信号发生器设计报告1

1、序号（学号）： 1223000101吉林建筑大学城建学院 课 程 设 计 报 告 信号发生器的设计姓 名宋丽萍系电气信息工程系专 业电子信息工程班 级电子12-1指导教师雷艳敏(副教授)2013年12月27日2 第1页 共19页目 录摘要1ABSTRACT2第1章 前言41.1绪论41.2 设计目的4第2章 信号发生器的设计原理52.1原理框图52.2信号发生器的原理图52.2.1矩形波发生电路及工作原理52.2.2正弦波发生电路及工作原理63.2.3三角波发生电路及工作原理6第3章仿真电路分析73.1 矩形波波形83.2 三角波波形93.3 正弦波波形10总结13参考文献14致谢15附录1整

2、机原理图16摘 要信号发生器广泛应用于电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域。采用集成运放和分立元件相结合的方式，利用迟滞比较器电路产生方波信号，以及充分利用差分电路进行电路转换，从而设计出一个能变换出三角波、正弦波、方波的简易信号发生器。通过对电路分析，确定了元器件的参数，并利用仿真软件仿真电路的理想输出结果，克服了设计低频信号发生器电路方面存在的技术难题，使得设计的低频信号发生器结构简单，实现方便。本设计是信号发生器的设计，主要由比较器、积分器构成，它能产生频率范围为1KHZ10KHZ内的方波、三角波、正弦波。关键词 : 方波；正弦波；三角波；信号发生器

3、第 2 页 共 19页 ABSTRACTSignal generator is widely used in electronics engineering, communication engineering, automatic control, remote control, measuring instrument, instrument and computer technology. Using integrated op-amp and the way of the combination of discrete component, using hysteresis compa

4、rator circuit to produce square wave signal, and make full use of the differential circuit to convert the circuit, so as to design a can transform a simple triangle wave, sine wave and square wave signal generator. Based on circuit analysis, to determine the parameters of the components, and by usin

5、g simulation software simulation circuit of the ideal output, overcomes the low frequency signal generator circuit design of technical problems, makes the design of the low frequency signal generator has simple structure, easy to implement. This design is the design of the signal generator, mainly b

6、y the comparator, integrator, differential amplifier, it can produce within the frequency range of 1 KHZ 10 KHZ square wave, triangle wave, sine wave. Key Words: square wave; Sine wave; Triangle wave. Signal generator 第1章 前言1.1绪论凡是产生测试信号的仪器，统称为信号源，也称为信号发生器，它用于产生被测电路所需特定参数的电测试信号。信号源可以根据输出波形的不同，划分为正弦波

7、信号发生器、矩形脉冲信号发生器、函数信号发生器和随机信号发生器等四大类。正弦信号是使用最广泛的测试信号。这是因为产生正弦信号的方法比较简单，而且用正弦信号测量比较方便。正弦信号源又可以根据工作频率范围的不同划分为若干种。信号发生器能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形。其电路中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），也可以是集成电路（如单片集成电路函数发生器ILC8038）。本设计主要由集成运算放大器与晶体管差分放大器组成的方波三角波正弦波函数发生器的设计方法。1.2 设计目的（1）掌握常用元器件的识别，测试和使用方法。（2）学会运用Muilt

8、isim仿真软件对所做出的理论设计进行仿真测试1.3 设计意义多功能信号发生器是现代测试领域内最为广泛的通用仪器之一，在研制测试,生产和维修各种电子原件，部件以及整机设备时，都需要有信号源由它产生不同频率不同波形的电压，电流信号并加到被测器件或设备上，用其他仪器观察，测量被测仪器的输出反应，以分析确定他们的性能参数，信号发生器是电子测量领域中最基本，应用最广泛的一类的电子仪器。它可以产生多种波形信号，广泛用于通讯，雷达，导航，领航等领域。第2章 信号发生器的设计原理2.1原理框图2.2信号发生器的原理图2.2.1矩形波发生电路及工作原理如下图所示，在接通电源的瞬间，设输出电压偏向于正饱和值，即

9、Vo=+Vz时，加到比较器同相端的电压为+FVz，而加于反相端的电压，由于电容器 C上的电压 Vc不能突变，只能由输出电压Vc 通过电阻Rf 按指数规律向 C充电来建立，充电电流为i+ 。显然，当加到反相端的电压 Vc略正于 +FVz时，输出电压便立即从正饱和值 (+Vz)迅速翻转到负饱和值(-Vz) ， 又通过 Rf对C 进行反向充电，充电电流为i- 。直到Vc 略负于-FVz 值时，输出状态在翻转回来。如此循环不已，形成一系列的矩形波输出。矩形波发生电路原理图：图2-1 矩形波发生电路2.2.2正弦波发生电路及工作原理图示为RC桥式正弦波振荡器。其中RC串、并联电路构成正反馈支路，同时兼作

10、选频网络，R3、R4、R5及二极管等元件构成负反馈和稳幅环节。调节电位器RW，可以改变负反馈深度，以满足振荡的振幅条件和改善波形。利用两个反向并联二极管D1、D2正向电阻的非线性特性来实现稳幅。D1、D2采用硅管（温度稳定性好），且要求特性匹配，才能保证输出波形正、负半周对称。R3的接入是为了削弱二极管非线性的影响，以改善波形失真。电路的振荡频率 ： （式2.2.1）起振的幅值条件： 调整反馈电阻R5，使电路起振，且波形失真最小。如不能起振，则说明负反馈太强，应适当加大Rf。如波形失真严重，则应适当减小Rf。改变选频网络的参数C或 R，即可调节振荡频率。矩形波发生电路：起振的幅值条件为： (式

11、2.2.2)图2-2正弦波发生电路3.2.3三角波发生电路及工作原理：图2-3中集成运放A1组成滞回比较器，A2组成积分电路。滞回比较器输出的矩形波加在积分电路的反向输入端，而积分电路输出的三角波又接到滞回比较器的同相输入端，控制滞回比较器输出的状态发生跳变，从而在A2的输出端得到周期性三角波。 第7页 共19页 图2-3三角波发生电路2.2.4锯齿波发生电路及工作原理：锯齿波发生器工作原理是利用以恒定速率对一个电容器充电，然后利用一个开关让电容快速放电，就可产生一个锯齿波。比较器属于信号处理的一种，他的作用是将输入信号的电平进行比较，然后把比较的结果输出。实验采用的迟滞比较器的特点是：单输入

12、增大及减少时，两种情况下的门限电压不相等，传输特性呈现出“滞回”曲线的形状。由相同输入迟滞比较机器，A1和充放电时间常数不等的积分器A2组成。当电源接通时，V01=-VZ,-VZ经R6向C充电，当VO升到VT+使VP1=VN1,比较器输出V01由VZ上跳到VZ，门限电压下跳至VT.V01=+VZ经R6和D,R5两支路向C反向充电，由于时间常数减小，V0迅速下降到负值，VO下降到门限电压VT-使VD1约等于VN1时，比较器输出V01又由+VZ下跳到-VZ，周而复始，产生震荡。输出电压表达式 （式2.2.2）图2-4 锯齿波发生电路第3章仿真电路分析本设计采用的是软件Mulitisim10.0来进

13、行的仿真，Mulitisim 的前身为EWB （Electronics Workbench）软件。它以界面形象直观、操作方便、分析功能强大、易学易用等突出优点，早在20世纪90年代初就在我国得到迅速推广，并作为电子类专业课程教学和实验的一种辅助手段。世纪初，21 EWB 5.0更新换代推出EWB6.0，并更名为Mulitisim 2001；2003年升级为Mulitisim7.0；2005年发布Mulitisim8.0时其功能已十分强大，能胜任电路分析、模拟电路、数字电路、高频电路、RF电路、电力电子及自动 控制原理等个方面的虚拟仿真，并提供多达18种基本分析方法。 首先按照信号发生器的设计原

14、理图在仿真软件中连接原理图，并连接原理图的过程中注意元件的参数设置，在Mulitisim10.0仿真软件中连接好原理图后，设置好参数，经过电气规则检测无误，然后用示波器检测输入端输出波形。3.1 矩形波波形矩形波波形仿真如图3-1-1所示，方波波形的频率1KHz, 峰峰值24V。图3-1-1 矩形波仿真图图3-1-2 矩形波波形3.2 三角波波形三角波波形仿真如图3-2-1所示，三角波波形的频率1KHz, 峰峰值6V。图3-2-1 三角波仿真图图3-2-2 三角波波形3.3 正弦波波形正弦波波形仿真如图3-3-1所示，正弦波波形的频率1.5KHz, 峰峰值1V。图3-3-1 正弦波仿真图图3-

15、3-2 正弦波波形3.4锯齿波波形：图3-4-1 锯齿波仿真图图3-4-2 第18页 共 19 页总结在这次的课程设计快要结束的时候，我才深深的感觉到自己学习上的不足，在这段时间，我依然学会了许多东西。让我了解到在模拟电子电路中，常常需要各种波形的信号，如正弦波，矩形波，三角波和锯齿波等，作为测试信号或控制信号。为了使所采集的信号能够用于测量，控制，驱动负载或送入计算机，常常将信号进行变号，如将电压变为电流，将电流变为电压，将电压变换频率与之成正比的脉冲。在此次实习中我学到了很多犹如怎么样用Muilisim仿真软件，虽然还不太熟练，但是却教会了我独立完成，让我独立思考。总之，在这两周当中，我深

16、深的感到了自己学习上的不足，以后，我要加倍努力学习专业知识，丰厚我的知识。参考文献（1）康华光.电子技术基础-模拟部分第五版.高等教育出版社 1998（2）谢自美.电子线路设计.实验.测试(第二版).华中科技大学出版社 2000 （3）电子电路大全(合定本).中国计量出版社 1991（4）童诗白 华成英主编电子技术基础模拟电子技术 P402-461页 高等教育出版社出版 2004年7月出版（非正弦信号产生电路）（5）陈晓文主编电子线路课程设计 P129-P133页（函数发生器的设计）电子工业出版社出版 2004年8月出版（6）张宪、何宇斌 主编电子电路制作指导 P151-161 化学工业出版社出版 2006年1月第一版 （振荡电路）致谢历时两周的模电设计已经告一