深圳大学多种波形发生器的设计与制作(信号发生器)

三性实验三性实验 报告册报告册 课程名称 课程名称 电子技术实验 模电电子技术实验 模电 数电 数电 实验项目名称实验项目名称 多种波形发生器的设计与制作多种波形发生器的设计与制作 学学 院院 电子科学与技术电子科学与技术 专专 业业 微电子微电子 班班 级级 01 报报 告告 人人 学学 号号 2010160062 指导教师指导教师 黄海漩黄海漩 实验时间实验时间 2012 年年 5 月月 18 日日 提交时间 提交时间 2012 年年 6 月月 15 日日 实验结论实验结论 本实验通过自行设计电路图 利用 OP07 等器件完成了可以同时输出正弦 方波 三角波三路波形的信号发生器的制作 实现了利用一个按钮 可以切换 输出波形信号和可调幅度 可调频率等功能 且波形人眼观察无失真 可见实 验测试结果满足实验要求 完成了设计任务 实验目的实验目的 1 本实验的内容是设计和制备一个多种波形发生器 从而掌握集成运算放大器 的使用方法 加深对集成运算放大器工作原理的理解 2 同时也进一步加深对模拟电路中所学知识的掌握和认识 掌握用运算放大器 构成波形发生器的设计方法 3 并通过单元电路的分析 了解电路系统设计的步骤和组合方法 4 掌握波形发生器电路调试和制作方法 在电路设计中和实验中也需要了解对 元器件的选择标准 掌握一些常用元件的性能 2 实验设计要求实验设计要求 1 可以同时输出正弦 方波 三角波三路波形信号 波形人眼观察无失真 2 利用一个按钮 可以切换输出波形信号 3 频率为 1 2KHz 连续可调 波形幅度不作要求 3 实验电路的结构分析实验电路的结构分析 本实验的内容是设计和制备一个多种波形发生器 整体功能框图如图所示 可以分为正弦波发生器 方波发生器 三角波发生器和比例放大器四大部分 其中正弦波发生器的功能是产生正弦波 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 设计思路设计思路 四 设计方案 四 设计方案 1 主要元件清单 序号 器件名称 数量 1 电路板 1 2 OP074 3 1N4001 二极管 2 4 1N4468 稳压管 2 5 双联电位器 100K 1 6 四位拨动开关 1 7 电容 电阻若干 8 开关若干 9 导线若干 2 电路图 可见附录 1 3 实验设备 电源 示波器 电烙铁 万用表 电子试验箱 4 具体方法 步骤 1 正弦波振荡器 如下图所示 正弦波振荡器采用 RC 桥式振荡器产生一频率可调的正弦信号 通过开关切 换两组电容 改变频率倍率 R4 R7 采用双联线性电位器 便于频率刻度调节 可获得所 需要的输出频率 调整 R3 可改变正弦波失真度 同时使正弦波趋于稳定 图中 R1 R2 2 再通过调节 R3 使串联电阻 并联电阻大于等于 2 满足起振条件 综合考虑 因此选 R1 10k R2 5 1k R3 50k 可调变阻器 正弦波振荡电路 2 如下图所示 由正弦波振荡器产生的一定频率的正弦信号经过比较器产生一同频率的方 波 转换开关的作用就是通过开关切换与比例运算放大电路连接输出一定幅度的正弦波 方波或三角波 其中 R10 是为减小电流 保护二极管 因此选 R10 2k 运放的输入级是 差分放大的电路 为使差分放大电路能较好对称 减小误差 在运放反相端接 R9 R8 10k 3 三角波发生器 如下图所示 方波发生器产生一定频率的方波经过积分电路可产生同频率的三角波信号 其中的 R15 也是为使运放的差分放大电路能较好的对称 取 R15 5 1k 三角波发生器 4 比例放大器 可以通过转换开关选择将正弦波 方波或三角波接入比例放大器输出 比例放大器可通过 调节 R13来控制输出幅度的大小 实现对输出幅度的调节 实验过程及内容实验过程及内容 1 计算相关器件参数 2 按照原理图用 multisim 进行仿真 3 按照电路图在电子实验箱中连好电路进行测试 4 按照电路图进行焊板 5 对焊好的电路板进行测试 6 对出现的问题进行相应修改和完善 数据处理分析数据处理分析 输出信号各档频率可调范围 档位47nF4 7nF 输出频率范围 输出信号幅度可调范围 幅度可调范围 pp U 频率 正弦波方波三角波 输出信号失真度 档位失真度 正弦波方波三角波 4 7nF低中中 47nF低低低 输出信号波形图 可见 正弦波方波三角波均正常人眼观察无失真 误差分析 本次实验的误差来源主要由器件误差和实验设备误差 实验结论实验结论 本实验通过自行设计电路图 利用 OP07 等器件完成了可以同时输出正弦 方波 三角波三路波形的信号发生器的制作 实现了利用一个按钮 可以切换 输出波形信号和可调幅度 可调频率等功能 且波形人眼观察无失真 可见实 验测试结果满足实验要求 完成了设计任务 收获和体会收获和体会 经过本次实验 掌握了集成运算放大器的使用方法 加深了对集成运算放大器工作原 理的理解 加强的焊工和电路布局能力 在本次实验中 用与 ua741 管脚完全相同的 op07 代替 ua741 经过计算 4 7nF 的电容可以达到 2k 的频率 multisim 测出的波形的周期也能 达到 500us 频率为 2k 但实验焊出的板达不到所要求的频率范围 经分析 原因为 1 因计算的带宽为第一级放大的带宽 经过比例放大器后 放大倍数增大 其带宽会减小 2 4 7n 的电容 实际测量是 6 2n 左右 导致在实验过程中无法达到所要求的频率范围 解决办法 换成 3 3nF 的电容 实验证明能达到频率要求 收获 1 multisim 的仿真只能做参考 不能完全依赖 别再仿真上花太多时间 实 际做的效果可能会跟仿真不一样 2 元器件的值以实际测量为准 教师评语 教师评语 实实 验验 报报 告告 中中 存存 在在 的的 问问 题题 实验态度 实验态度 10 分 分 很认真 较认真 一般 较差 差 迟到 缺课 早退 请假并补做 批准后有事离开 擅自离开 偶尔在开放期间做实验 很少 从未 需要老师稍加指点 需要老师指点 需要老师反复多次指点 在提示后整理仪器 登记 在提示后仍不进行整理与登记 实验设计 实验设计 25 分 分 设计实验自行设计部分 选题没意义 无实用价值 选题的范围不合适 难度不合适 工作量不合适 设计思路模糊 技术原理不正确 有明显科学性错误 设计方案不可行 仪器选择不正确 搭配不合理 纯属抄袭 拼凑 没有任何创新点 综合实验 涉及知识面狭窄 综合性差 无实用价值 涉及技术单一 涉及技术互不相通 有原则上错误 实验实施 实验实施 30 分 分 有违反实验室规章制度的行为 造成仪器设备损坏 有意隐瞒所造成的损坏 不及时汇报所造成的损坏 不服从管理人员的正常管理 缺参数 系统误差 缺个别数据 数据有小偏差 记录潦草 漏记关键数据 漏记部分数据 不按老师要求操作返工 数据处理 数据处理 25 分 分 全缺 缺漏重要数据 缺部分数据 缺计算过程 计算错误 缺测量结果表示 缺单位 图上数据不清晰 图上缺少数据 图的比例不合理 图表有误 未用坐标