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基于LM324的方波、三角波、正弦波发生器(含原理图)..

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课程设计(论文)说明书 题目：方波、三角波、正弦波发生器 院（系）： 专业： 学生姓名： 学号： 指导教师： 职称： 2012年12月5日 摘要 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，并通过在显示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，并通过差分放大器电路得到正弦波，得到想要的信号。 NIMultisim软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能过快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。凭借NIMultisim，你可以立即创建具有完整组件库的电路图，并利用0工业标准SPICE模拟器模仿电路行为。本设计就是利用Multisim软件进行电路图的绘制并进行仿真。 关键词：电源、波形、比较器、积分器、Multisim Abstract Thispaperintroducesacircuitconnection,toachievethebasicfunctionsoffunctiongenerator.Theiraccesstopower,andthroughthedisplayofwaveformanddata,andgettheresult.

Avoltagecomparatortoachieveasquarewaveoutput,inturnconnectedintegratortrianglewave,andthroughthetrianglewave-sinewaveconversioncircuittoseethesinewave,thedesiredsignal.

NIMultisimsoftwarecombinesintuitivecaptureandpowerfulsimulation,anquickly,easily,efficientlyforcircuitdesignandverification.WithNIMultisim,you canimmediatelycreateacompletecomponentlibrarycircuitdiagram,andtheuseof0industrystandardSPICEsimulatortomimiccircuitbehavior.ThisdesignistheuseofMultisimsoftwareincircuitdiagramandcarryoutsimulation Keywords:power,waveform,comparator,anintegrator,aconvertercircuit,Multisim 目录 1设计任务---------------------------------------1 1.1电路设计任务------------------------------1 1.2电路设计要求------------------------------1 2正弦波、方波发生器的组成------------------------1 2.1原理框图----------------------------------1 2.2原理分析----------------------------------1 2.3放大器功能及管脚图------------------------2 3系统中各模块设计--------------------------------2 3.1方波-三角波-正弦波-------------------------2 3.2元器件型号---------------------------------9 4电路调试---------------------------------------10 4.1安装正弦波、方波发生器-------------------13 4.2调试正弦波、方波发生器---------------------13 4.3调试结果展示------------------------------13 4.4性能指标测量与误差分析--------------------13 5实验总结--------------------------------------13谢辞、参考文献-----------------------------------14 桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸第0页共14页 一设计任务 1.1任务 设计制作一个方波-三角波-正弦波发生器。 1.2要求 ①输出波形频率范围为0.02Hz~20kHz且连续可调； ②正弦波幅值为±2V； ③方波幅值为2V；可调。 ④三角波峰-峰值为2V，占空比 二方波-三角波-正弦波发生器的组成 2.1原理框图

2.2原理分析 函数发生器一般是指能自动产生方波、三角波、正弦波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。产生方波、三角波、正波，再通过方波转换为三角波，最后通过差分放大器将三角波转换为正弦波。弦波的方案有多种，本课题介绍先产生方波-三角波，再将三角波变换成正弦波的电路设计方法。由R、C振荡电路、比较器产生方波，再通过方波转换为三角波，最后通过差分放大器将三角波转换为正弦波。 LM324系列运算放大器是价格便宜的带差动输入功能的四运算放大器，可工作在单电源下，电压范围是3.0V-32V或+16V.典型值为+12V，本设计采用典型值。 2.3放大器功能及管脚图

LM324引脚图（管脚图） 桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸第1页共14页 三系统中各模块设计

3.1方波-三角波-正弦波 由模电知识我们知道，将一组矩形波经积分电路会得到良好的三角波，所以本设计采用前置矩形波发生电路，然后对所得到的矩形波进行积分电路积分，最后输出三角波。 矩形波发生电路实际是由一个滞回比较器和一个RC充放电回路组成，如图一所示。 图：电路仿真原理图 其中R1、R10与集成运放组成滞回比较器，电阻R4和电容C

组成充放电回路，稳压管D3、D4和电阻R3的作用是钳位，将滞回比较器输出电压稳定在正负Uz。 在方波发生电路中，利用二极管的单项导电性是电容正向和反向充电的通路不同，从而使它们时间常数不同，即可以改变输出电压的占空比，再经过积分就可以得到占空比可调的三角波，如图所示，图中电位器和两个二极管的作用是将电容和放电的回路分开，调节充电和放电两个时间常数的比例。如果将电位器向下滑动，则充电时间常数减小，放电时间常数增大，于是输出端为高电平的时间缩短，低电平的时间增长。 将上述的矩形波发生电路的输出端与积分电路的输入端连接即可得到占空比可调的的三角波发生电路。

3.1.1下图为方波仿真图： 将方波发生电路和积分电路连接起来就可以将方波转换为占空比可调的三角波。 3.1.2三角波仿真电路图以及得出的三角波形仿真图：

3.1.3正弦波波形仿真图

实验设计电路图及实验PCB电路图： （1）输出幅度 由图可知，稳压管两端电压为UZ，积分电路的输出电压Uo往正方向线性增长，此时U+也随着增长，当增长至U+=U-=0时，滞回比较器的输出电压UO1发生跳变，而发生跳变时的UO值是使三角波的最大值Uom。将条件UO1=-UZ,U+=0和Uo=Uom代 桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸第2页共14页 入下式可得： 0=(-Uz)+Uom

可解的三角波的输出幅度为:

Uom=Uz

(2)占空比

当忽略二极管的导通电阻时经分析可知： T1=(R6+R10)C㏑(1+) T2=(R6+R9)C㏑(1+) 输出波形的震荡周期为： T=T1+T2=(2R6+R8)C㏑(1+) 占空比为： D== 取R1=R2=1K，限流电阻R3=5K 输出波形的震荡周期为：

T=T1+T2=(2R6+R8)C㏑(1+) 当0.02hz<3.2元器件型号 采用下图所示电路，其中运算放大器A1和A2用LM324，稳压管用IN4735，因为，输出波形幅度有电位器R7调节，所以可使供电电源VCC=12V,VEE=-12V 四电路调试 4.1安装方波-三角波-正弦波发生器电路 1.把一块LM324集成块插入面包板，注意布局； 2.分别把各电阻放入适当位置，还要注意阻值的大小； 3.按图接线，注意直流源的正负及接地端。 4.2调试方波-三角波-正弦波发生器电路 1.接入电源后，用示波器进行双踪观察； 2.调节R7，使三角波的幅值满足指标要求； 桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸第3页共14页 3.调节R5，微调波形的频率； 4.观察示波器，使各指标达到； 注意：电路先产生方波，经过积分电路再产生三角波，所以可以先安装方波发生器，再安装积分电路，需要注意的是，安装电位器之前，要先将其调整到设计值，否则可能会不起振。安装电位器的时候要注意三个管脚的接入。调节电位器R5可以调节三角波的占空比，虽然频率会同时改变，但改变的不大。微调R5时输出频率在对应波段内连续可变。调节R7可以调节输出波的幅值，使三角波的幅度满足设计指标要求。 经面包板调试没有问题后在用DXP2008画好PCB，再把电路板做出来，安装、调试、测试及记录数据等等即可。 4.3调试结果展示

为方波结果展示 图1 是三角波结果展示 图2 是正弦波结果展示

图3 4.4性能指标测量与误差分析 ①波形不稳定时，可能是电路在安装的时候接触不良，可加固焊点。如果电源不稳定，纹波过大，则可加旁路电容使波形稳定 ②方波的上升时间主要受放大器转换速率的限制，如果输出频率太高，可介入加速电容，一般加速电容取几十皮法。 实验总结 这次课程设计让我感触颇深。从选择这个课题后，我在设计、焊接、调试等过程中就遇到各种各样的问题，为解决这些问题，我们利用各种途径查找资料。 首先遇到课设要求出现问题时，我进行各种尝试，各种设计方案，最先做的板子不符合课设要求，调试的不理想，最后，在同学的帮助下，最后把电路图改了，最终成功完成了这次课设，在遇到问题的时候不再是放弃，而是积极想办法解决，在这点

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方波-三角波-正弦波函数发生器设计课程设计报告

方波-三角波-正弦波函数发生器设计课程设计报告

模拟电子技术课程设计课题名称：方波-三角波-正弦波函数发生器专业班级：姓名：学号：指导教师：目录摘要 ........................................................................................................................................... - 3 -1.函数发生器总方案及原理框图.............................................................................................. - 4 -1.1 函数发生器的总方案................................................................................................... - 4 -1.2函数发生器总方案及原理框图.................................................................................... - 4 -2.课程设计的目的和设计的任务............................................................................................... - 5 -2.1 设计的目的................................................................................................................... - 5 -2.2 设计任务....................................................................................................................... - 5 -2.3课程设计的要求及技术指标........................................................................................ - 5 -3. 各组成部分的工作原理......................................................................................................... - 5 -3.1 方波发生电路的工作原理........................................................................................... - 5 -3.2 运放lm324工作原理与电路图................................................................................... - 6 -3.3 方波——三角波转换电路的工作原理....................................................................... - 7 -3.4 三角波——正弦波转换电路的工作原理................................................................... - 9 -3.5 电路的参数选择及计算............................................................................................. - 10 -4. 用Multisim10电路仿真...................................................................................................... - 11 -4.1 方波—三角波的仿真................................................................................................. - 11 -4.2 三角波—正弦波仿真结果....................................................................................... - 13 -5. 课题总结............................................................................................................................... - 15 -附录 ........................................................................................................................................... - 15 -附录一电路的总方案图............................................................................................ - 15 -附录二参考文献........................................................................................................ - 16 -附录三LM324引脚图（管脚图）....................................................................... - 17 -《模拟电子技术基础》课程设计任务题目设计制作一个产生方波-三角波-正弦波函数发生器内容及要求①输出波形频率范围为0.02Hz~20kHz且连续可调；②正弦波幅值为±2V，；③方波幅值为2V；④三角波峰-峰值为2V，占空比可调；⑤设计电路所需的直流电源可用实验室电源。

基于LM324的简易波形发生器

基于LM324的简易波形发生器

目录摘要 (1)一、课程设计的目标和设计的任务 (1)1.1设计培养的目标 (1)1.2设计任务 (1)1.3课程设计的要求及技术要求 (2)二、电路设计原理方案及电路图 (2)2.1设计方案及电路图 (2)2.2 Multisim仿真结果 (3)三、电路板的制作 (4)四、电路的安装与调试 (4)五、波峰焊、回流焊 (5)5.1波峰焊 (5)5.2回流焊 (6)六、心得体会 (6)附录：仪器仪表及元件清单 (7)摘要在电子系统中，经常要使用到方波、三角波等波形的波形信号产生电路，常用于产生各种电子信号，完成电子系统间的通信以及自动测量和自动控制等系统中。

本系统采用LM324集成运放芯片，外加电阻、电容等元器件调整、滤波，构成简易波形发生器。

该波形发生器具有效率高、体积小、重量轻，输出稳定，能产生方波、三角波和正弦波等电子信号，可以作为其它电子系统的信号发生模块电路。

一、课程设计的目标和设计的任务1.1设计培养的目标1、总体目标：本课程的目标是让学生在掌握模拟和数字电子技术的基础上，通过典型实践题目的设计与实现，使其加深对模拟和数字电子技术知识的理解，初步掌握现代电子系统的设计方法和调试方法，培养分析、解决实际问题的能力，提高工程设计的技能。

2、知识目标：（1）熟悉各种模拟电路和数字电路的内容；（2）按要求完成整个电路的分析和设计；（3）对整个系统制作和调试；3、能力目标：（1）能熟练掌握操作万用表、信号发生器、示波器、稳压电源等常用电子仪器仪表；（2）能熟练查阅常用电子元器件和芯片的规格、型号等资料；（3）能熟练运用线路板设计软件制作电路图；（4）完成电路板制作和硬件连接，并学会排错、解决故障；1.2设计任务在电子系统中，经常要使用到方波、三角波等波形的波形信号产生电路，常用于产生各种电子信号，完成电子系统间的通信以及自动测量和自动控制等系统中。

本系统采用LM324集成运放芯片，外加电阻、电容等元器件调整、滤波，构成简易波形发生器。

方波——三角波——正弦波函数信号发生器

方波——三角波——正弦波函数信号发生器

方波——三角波——正弦波函数信号发生器现今世界中电子技术与电子产品的应用越加广泛，人们对电子技术的要求也越来越高。

因此如何根据实际要求设计出简便实用的电子技术物品便显得尤为重要。

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。

能将简单的易获取的信号转换为自己所需的复杂信号是一项必不可少的技术。

以555定时器为核心器件，制作一种方波-三角波-正玄波函数转发生器，制作成本较低。

适合学生学习电子技术测量使用。

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。

输出波形的频率和占空比还可以由电流或电阻控制。

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。

例如在通信、广播、电视系统中，都需要射频(高频)发射,这里的射频波就是载波,把音频(低频)、视频信号或脉冲信号运载出去,就需要能够产生高频的振荡器。

在工业、农业、生物医学等领域内,如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等,都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器。

随着众多领域对于复杂的、可由用户定义的测试波形的需要而形成和发展起来的，波形发生器的主要特点是可以产生任何一种特殊波形，输出信号的频率、电平以及平滑低通滤波的截至频率也可以作到程序设置，因此在机械性能分析、雷达和导航、自动测试系统等方面得到广泛的应用。

而本课题设计的正是多种波形发生器。

本设计由555定时器和积分器组成方波—三角波产生电路，555定时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。

该设计在proteus仿真软件上进行了仿真，验证了该设计方法正确性和有效性。

基于LM324运放的综合设计与应用实验报告

基于LM324运放的综合设计与应用实验报告

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。