简易波形发生器设计报告

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1、电子信息工程学院硬件课程设计实验室课程设计报告题目：波形发生器设计年级：13级专业：电子信息工程学院学号：201321111126学生姓名：覃凤素指导教师：罗伟华2015年11月12日课程设计报告书波形发生器设计波形发生器亦称函数发生器，作为实验信号源，是现今各种电子电路实验设计应用中必不可少的仪器设备之一。波形发生器一般是指能自动产生方波、三角波、正弦波等电压波形的电路。产生方波、三角波、正弦波的方案有多种，如先产生正弦波，再通过运算电路将正弦波转化为方波，经过积分电路将其转化为三角波，或者是先产生方波-三角波，再将三角波变为正弦波。本课程所设计电路采用第二种方法，利用集成运

2、放构成的比较器和电容的充放电，实现集成运放的周期性翻转，从而在输出端产生一个方波。再经过积分电路产生三角波，最后通过正弦波转换电路形成正弦波。一、设计要求：（1）设计一套函数信号发生器，能自动产生方波、三角波、正弦波等电压波形；（2）输出信号的频率要求可调；（3）根据性能指标，计算元件参数，选好元件，设计电路并画出电路图；（4）在面包板上搭出电路，最后在电路板上焊出来；（5）测出静态工作点并记录；（6）给出分析过程、电路图和记录的波形。扩展部分：（1）产生一组锯齿波，频率范围为10Hz~100Hz，；（2）将方波—三角波发生器电路改成矩形波—锯齿波发生器，给出设计电路，并记录波

3、形。二、技术指标（1）频率范围：100Hz~1kHz,1kHz~10kHz；（2）输出电压：方波，三角波，正弦波；（3）波形特性：方波(1kHz，最大输出时)，三角波，正弦波y~<2%。三、选材：元器件：ua7412个，3DG1304个，电阻，电容，二极管仪器仪表：直流稳压电源，电烙铁，万用表和双踪示波器四、方案论证第12页共12页课程设计报告书方案一：用RC桥式正弦波振荡器产生正弦波，经过滞回比较器输出方波，方波在经过积分器得到三角波。方案二：用ICL8038函数发生器可以同时产生方波、三角波和正弦波。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。方案三：用滞回

4、比较器的开关作用和具有延时作用的RC反馈网络构成多谐振荡器，用积分电路将方波转换成三角波，用分立元件三极管、电容、电位器和电阻搭成差分放大器，三角波经过差分放大器可转换成正弦波。论证：方案一的特点是采用RC串并联网络作为选频和反馈网络，其震荡频率为，改变RC的值，可以得到不同频率的正弦波信号输出。为了让电压稳定，需采用稳幅措施。它的缺点是结构复杂且不好调试，不能很快地得到电路波形。方案二可以同时产生方波、三角波和正弦波，它的信号发生器电路简单、调整方便。方案三介于方案一和方案二之间，它的设计电路比方案一简单但比方案二复杂，电路引起的失真也介于两者之间。虽然比较之下方案二最是简单

5、和易于实现所要的波形，但考虑到此次课程设计的意义在于使我们能更好地将所学实践起来，我们所采取的电路是方案三，既对同学的能力能有所体现，电路实验本身也是有些难度的。以下是方案三函数发生器的组成框图：正弦波方波三角波差分放大器比较器积分器1.方波发生电路因为方波电压只有两种状态，不是高电平就是低电平。所以电压比较器是它的重要组成部分。它由反向输入的滞回比较器和RC电路组成。RC回路既作为延迟环节，又作为反馈网络，通过RC充、放电实现使输出状态自动地相互转换。如图所示的方波发生电路，以Ua741构成滞回比较器，有当>0时，A1输出为正；当<0时，A1输出为负。第12页共12页课程设计

6、报告书2.方波—三角波发生电路：三角波电路波形可以通过积分电路实现，把方波电压作为积分电路的输入，在积分运算电路的输出就得到了三角波。在方波-三角波发生电路中，以A2（ua741）作为反向积分器，当A1输出的Vo1为正时，积分运算电路的输出电压Vo2将线性下降，当A1输出的Vo1为负时，Vo2将线性上升.利用叠加定理可得：积分器的输出为时，时，第12页共12页课程设计报告书3.三角波—正弦波发生电路由比较器和积分器组成方波—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主要由差分放大器来完成。差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强等优

7、点。特别是作为直流放大器时，可以有效地抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性。第12页共12页课程设计报告书 4.总的电路图第12页共12页课程设计报告书五、参数计算方波-三角波的频率：三角波的幅度：方波—三角波的频率：取=10KΩ，=20KΩ，=47KΩ。平衡电阻≈10KΩ。当100Hz<=f<=1kHz时，取=0.1uF，=5.1KΩ，=100KΩ。当1kHz<=f<=10kHz时，=0.01uF。三角波—正弦波的参数选择原