDD -14.3VVCCVDD 2347VCC 14.3VVCC VDD -14.3VVDDR61kΩ1XSC1A BExt Trig++__+_R32kΩKey=A50%D31N4007GPD41N4007GP89R71kΩ0U17413247651U27413247651XFC112361210探针1,探针1V: 2.10 VV(峰-峰): 9.78 V V(有效值): 3.01 V V(直流): -6.29 mV I: -2.10 pAI(峰-峰): 9.78 pA I(有效值): 3.01 pA I(直流): 0 A 频率: 1.01 kHz注：将三角波产生电路中的D 和R 支路开路，电容C 的正、反向充电时间常数不相等时，此时三角波就变成锯齿波。

参数计算：此电路频率公式 F=R2／4R1R6C 依据设计要求改变公式中的电阻R 和电容C 的值得到1KHZ 的电路。

三、多信号发生电路设计R11kΩC1155nFC2155nFR21kΩR31kΩR44.2kΩKey=A50%R51kΩ421C3110nFR630kΩR715kΩR81.5kΩD11N4738A D21N4738AD31N4007GPD41N4007GP R910kΩKey=A 50%R109kΩU27413247651R111kΩ013121110986XSC1ABCDGT5U17413247651V14.5 V3V24.5 V 70V310 V15V410 V1600R121kΩC424nFVCC 11VVDD-11VR131kΩU37413247651VDDVCC 17R1410kΩ181914探针2,探针1V: -3.61 VV(峰-峰): 7.22 V V(有效值): 2.75 V V(直流): 2.48 mV I: -3.61 pAI(峰-峰): 7.22 pA I(有效值): 2.75 pA I(直流): 0 A 频率: 1.01 kHz探针3,探针2 V: -3.22 VV(峰-峰): 6.43 V V(有效值): 3.03 V V(直流): 861 uV I: -3.22 pAI(峰-峰): 6.43 pA I(有效值): 3.03 pA I(直流): 0 A 频率: 1.01 kHz探针1,探针3 V: -4.22 VV(峰-峰): 6.20 V V(有效值): 7.15 V V(直流): -6.91 V I: 4.22 pAI(峰-峰): 6.20 pA I(有效值): 7.15 pA I(直流): 6.91 pA 频率: 1.01 kHz电路（一）R 11.5kΩR 250kΩKe y=A 50%1C133nF 2R 350kΩKe y=A 50%R 41.5kΩC233nF3D 11N 4007D 21N 4007R 55kΩR 65kΩKe y=A50%R 725kΩ8U 1ALM324D 3211414V112 V 7V212 V9R 815kΩ11R 91kΩR 10500ΩU 2ALM324D 321141R 111.5kΩR 123.9kΩV312 V 0V412 VD 31N 4729AD 41N 4729A17R 1350kΩKe y=A50%R 1451Ω18R 15500Ω20C3100nF V512 V0V612 VR 161kΩU 3ALM324D 3211412224212512141613J1Ke y = B J2Ke y = C J3Ke y = DR 1710kΩV712 VU 4C LM324D1091148V812 V 262829615XSC1A BExt Trig++__+_527XSC2ABCDG T231931探针1,探针1V: 2.49 mVV(峰-峰): 85.7 pV V(有效值): 2.50 mVV(直流): 2.49 mV I: 0 AI(峰-峰): 0 AI(有效值): 0 AI(直流): 0 A 频率: 181 Hz电路（二）注：电路（一）为自己设计的多信号发生器电路，软件仿真提交的也是电路（一）； 电路（二）是硬件制作的电路。

工作原理：电路（一）：此电路是把前面做过的正弦波、三角波、方波的电路串接起来的，并共地。

多踪示波器同时显示的三个波形。

电路（二）：此电路中左上角的电路显示的是正弦波，中间的电路显示的是方波，后上角显示的是三角波。

下面有三个开关，合上开关可以显示相应的电路波形。

四、电路软件仿真结果4.1 RC桥式正弦波产生电路仿真结果4.2 占空比可调的矩形波电路仿真结果4.3 占空比可调的三角波电路仿真结果4.4 多信号发生电路仿真结果五、硬件调试结果硬件调试所用仪器：实验中使用的主要仪器：1台示波器，1个正、负12V的电源，万用表，镊子，焊锡，电烙铁，若干铜导线。

调试电路方法：将正负12V电源、接地的接线及示波器的接线接好，观察示波器上的波形，再通过调节相关的滑动变阻器的阻值（分为调频和调幅两方面）看示波器上的变化，直到接近要求的波形。

硬件调试所得的波形如下：1、正弦波调试结果2、方波调试结果2、三角波调试结果调试中出现的问题及解决方法：1、关于焊接电路板是所出现的问题：某个二极管接反了；芯片两个管脚短路；电源与地短接（这个问题尤其要注意，搞不好会烧坏芯片及元器件）；某些管脚虚焊；解决方法：关于电路板自身问题要用万用表仔细检查，把万用表调到二极管这一档，在用万用表检查可能出现问题的地方，必要时检查电路板每一根导线；2、调试时芯片发烫；解决方法：出现这个情况说明是电路板中电源与地短接或芯片接反了，用万用表检查电路板电源与地还有检查芯片是否接反。

3、调试时波形未出现而只有空气杂波；解决方法：出现这种情况最可能的情况是波形无法起振，可通过调节滑动变阻器使之达到起振条件便可。

4、调试时波形包含杂波较多解决方法：可通过调节滑动变阻器调节波形的频率和幅度，使之达到信躁比最大的情况。

六、收获和体会通过这次的模电课程设计，我收获匪浅。

电路设计部分，如果你没有对所要设计的电路的工作原理了解得很透彻，是设计不出完美的电路的。

同时，了解电路的工作原理也能对之后硬件制作完成后所出现的问题能有根据地进行检查，不会毫无头绪。

所以，可以说硬件制作的成败主要取决于电路设计这一部分。

对于硬件制作部分首先你要对你的电路板进行适当的布局，良好的布局会给你之后焊电路板带来很大的帮助，也决定了你电路板的整洁度。

在焊元器件之前要对所需要的元器件的特性有充分的了解（比如说正负极性，芯片的管脚特性和管脚位置），另外，焊接出现最多的问题是虚焊和短路，要尤其注意这两个问题，对于你自己感觉焊的不好的管脚和有个别管脚离的很近的情况，你要及时用万用表检查，必要时对整个电路进行检查。