函数信号发生器课程设计报告.docx

课 程 设 计 报 告 书 专 用 纸淮 海 工 学 院课程设计报告书课程名称： 电子技术课程设计 题 目： 函数信号发生器 学 院： 电子工程学院 学 期： 2012-2013-2 专业班级： 通信工程111 姓 名： 彭孟瑶 学 号： 2011120688 评语：成绩：签名：日期：函数信号发生器1.引言在人们认识自然、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。2.设计要求设计一个能够输出正弦波、三角波和矩形波的信号源电路，电路形式自行选择。输出信号的频率可通过开关进行设定，具体要求如下：输出信号的频率范围为10002000Hz，步进为50Hz。要求输出信号无明显失真，特别是正弦波信号。图1函数信号发生器方框图3.函数信号发生器的方案3.1 方案一由555定时器组成的多谐振荡器产生方波，然后由积分电路将方波转化为三角波，最后用低通滤波器将方波转化为正弦波。低通滤波器积分电路555多谐振荡器 图2 方波、三角波、正弦波、信号发生器的原理框图但这样的输出将造成负载的输出正弦波波形变形，因为负载的变动将拉动波形的崎变。3.2方案二先通过RC正弦波振荡电路产生正弦波，再通过电压比较器产生方波，最后通过积分电路形成三角波。积分电路电压比较器RC正弦波振荡电路图3 正弦波、方波、三角波信号发生器的原理框图此电路具有良好的正弦波和方波信号。但经过积分器电路产生的同步三角波信号，存在难度。原因是积分器电路的积分时间常数是不变的，而随着方波信号频率的改变，积分电路输出的三角波幅度同时改变。若要保持三角波幅度不变，需同时改变积分时间常数的大小。3.3方案三8038集成函数发生器是一种多用途的波形发生器，可以直接用来产生正弦波、方波、三角波和锯齿波。图4 利用ICL8038芯片构成8038集成函数发生器综上所述，我们选择方案二。4单元电路的设计4.1正弦波发生器RC振荡电路由RC串并联选频网络和反向相放大电路组成，图中RC选频网络形成负反馈电路。图5-1 正弦波波发生电路在图5-1电路中,当R1 = R2 = R，C1= C2 = C时 则 （5-1） 当频率时，根据幅度平衡条件，只有 电路才能维持振荡。令C=100Nf,R41.592千欧。图5-1-1 正弦波仿真图由图可知 Umax=6v,f=1.041KHZ。4.2方波发生器电压比较器由比较器741的反相输入端接电压构成，在实用电路中为了满足负载需要，常在集成运算的输出端加稳压管限幅电路。限幅电路的作用是把输出信号幅度限定在一定的范围内，亦即当输入电压超过或低于某一参考值后，输出电压将被限制在某一电平（称作限幅电平），且不随输入电压变化。图5-2 方波发生电路经过阈值UTH1时，输出电平由高电平(Uz)跳变为低电平(-Uz)。当输入电压由高向低变化，经过阈值UTH2时，输出电平由低电平(-Uz)跳变为高电平(Uz)。 UTH1=R5*UZ/(R5+R6) (5-2) UTH2=-R5*UZ/(R5+R6) + (5-3)图5-2-1 方波仿真图由图可知Umax=5.2V,f=1.041KHZ。4.3三角波的设计三角波的产生是由积分电路实现的，积分电路将方波转换成三角波。积分电路中，由于集成运放的反相输入端“虚地”，又由于“虚断”，运放反相输入端的电流为零。图5-3 三角波发生器积分器元件参数计算如下： Ui/R=-C*dU0/dt （5-4） 令C=100nf,R用可变电阻R8表示。图5-3-1 三角波仿真图由图可知，Umax=8v,f=1.044KHZ。5总电路图图6 总电路图5.1正弦波-方波图6-1 正弦-方波仿真图5.2方波-三角波图6-2 方波-三角波仿真图5.3总波形图6-3 总波形仿真图第8 页 共9页课 程 设 计 报 告 书 专 用 纸6.收获与体会在这次设计过程中我对抽象的理论有了进一步的认识。通过这次课程设计，我了解了常用元件的识别和测试；熟悉了常用的仪器仪表；了解了电路的连接方法；以及如何提高电路的性能等等。虽然这次实验使得我纠结了近三天，但收获的确很多。 在这次实验中，总结了很多感触体会，我们不能盲目的图快，一定要在心底有个具体的谱然后下手去设计，这样能让我们少走弯路，更加节省时间。在实验过程中，我也遇到了不少的问题，如波形失真或者完全没有波形这样的问题。在老师和同学的帮助下，自己的总结思索下，把问题一一解决。实验中暴露出我们在理论学习中所存在的问题，有些理论知识还处于懵懂状态，这次实验让我对过去未理解的很多知识有了明了的认识。这次课程设计让我体会到了在接好电路后测试出波形的喜悦与如重释负的轻松。此课程的设计，真的让我认识到了实践能力的的重要性与真实性。这能让我们很好的加深对不知道的理论知识的理解，同时也巩固了以前知道的知识。明白老师为什么要求我们做好这个课程设计的原因。这次课程设计让我意识到运用所学的知识去解决实际的问题的重要性，我们学理工科的同学应更多的锻炼提高我们的动手能力。7.参考文献1 冯军.电子线路基础M.北京：高等教育出版社,1979.2 康华光.电子技术基础M.浙江：华中工学院电子学院高等教育出版,1997.3 谢自美.电子线路设计M.江苏