电子技术基础课程设计报告-3

电子技术基础课程设计报告设计题目：函数信号放大器专业班级：计算机科学与技术本科班学号：姓名：指导老师：设计时间：2012年6月12号目的及任务要求1、设计任务：设计制造能产生方波、三角波、正弦波的波形发生 器2、设计要求：频率在100Hz-KHz，1KHz-10KHz且连续可调输出电压：方波VP-P≦12V,三角波VP-P=6V,正弦波VP-P=1V；调试设计的电路，使电路产生振荡输出，当输出波形稳定且不失真时，测量输出电压的频率和幅值，检验该电路是否满足设计指标。若不满足，则改变电路参数值。方案设计及其论证函数发生器能自动产生正弦波、三角波、方波等电压波形。其电路中使用的器件可以是分立器件，也可以是集成电路。而这里主要方案有集成运算放大器与晶体管差分放大器组成的正弦波、方波、三角波函数发生器和利用ICL8038集成块构成的函数信号发生器的设计方法。方案一、利用集成块LM741有积分器和比较器同时产生方波、三角波，其中比较器起电子开关的作用，将恒定的正负极性的电位交替的反馈积分器去积分而得到三角波。该电路的优点有：线性良好，稳定性好。频率易调，在几个数量级的频带范围内，可以方便的连续的改变频率，而且频率改变时，幅度恒定不变。三角波和方波在半周期内是时间的线性函数，易于变换其他波形。电路原理框图反向积分器滞回比较器三角波产生方波产生RC振荡电路 反向积分器滞回比较器三角波产生方波产生RC振荡电路 方波-三角波发生电路组成框方案二8051集成块，其内部框图如图1所示。它由恒流源I1、I2，电压比较器A和B,触发器，缓冲器和三角波变正弦波电路等组成UCCUEE图1外接电容C由两个恒流源充电放电，电压比较器A、B的阀值分别为电源电压（UCC+UEE）的2/3和1/3.恒流源Ι1、Ι2的大小可通过外接电阻调节，但必须Ι2>Ι1。当触发器的输出为低电平时，恒流源Ι2断开，恒流源Ι1给C充电，它的两端电压UC随时间线性上升，当UC达到电源电压的2/3时，电压比较器A的输出电压发生跳变，使触发器输出由低电平变为高电平。恒流源Ι2接通，由于Ι2>Ι1（Ι2=2Ι1），恒流源Ι2将电流2Ι1加到C上反充电，相当于C由一个净电流Ι放电，C两端的电压UC又转为直线下降。当它下降到电源电压的1/3时，电压比较器B的输出电压发生跳变，使触发器的输出由高电平跳变为原来的低电平，恒流源Ι2断开，Ι1再给C充电，……如此周而复始，产生振荡。若调整电路，使Ι2=2Ι1，则触发器输出为方波，经反向缓冲器由管脚⑨输出方波信号。C上的电压UC，上升与下降时间相等，为三角波，经电压跟随器从管脚③输出三角波信号。将三角波变成正弦波是经过一个非线性的变换网络（正弦波变换器）而得以实现，在这个非线性网络中，当三角波电位向两端顶点摆动时，网络提供的交流通路阻抗会减小，这样就使三角波的两端变为平滑的正弦波，从管脚②输出。方案论证：8051集成块，电源电压范围宽、稳定度高、精度高、易于用等优点，外埠只需接入很少的原件即可工作，可同时产生方波、三角波和正弦波，其函数波形的频率受内部或外电压控制，当调节外部电路参数时，还可以获得占空比可调的矩形波和锯齿波。所以我选择方案二。三、单元电路设计与参数计算函数发生器原理框图根据内部电路和外接电阻可以推导出占空比的表达式为故RB<2RA② 电路振荡频率为f=1/T=Ι1（1-Ι1/Ι2）/VHC，其中VH是窗口比较器上下线电压的差值，2/3VCC-1/3VCC=1/3VCC，电路设计时通常采取Ι2=2Ι1。因此电路振荡频率可转换为f=1/T=Ι1（1-Ι1/Ι2）/（1/3）VCCC=3Ι1/2VCCC,恒流源I的大小通常可由外部控制，从脚外加电位器调节电流大小，以改变电路振荡频率。总原理图及元器件清单1、总原理图函数信号发生器元器件清单名称型号主要参数数量集成块80511电阻RARB4.7K2RLR1R210K3R320K1电位器RW11K1RW210K1RW3RW4100K2电容C1C0.1u2仿真过程与仿真结果仿真过程电路如下仿真结果如下性能测试与分析此函数信号发生器能产生稳定的正弦波、三角波和方波，波形的频率和幅度都可以调节，且频率和幅度可调节范围大，频率可调节范围为100-1KHz。正弦波的失真度小，三角波的非线性很小，方波的占空比可以自己调节。此外，函数信号发生器的输出波形受到的干扰很小，波形非常稳定。以上设计的函数信号发生器需要进一步完善，在做仿真实验的时候，很多元器件都找不到，这也是缺少经验的问题吧，在以后的学习中，会有更多的机会接触到这一类的设计，随着学到知识的积累程度，我想会越做越好的。结论与心得通过这次对波形发生器的设计，让我更加了解了一些设计电路的程序，也让我了解了关于波形发生器的原理与设计理念，并且对电子制作有了一定的认识，让我