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模电课程设计-简易信号发生器

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课题名称：模数课程设计 专业名称：应用电子

学生班级：10应电班 学生姓名：** 学生学号*******

第一章 设计的目的及任务 1.1 设计目的 1.11掌握电子系统的一般设计方法 1.12掌握模拟IC器件的应用 1.13培养综合应用所学知识来指导实践的能力 1.14掌握常用元器件的识别和测试 1.15 熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法 1.2设计任务 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 1.31设计、组装、调试函数发生器 1.32输出波形：正弦波、方波、三角波； 1.33频率范围 ：在100Hz－1KHz，1 KHz-10 KHz范围内可调 ； 1.34输出电压：方波UＰ－Ｐ≤24V，三角波UＰ－Ｐ＝6V，正弦波UＰ－Ｐ=1V；方波tr

小于1uS。

第二章 函数发生器的总方案及原理框图 2.1 原理框图

图2-1 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，也可以采用集成电路。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。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。

第三章 单元电路设计 3.1 方波发生电路的工作原理 此电路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。Uo通过R3对电容C正向充电，如图中实线箭头所示。反相输入端电位n随时间t的增长而逐渐增高，当t趋于无穷时，Un趋于+Uz；但是，一旦Un=+Ut,再稍增大，Uo从+Uz跃变为-Uz,与此同时Up从+Ut跃变为-Ut。随后，Uo又通过R3对电容C反向充电，如图中虚线箭头所示。Un随时间逐渐增长而减低，当t趋于无穷大时，Un趋于-Uz；但是，一旦Un=-Ut,再减小，Uo就从-Uz跃变为+Uz，Up从-Ut跃变为+Ut，电容又开始正相充电。上述过程周而复始，电路产生了自激振荡。

3.2 方波---三角波转换电路的工作原理 图3-2 图3-2所示的电路能自动产生方波—三角波。电路工作原理若下：若a点断开，运放A1与R1、R2及R3、RP3组织成比较器，R1成为平衡电阻，运放的反相端接基准电压，及U_=0，同相端接输入电压Uia；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U01从高电平+Vcc跳到低电平—VEE，或从低电平—VEE跳到高电平+Vcc。设U01=+Vcc，则

312

231231()0CCiaRRPRUVURRRPRRRP

 （3-2-1）

式子中，RP1指的是电位器（以下同）。 将上式整理，得比较器翻转的下门限电位 223131()CCCCiaRRUVVRRPRRP

 （3-2-2）

若Uo1=—VEE，则比较器翻转的上门线电位 223131()EECCiaRRUVVRRPRRP

 （3-2-3）

比较器的门限宽度 2312HCCiaiaRUUUIRRP

 (3-2-4)

由式子（3-2-1）～(3-2-4)可以得到比较器的电压传输特性，如图所示。

图3-3

a点断开后，运放A2与R4、RP3、C2、及R5组成反相积分器，其输入信号为方波U01，则积分器的输出

tU

CRPRUood)(112142

 (3-2-5)

当U01=+Vcc时， tCRPRUo214CC2)(V (3-2-6) 当U01=-Vcc时， tCRPRUo214EE2)(V (3-2-7) 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，其波形如图所示。 图3-4 方波—三角波波形 当a点闭合，即比较器与积分器首尾相连，形成闭环电路，则自动产生方波-三角波。三角波的幅度为

2231OmCC

RUVRRP

 （3-2-8）

方波—三角波的频率 3124224()RRPfRRRPC （3-2-9）

由式子（3-8）及（3-9）可以得出以下结论： 1.电位器RP2在调整方波—三角波的输出频率时，一般不会影响输出波形的幅度。若要求输出频率的范围比较宽，则可用C2改变频率的范围，RP2实现频率微调。 2．方波的输出幅度约等于电源电压+Vcc 。三角波的输出幅度不超过电源电压+Vcc。电位器RP1可以实现幅度微调，但会影响方波—三角波的频率。 图3-5 方波-正弦波函数发生器实验电路 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，可以有效的抑制零点漂移，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。分析表明，传输特性曲线的表达式为：022/1idTCEUUaIIaIe （3-3-1） Ic1=aIE1=aIo/[1+e(-Uid/UT)] （3-3-2） 式中 /1CEaII

0I——差分放大器的恒定电流；

TU——温度的电压当量，当室温为25oc时，UT≈26mV。

如果Uid为三角波，设表达式为 44434midmUTtTUUTtT













022TtTtT







（3-3-3）

式中 Um——三角波的幅度； T——三角波的周期。 将式（3-3-3）代入式（3-3-2），得 4Um/T(t-T/4) (0<=t<=T/2) Uid= -4Um/T(t-3T/4) (T/2<=t<=T) （3-3-4）

波形变换过程如下图：

图3-6 为使输出波形更接近正弦波，由图可见： （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Rp3调节三角波的幅度，Rp4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C3,C4,C5为隔直电容，C6为滤波电容，以滤除谐波分波形量，改善输出

3.4 电路的参数选择与计算 3.4.1方波-三角波部分 运放A1与A2用741，因为方波的幅度接近电源电压+VCC=+12V,-VEE=-12V. 比较器A1与积分器A2的元件参数计算如下。 由式 （3-8）得

411232132VccmVoRPRR

取 210RK，则R3+RP1=40KΩ，取320RK，RP1为47KΩ的电位器。平衡

电阻R1=R2∥(R3+RP1)=8k，取R1=8.2KΩ

由式（3-2-9）得3124224()RRPfRRRPC

即R4+RP2=(R3+RP1)/(4FC2R2)

当100Hz≤f≤1kHz时， 取C2=0.1uF, 则10KΩRP2=100 k。 当1kHz≤f≤10kH时，取C1=0.01uF以实现频率波段的转换，R4及RP2的取值不变。取平衡电阻R5=10KΩ。

3.42三角波—>正弦波部分 1 差分放大器元件参数确定 取RC1=RC2=10 KΩ,RB1=RB2=6.8 KΩ,取I0=1.1mA, 而 I0=(RE4/RE3)IREF (3-4-1) IREF=VEE-UBE/(RE4+R)=12-0.7/RE4+R (3-4-2) 取RE4=R=20 KΩ,代入(3-4-2)，得IREF=0.28 mA，将IREF=0.28 mA代入(3-4-1)，得RE3=5 KΩ

2三角波—>正弦波变换电路的参数选择原则是：隔直电容C3、C4、C5要取得较大，因为输出频率不是很大，取C3=47uF，C4=C5=470uF，滤波电容6C视输出的

波形而定，若含高次斜波成分较多，6C可取得较小，6C一般为几十皮法至0.1微法。这里取C6=0.1Uf, RE2=100欧与RP4=100欧姆相并联，以减小差分放大器

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模电课程设计-信号发生

模电课程设计-信号发生

模电课程设计-信号发生课程论文（设计）中文题目：模拟电路课程设计报告姓名学号专业班级12 电气工程2班指导教师提交日期2014/6/18教务处制模拟电子技术课程设计一、内容摘要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。

二、课程设计内容及要求总体要求：设计系统电路图，安装、测试电路功能，以满足设计功能要求； 给定条件：（1） 只能利用实验室实验设备条件；（2） 只能采用实验室提供的中小规模电路进行设计。

主要器件：运放：LM324； uA741; 电阻，电容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1K Ω。

（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6V 、负载1K Ω。

三、实验原理1、产生正弦波振荡的条件正弦波发生电路的基本结构是引入正反馈的反馈网络和放大电路, 如图8 - 15所示。

接成正反馈是产生振荡的首要条件, 又称为相位条件。

为了使电路在没有外加信号时,就产生振荡, 所以还要求电路在开环时满足•••••>>''',i i i fX XF A X X 或正弦波产生电路一般应包括以下几个基本组成部分:(1) 放大电路。

(2) 反馈网络。

(3) 选频网络。

(4) 稳幅电路。

2、矩形波在图 8 - 3 所示电路中, 通过Ro 和稳压管VDz1、VDz2对输出限幅, 如果它们的稳压值相等, 即Uz1=Uz2=Uz, 那么电路输出电压正、 负幅度对称：UOH=+Uz, UOL=-Uz, 同相端电位 由uo 通过R2、R3分压后得到, 这是引入的正反馈；反相端电压 受积分器电容两端的电压uC 控制。

简易信号发生器设计

简易信号发生器设计

模拟电子技术课程设计题目：简易信号发生器系别：电子科学系专业：电子信息科学与技术班级：姓名：学号：指导老师：2011.06.28简易信号发生器设计一、设计目的1、掌握信号发生器的设计方法和测试技术；2、了解单片函数发生器IC8038的工作原理和应用；3、学会安装和调试分立元件与集成电路组成的多级电子电路小系统。

二、设计要求与技术指标设计要求1、分析电路组成及工作原理；2、单元电路设计计算；3、采用RC桥式正弦波振荡器4、画出完整电路图；5、调试方法；6、小结与讨论。

技术指标失真度：γ<= 5%频率范围：20Hz~20KHz输出电压：不小于1V有效值（方波VP-P≤24V，三角波VP-P=6V，正弦波VP-P=1V；方波tr小于1uS）。

三、方案提示设计方案可先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可先产生三角波-方波，再将三角波变成正弦波。

如下框图所示。

四、电路设计的一般过程1、总体方案所谓总体方案是用具有一定功能的若干单元电路构成一个整体，以满足课题题目所提出的要求和性能指标，实现各项功能。

方案选择就是按照系统总的要求，把电路划分成若干个功能块，得出能表示单元功能的整机原理框图。

按照系统性能指标要求，规划出各单元功能电路所要完成的任务，确定输出与输入的关系，确定单元电路的结构。

总体方案往往不止一个，应当针对糸统提出的任务、要求和条件，进行广泛调查研究，大量查阅参考文献和有关资料，广开思路，要敢于探索，努力创新，提出若干不同方案，仔细分析每个方案的可行性和优缺点，反复比较，争取方案的设计合理、可靠、经济、功能齐全、技术先进。

框图应能说明方案的基本原理，应能正确反映系统完成的任务和各组成部分的功能，清楚表示出系统的基本组成和相互关系。

方案选择必须注意下面两个问题：(1)要有全局观点，抓住主要矛盾。

(2)在方案选择时要充分开动脑筋，不仅要考虑方案是否可行，还要考虑怎样保证性能可靠，考虑如何降低成本，降低功耗，减小体积等许多实际的问题。

信号发生器课程设计报告完整版

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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。

简易信号发生器和简易频率计课程设计精品Word

简易信号发生器和简易频率计课程设计精品Word

数字电子技术课程设计题目名称：简易信号发生器和简易频率计院系名称：班级：学号：学生姓名：指导教师：2013年 1 月中文摘要函数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。

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结构分析，可以设计一个能变换出三角波、正弦波、方波的函数波形发生器。

数字频率计属于时序电路，它主要由具有记忆功能的触发器构成。

在计算机及各种数字仪表中，都得到了广泛的应用。

在电子技术中，频率是最基本的参数之一，并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系，因此频率的测量就显得更为重要。

测量频率的方法有多种,其中电子计数器测量频率具有精度高、使用方便、测量迅速，以及便于实现测量过程自动化等优点，是频率测量的重要手段之一。

关键词：函数信号发生器数字频率计测量频率过程自动化触发器AbstractFunction signal generator is able to generate a variety ofwaveforms,such as the triangle wave, sawtooth wave, rectangular wave (including square wave), sine wave circuit. Function signal generator has a very wide range of uses in the detection circuit experiments and equipment. Function waveform generator principle and composition analysis, design can transform a triangle wave, sine wave, square wave function waveform generator.Digital frequency meter is a timing circuit, it is mainlyconstituted bythe flip-flop has a memory function. , Have been widely used in computer and digital instrument. In electronic technology, the frequency is one of the most basic parameters, and many electrical parameter measurement solutions, the measurement results are very close relationship between the frequency measurement becomes more important. Measurement frequency variety, electronic counter measures the frequency with high precision, easy to use, rapid measurement, as well as facilitate the realization of the measurement process automation is one of the important means of frequency measurementKey words: Function signal generator,square wave, trianglewave, sine wave目录一、前言 (6)二、总体方案设计 (6)三、设计原理 (6)1. 信号发生器 (6)2．频率计 (9)四、设计内容 (12)五、焊接与调试 (13)六、心得体会 (15)七、参考文献 (17)八、附录 (17)1、工具清单 (17)2、元器件清单 (17)3、主要芯片介绍 (20)4、原理图 (24)一、前言本次课程设计通过以往学过的数电和模电知识来实际运用，通过这次课设来让我熟悉查找资料、设计电路、计算机仿真、安装调试等过程，并由此让我们掌握一些测试电路的基本方法，和一些集成器件的功能以及怎样运用的技能，通过这次课程设计让我们的理论和实践更好地结合起来。