正弦波函数发生器.doc

编号： 课程设计说明书题 目： 正弦波函数发生器 院 （系）： 专 业： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 2013 年 7 月 5 日目录绪论 关键字一、设计任务二、设计母的三、电路设计方案设计与论证1、方案一：采用集成运放电路设计方案产生要求的波形2、方案二：采用集成运放电路设计方案产生要求的波形3 方案比较与选择四、仿真与调试1、仿真电路2、仿真结果五、电路图设计六、器件介绍七、电路的安装与调试1、画原理图和PCB2、器件安装3、整机调试八、测试结果九、实验总结附录绪论函数信号发生器是指产生所需参数的电测试信号的仪器。按信号波形可分为正弦信号、函（波形）信号、脉冲信号和随机信号发生器等四大类。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，如采用555振荡电路发生正弦波、三角波和方波的电路便是可取的路径之一，不用依靠单片机。但是这种电路存在波形质量差，控制难，可调范围小，电路复杂和体积大等缺点。在科学研究和生产实践中，如工业过程控制，生物医学，地震模拟机械振动等领域常常要用到低频信号源。而由硬件电路构成的低频信号其性能难以令人满意，而且由于低频信号源所需的RC很大；大电阻，大电容在制作上有困难，参数的精度亦难以保证；体积大，漏电，损耗显著更是其致命的弱点。一旦工作需求功能有增加，则电路复杂程度会大大增加。信号发生器用来产生频率为20Hz200kHz的正弦信号（低频）。除具有电压输出外，有的还有功率输出。所以用途十分广泛，可用于测试或检修各种电子仪器设备中的低频放大器的频率特性、增益、通频带，也可用作高频信号发生器的外调制信号源。另外，在校准电子电压表时，它可提供交流信号电压。低频信号发生器的原理：系统包括主振级、主振输出调节电位器、电压放大器、输出衰减器、功率放大器、阻抗变换器（输出变压器）和指示电压表。关键字： 正弦波函数发生器、集成运放、RC振荡电路、Multisim软件一、设计任务：1、频率范围：100HZ10KHZ；2、输出电压V 1V；3、波形特点：非线性失真 5%。二、设计目的：1、掌握函数信号发生器工作原理以及设计过程。2、熟悉集成运放的使用，掌握UA741的结构、功能特性以及使用方法。3、熟悉Multisim软件。三、电路设计方案设计与论证： 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（如低频信号函数发生器S101全部采用晶体管），也可以采用集成电路（如单片机函数发生器模块8038、集成运放管ua741）。为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术，本课题采用集成运算放大器UA741正弦波函数发生器的设计方法。1、方案一：采用集成运放电路设计方案产生要求的波形图2所示为双向稳压管稳幅文氏桥式振荡器。主要是应用集成运放UA741，通过双向稳压管稳幅文氏桥式振荡器产生正弦波，在振荡幅度较小时，稳压管支路开路，闭环增益较大，决定于R3、R4、R5。当振荡幅度达到稳压管击穿电压时，2DW7B击穿，负反馈加深，使闭环增益下降而稳定输出幅度。R6与2DW7B串联，在2DW7B击穿时，可避免闭环增益值变化太厉害而造成波形失真。当R1、R2取1.5K，C1、C2取107200pF时，振荡器可获得失真度小于0.5%的1KHZ正弦信号，电路较简单，调试方便，是一个优秀的可实现的方案。 2、方案二：采用集成运放电路设计方案产生要求的波形 图3所示为双二极管稳幅文氏桥式振荡器。起振时及振荡振荡幅度较小时，R1上压降不足于使D1、D2导通，闭环增益较大；当振荡幅度增至某一值时，两二极管分别在输出电压的正负两个半周轮流导通，而且由于二极管正向导通的非线性，正向电压越大，正向电阻越小，使振荡器的负反馈深度加深，闭环增益相对下降，使输出电压幅度稳定在某一值。3 方案比较与选择uA741是美国仙童公司较为早期的产品,由于其性能完善,如差模电压范围和共模电压范围宽,增益高,不需外加补偿,功耗低,负载能力强,有输出保护等,因此具有较广泛的应用。uA741这类单片硅集成电路器件提供输出短路保护和闭锁自由运作，可以方便的输出精度较高的正弦波.本课题选用方案二.四、仿真与调试用Multisim软件进行仿真。1、仿真电路：2、仿真结果：五、电路图设计六、器件介绍：七、电路的安装与调试1、画原理图和PCB（1）、按照电路要求画好电路图和PCB图，并打印出来。（2）、制作PCB板。2、器件安装：（1）、把UA741集成块插入DIP-8插座。（2）、分别把各电阻,电容，二极管等元件焊接到适当位置，尤其注意电位器的焊接。（3）、按图焊接电路，注意直流源的正负及接地端。（4）、完成后用万用表测一下电路看看是否短路。3、整机调试（1）、接入电源后，用示波器进行观察。（2）、调节R5、R6使电路起振。（3）、电路起振后，调节R5、R6，使正弦波的幅值、频率满足指标要求。（4）、观察示波器，各指标达到要求。八、测试结果297HZ：554HZ：859HZ：1.559KHZ：5.485KHZ：14.436KHZ：九、实验总结本课题根据设计中要实现的功能，经过自己认真地分析、实践，确立方案，书写文档，设计出电路，在设计过程中翻阅了大量资料，通过对所得的各种资料的综合分析，提炼出自己需要的信息，从而提高自己的分析能力；通过对主要技术指标的分析，认真体会了设计时的各项技术政策；通过对设计时出现的各种问题的分析与解决，锻炼了独立分析，进行工程设计的能力；通过对电路设计中的某些问题的较为深入的探索，培养了自己的科研工作能力；通过设计论文的书写，进一步锻炼了绘图技巧，文字表达能力和对工作的认真态度。 当然，在设计中遇到了一些实际困难，通过本人和同学多次查找参考资料，以及指导老师的悉心讲解，终于豁然开朗；通过这次设计不仅巩固了本专业的知识，加深了对课本知识的理解，为本人在这一学期所学专业知识做了一个系统的把握。十、参考文献1彭介华.电子技术课程设计指导M.北京：高等教育出版社2孙梅