电子技术课程设计简易信号发生器

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1、目录一．设计题目-1-二．设计要求-1-三．题目分析-1-1．方波、三角波、正弦波发生器方案-1-1.1方案一原理框图-1-1.2方案二原理框图-1-1.3函数发生器的选择方案-2-2．各组成部分的工作原理-2-2.1方波发生电路的工作原理-2-2.2方波--三角波转换电路的工作原理-3-2.3三角波--正弦波转换电路的工作原理-4-四．整体构思-4-五．具体实现-5-1.Multisim11.0进行电路仿真-5-1.1输出方波电路的仿真-7-1.2方波—三角波电路的仿真-7-1.3方波—正弦波电路的仿真-8-1.4波形汇总

2、-8-2.AltiumDesignerSummer09画电路板-9-六．各部分定性说明以及定量计算-10-七．设计心得体会-11-九．参考文献-12--12-一．设计题目：信号发生器二．设计要求：可以产生正弦波、三角波和方波；输出频率和幅度可以在一定范围内连续可调；频率稳定度较高。设计完成后可以利用示波器测量出其输出频率的上限和下限，还可以进一步测出其输出电压的范围。三．题目分析：1．方波、三角波、正弦波发生器方案1.1方案一原理框图图1方波、三角波、正弦波、信号发生器的原理框图首先由555定时器组成的多谐振荡器产生方波，然

3、后由积分电路将方波转化为三角波，最后用低通滤波器将方波转化为正弦波，但这样的输出将造成负载的输出正弦波波形变形，因为负载的变动将拉动波形的崎变。1.2方案二原理框图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-12-图2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、积分电路共同组成的正弦波—方波—三角波函数发生器的设计方法，电路框图如上。先通过RC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波信号。但经过积分器电路产生的同步三角波

4、信号，存在难度。原因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改变，积分电路输出的三角波幅度同时改变。若要保持三角波幅度不变，需同时改变积分时间常数的大小。1.3函数发生器的选择方案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(如单片函数发生器模块8038)。为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术，本课题未采用单片函数发生器模块8

5、038。方案一的电路结构、思路简单，运行时性能稳定且能较好的符合设计要求，且成本低廉、调整方便，关于输出正弦波波形的变形，可以通过可变电阻的调节来调整。而方案二，关于三角波的缺陷，不是能很好的处理，且波形质量不太理想，且频率调节不如方案一简单方便。综上所述，我们选择方案一。2．各组成部分的工作原理-12-2.1方波发生电路的工作原理图3由555定时器组成的多谐振荡器利用555与外围元件构成多谐振荡器，来产生方波的原理。用555定时器组成的多谐振荡器如图3所示。接通电源后，电容C2被充电，当电容C2上端电压Vc升到2Vcc/3

6、时使555第3脚V0为低电平，同时555内放电三极管T导通，此时电容C2通过R2、Rp放电，Vc下降。当Vc下降到Vcc/3时，V0翻转为高电平。电容器C2放电所需的时间为tpL=(R2+Rp)C2ln2(3-1)当放电结束时，T截止，Vcc将通过R1、R2、Rp向电容器C2充电，Vc由Vcc/3上升到2Vcc/3所需的时间为tpH=(R1+R2+Rp)C2ln2=0.7(R1+R2+Rp)C2(3-2)当Vc上升到2Vcc/3时，电路又翻转为低电平。如此周而复始，于是，在电路的输出端就得到一个周期性的矩形波。其震荡频率为f

7、=1/（tpL+tpH）=1.43/(R1+2R2+2Rp)C2(3-3)2.2方波--三角波转换电路的工作原理-12-图4积分电路产生三角波RC积分电路是一种应用比较广泛的模拟信号运算电路。在自动控制系统中，常用积分电路作为调节环节。此外，RC积分电路还可以用于延时、定时以及各种波形的产生或变换。由555定时器组成的多谐振荡器输出的方波经C4耦合输出，如图4所示为RC积分电路，再经R与C积分，构成接近三角波。其基本原理是电容的充放电原理。2.3三角波--正弦波转换电路的工作原理图5三角波产生正弦波原理图原理：采用低通滤波的

8、方法将三角波变换为正弦波。四．整体构思：通过以上分析及方案的选择，设计如下电路图实现功能：-12-图6函数发生器总电路图总电路图的原理：555定时器接成多谐振荡器工作形式，C2为定时电容，C2的充电回路是R1→RP→R2→C2；C2的放电回路是C2→R2→RP→IC的7脚(放电管)。由于R