方波三角波正弦波函数发生器

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1、课程设计任务书学生姓名: 专业班级: 指引教师: 工作单位： 题 目：方波-三角波正弦波函数发生器初始条件:具有模拟电子电路的理论知识;具有模拟电路基本电路的设计能力;具有模拟电路的基本调试手段;自选有关电子器件；可以使用实验室仪器调试。规定完毕的重要任务:（涉及课程设计工作量及其技术规定,以及阐明书撰写等具体规定)1、频率范畴三段：110Hz,0 Hz1Hz，1 KHz10 KHz;2、正弦波Uopp3V,三角波pp5,方波op14;3、幅度持续可调，线性失真小;4、安装调试并完毕符合学校规定的设计阐明书时间安排：一周，其中3天硬件设计,天硬件调试指引教师签名: 年 月 日系主任（或责任教师

2、)签名： 年 月 日目 录1.概论.1 1.1.12.方案设计与论证.3 2.1.33.单元电路设计.9 3.1方波发生电路的工作原理.9 3.2三角波正弦波电路的工作原理.1 .3电路参数选择及计算.6 3.4.正负1V直流稳压电源的设计.7 5 总电路图.4电路仿真.1 4.1 方波三角波发生电路.11 4.2三角波正弦波发生电路.15实物制作.2 51 焊接原理.2 .2 焊接工具及材料. 53焊接措施及环节.13 5.4 电路板实物图.6性能参数.7.数据分析.168.实验总结.219参照书.220附录.23附录1：原件清单.22附录2:原理图.2附录3：本科生课程设计成绩测定表.24

3、1.概论 在人们结识自然、改造自然的过程中,常常需要对多种各样的电子信号进行测量,因而如何根据被测量电子信号的不同特性和测量规定,灵活、迅速的选用不同特性的信号源成了现代测量技术值得进一步研究的课题。信号源重要给被测电路提供所需要的已知信号多种波形,然后用其他仪表测量感爱好的参数。可见信号源在多种实验应测试解决中,它不是测量仪器,而是根据使用者的规定,作为鼓励源,仿真多种测试、信号,提供应被测电路,以满足测量或多种实际需要。波形发生器就是信号源的一种,可以给被测电路提供所需要的波形。老式的波形发生器多采用模拟电子技术，由分立元件或模拟集成电路构成，其电路构造复杂,不能根据实际需要灵活扩展。随着

4、微电子技术的发展,运用单片机技术，通过巧妙的软件设计和简易的硬件电路，产生数字式的正弦波、方波、三角波、锯齿等幅值可调的信号。与既有各类型波形发生器比较而言,产生的数字信号干扰小，输出稳定，可靠性高,特别在人们结识自然、改造自然的过程中,常常需要对多种各样的电子信号进行测量,因而如何根据被测量电子信号的不同特性和测量规定，灵活、迅速的选用不同特性的信号源成了现代测量技术值得进一步研究的课题。信号源重要给被测电路提供所需的已知信号（多种波形),然后用其他仪表测量感爱好的参数。可见信号源在多种实验应用和实验测试解决中，它不是测量仪器,而是根据使用者的规定,作为鼓励源,仿真多种测试信号,提供应被测电

5、路,以满足测量或多种实际需要。波形发生器就是信号源的一种，可以给被测电路提供所需要的波形。老式的波形发生器多采用模拟电子技术，由分立元件或模拟集成电路构成，其电路构造复杂，不能根据实际需要灵活扩展。随着微电子技术的发展,运用单片机技术2.方案设计与论证2.信号产生电路方案一 正弦波 方波 三角波积分电路电压比较器RC正弦波振荡电路 图1- 正弦波、方波、三角波信号发生器的原理框图RC正弦波振荡电路、电压比较器、积分电路共同构成的正弦波方波三角波函数发生器的设计措施,电路框图如图-。先通过C正弦波振荡电路产生正弦波，再通过电压比较器产生方波,最后通过积分电路形成三角波。此电路具有良好的正弦波和方

6、波信号。但通过积分器电路产生的同步三角波信号，存在难度。因素是积分器电路的积分时间常数是不变的，而随着方波信号频率的变化,积分电路输出的三角波幅度同步变化。若要保持三角波幅度不变,需同步变化积分时间常数的大小。方案二本方案采用由集成运算放大器与晶体管差分放大器共同构成的方波三角波正弦波函数发生器的设计措施。先产生方波三角波,再将三角波变换成正弦波的电路设计措施，由比较器和积分器构成方波三角波产生电路，比较器输出的方波经积分器得到三角波，三角波到正弦波的变换电路重要由差分放大器来完毕。差分放大器具有工作点稳定,输入阻抗高,抗干扰能力较强等长处。特别是作为直流放大器时，可以有效地克制零点漂移，因此

7、可将频率很低的三角波变换成正弦波。波形变换的原理是运用差分放大器传播特性曲线的非线性。 此措施已用,但差分很难调实际和仿真有较大差别;因此舍去。方案三此电路构造、思路简朴,运营时性能稳定且能较好的符合设计规定，且成本低廉、调节以便,有关输出正弦波波形的变形，可以通过可变电阻的调节来调节。但RC滤波性能不太好3.单元电路设计由于考虑成本，方案实现简朴,电路性能等问题用方案三。3.方波发生电路的工作原理图3.1.1工作原理如下：若a点断开，运算放大器A1与R1、R及、RP1构成电压比较器，为加速电容，可加速比较器的翻转。由图.2分析可知比较器有两个门限电压运放2与R4、R2、C2及R5构成反相积分

8、器，其输入信号为方波Uo1时,则输出积分器的电压为当Uo=+VC时当Uo1=-VEE时可见积分器输入方波时，输出是一种上升速率与下降速率相等的三角波,其波形如图12所示。图31.a点闭合，即比较器与积分器首尾相连，形成闭环电路，则自动产生方波三角波。三角波的幅度为 方波-三角波的频率为由上分析可知: 位器RP2在调节方波-三角波的输出频率时,不会影响输出波形的幅度。方波的输出幅度应等于电源电压。三角波的输出幅度应不超过电源电压。电位器RP1可实现幅度上午微调,但会影响波形的频率。由于因此取R3=10k，则R3R130 k，取R=0k, R1为7 k的电位器。取平衡电阻R1=R2（3+P1）1k

9、。由于当0Hzf00Hz时,取C2=1F,则R4+R2=（775）k,取.1，RP2为00 k电位器。当Hz10z，取C2=1以实现频率波段的转换,4、P的值不变。取平衡电阻5=0 k。三角波正弦波变换电路的参数选择原则是:隔直电容C3、C4、C5要获得大，由于输出频率较低，取=C5=47F,滤波电容6一般为几十皮法至0.1F。E2=10与R4=100,相并联，以减少差分放大器的线性区。差分 放大器的静态工作点可通过观测传播特性曲线,调节RP4及电阻R*拟定。3.2三角波正弦波的变换 三角波-正弦波的变换电路重要由C二阶低通有源滤波器来完毕。根据三角波 图3.2的傅里叶变换展开式得知,三角波是

10、由基波，三次谐波以及所有奇多次谐波等叠加而成的,其中三次谐波的幅值大概只有基波幅值的九分之一甚至更小，并且选频网络所选出的基波本来就会衰减到本来三角波幅值的圆周率/倍。于是，二阶无源RC低通选频网络,(大概信号频率没增大3倍，失真就会浮现)。此外，为了得到1H甚至更低的频率的信号,以及0KZ甚至更高频率的信号，需补增3-10HZ及10-3KHZ的滤波网络。最后,电位器便能实现幅度持续可调节,但由于时间限制只做了二阶低通滤波器实验证明可滤0hz到几khz的波形较好。但因选的R是滤0z的波形，因此到几的时候幅值很小因此可以用几种C滤波器使电路性能更好。 经讨论,为使输出波形更接近正弦波，由图可见规

11、定。 33正负2V直流稳压电源的设计 图3.3实际考虑到运放轨到轨用正负十二伏,但实测出来九伏电压更能满足实验规定。.电路仿真4.1 方波三角波发生电路4.2三角波正弦波发生电路图. 图.1.24. 三角波正弦波发生电路 图4.2. 图.2.2实际波形 图.1图52图.3 图5.4 图. 图5. 图5.76数据分析.1方波测试成果:输出电压13.6v;频率2.3hz-0可调；6.2三角波 测试成果:输出电压v,可调2.57v，频率可调;和方波同样。6.2正弦波测试成果:输出电压500mv-3.3v，频率和方波同样。.2电源测试成果：输出+12.4，-11.8v。（实际用9左右）。7实验总结这个

12、电路的特点是频率可调,。局限性之处在于导线过长,分立元件太多。这次遇到的问题重要是在设计过程没有考虑到的方面较多,在调试时才发现诸多问题。例如原理问题。焊接时还发现了实物制作的基本功不是很牢。焊出来的引脚不是特别美观。我发现一事实上要在电路设计中，应当仔细认证，从中我们可以学到诸多东西,可以提高自己发现问题解决问题的能力,使自己的动手能力有一定的提高。浮现故障时要积极面对，在检查线路时一定要有耐心,不要由于麻烦就放弃。碰见错误要一步一步的按照原理图来，先一步一步的测试，然后整体测试。不要没顺序没条理，这里测一下那里测一下,最后又什么都没查出来，那样既挥霍了时间又挥霍了精力。在设计时方案的选择很

13、重要，要注意分析也许会遇到的问题。这次的制作其实走了某些弯路。中间过程中更改了一次方案，也花了不少时间。其实我们需要的是冷静的头脑。这个设计其实还可以有诸多改善的地方,例如布线时将导线布粗布短某些。可以将元件的布局改为更合理某些。并且尽量少在输入输出线上串联器件。这些都可以提高性能。8.参照书 谢自美.电子线路设计实验测试. 湖北:华中科技大学出版社, 2康华光.模拟电子技术基本. 北京：高等教育出版社，4铃木雅臣. 晶体电路设计路设计.北京:科学出版社,4刘岚 电路分析基本 北京：科学出版社， 5吴友宇模拟电子技术基本北京：清华大学出版社,本科生课程设计成绩评估表姓 名 性 别 专业、班级 课程设计题目: 方波-三角波-正弦波函数发生器课程设计答辩或质疑记录：成绩评估根据:最后评估成绩（以优、良、中、及格、不及格评估） 指引教师签字： 年 月 日