模电课程设计-函数信号发生器.docx

目 录1 选题背景211指导思想212 方案论证213 基本设计任务214 发挥设计任务215电路特点22 电路设计32.1 总体方框图32.2 工作原理33 各主要电路及部件工作原理33.1 运放TL082引脚34 原理总图45 元器件清单46 调试过程及测试数据（或者仿真结果）46.1 通电前检查46.2 通电检查46.2.1开关的检查46.2.2 方波-三角波生成模块的调试56.2.3正弦波生成模块的调试56.3 结果分析57 小结58 设计体会及今后的改进意见58.1 体会58.2 本方案特点及存在的问题58.3 改进意见5参考文献6 正 文1 选题背景11 指导思想信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。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。信号发生器作为一种常见的应用电子仪器设备，传统的可以完全由硬件电路搭接而成，而设计和制作信号发生器对于电子技术原理学习与应用也大有益处。综合运用数模电基础知识与muitisim模拟软件，设计整体方案，计算元器件参数，获取模拟效果，制作并调试实际电路。12 方案论证方案一：利用单片集成芯片的函数发生器：能产生多种波形，达到较高的频率，且易于调试。方案二：利用分立元件及运算放大器搭建电路，逐个生成波形。有助于电路原理的理解和动手能力的提升。综合考虑，采用方案二。13 基本设计任务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100800Hz，步进为100Hz。要求输出信号无明显失真，特别是正弦波信号。14 发挥设计任务进一步扩大输出信号范围和减小步进频率。使信号发生器达到操作简单便捷，外形美观。15电路特点 本课题属于以模拟电子技术为主，相对数字电路结构上较为简单，焊接时工作量也较少。但是由于电路易受干扰，故对于元器件的选择和焊接的工艺都有较高的要求。 2 电路设计2.1 总体方框图正弦波发生电路三角波发生电路方波发生电路 图2-1 总体方框图 2.2 工作原理 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.本设计方波-三角波发生电路由同相输入滞回比较器和积分运算电路构成，再由一阶低通滤波器处理三角波得到正弦信号。通过选择积分电路不同支路的电阻，分别得到连续和步进可调的频率（具体电路原理参照电路图）。先通过比较器产生方波，再通过积分器产生三角波，最后通过差分放大器形成正弦波。3 各主要电路及部件工作原理3.1 运放TL082引脚 图3-1运放TL082引脚图4 原理总图图2-2 信号发生器原理图5 元器件清单运算放大器TL082电容224,1uf若干电阻10k，1k等若干开关DS拨码开关-8路表格5-1 6 调试过程及测试数据（或者仿真结果）为使电路便于调试我们采用分块调试的方法。6.1 通电前检查电路安装完毕后，经检查电路各部分接线正确，电源、元器件之间无短路，器件无接错现象。6.2 通电检查6.2.1按钮开关的检查首先将DS拨码开关和其他电路模块断开，只留DS拨码开关部分。使用万用表对开关通断进行检查，排除是否有连焊、虚焊现象。检查结果正常进入调试阶段。6.2.2 方波-三角波生成模块的调试给运放加电源，任意选择一条频率之路。使用示波器观测波形。改变支路，调节频率，观察动态效果。图6-1 方波三角波模拟生成图6.2.3 正弦波生成模块的调试接通正弦波模块，上电，用示波器观察波形，尤其注意是否失真，频率是否正常。图6-2 正弦波模拟生成图6.3 结果分析经过调试，方波，三角波和正弦波均正常生成，并且实现了频率步进和连续可调，正弦波波形良好。7 小结 进过初步设计、软件模拟、实物制作、调试与改进四个主要阶段，我们小组基本完成了满足课题要求的信号发生器。 8 设计体会及今后的改进意见8.1 体会 经过近一个月的课余时间的制作，从最初的毫无头绪，到查阅多种资料，初步设计方案，在muitisim模拟成功，这一阶段相对比较顺利。然而进入实物制作阶段就遇到了许多问题，由于之前在这方面缺乏锻炼，整个进程相当缓慢，然而在不断遇到问题解决问题的过程中，我在动手能力方面得到了较大的锻炼，对于电路原理的理解也更加深刻，并且，在这一过程中，我也培养样了自己与小组成员团结协作，互帮互助的能力。 回想整个设计与制作过程，有遇到瓶颈时的苦恼，有阶段成功时的喜悦，有初到电子市场时的眼界大开，也有解决困难时的豁然开朗。最终，在老师的指导和组员互相协作下，最终完成了任务，收获颇丰。8.2 本方案特点及存在的问题1.由于电容及电阻真值与理论值有一定偏差，所以实际频率在较高的频率的与理论值有所误差。2.由于频率与积分电路电阻值成非线性关系，频率进入500HZ以上时，略微改变电位器电阻，频率变化较大，给精确调节至某一频率带来困难。3.只有电源电压加至正负9V以上时，才可正常生成波形。8.3 改进意见1.进一步筛选电阻与电容，获得更准确的频率。2.可在每一条支路附加微调电位器，补偿电阻误差。3.安装拨档开关，将三路信号集中，方便使用。4.增加输出电压可调功能。5.可以使用单片四运放，进一步精简、美化电路。参考文献【1】 童诗白、华成英.模拟电子技术基础.高等教育出版社.2006【2】 党宏社.电路、电子技术实验与电子