信号发生器实验报告(终).docx

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1、南昌大学实验报告学生姓名：王晟尧学号：6102215054专业班级：通信152班实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：信号发生器设计一、设计任务设计一信号发生器，能产生方波、三角波和正弦波并进行仿真。二、设计要求基本性能指标：(1)频率范围100Hz~1kHz；(2)输出电压：方波Up-p≤24V，三角波Up-p=6V，正弦波Up-p>1V。扩展性能指标：频率范围分段设置10Hz~100Hz,100Hz~1kHz，1kHz~10kHz；波形特性方波tr<30us（1kHz，最大输出时），三角波r△<2%，正弦波r～<5%。三、设计方案信号发生器设计方案有多种，图1是先产

2、生方波、三角波，再将三角波转换为正弦波的组成框图。图1信号发生器组成框图主要原理是：由迟滞比较器和积分器构成方波——三角波产生电路，三角波在经过差分放大器变换为正弦波。方波——三角波产生基本电路和差分放大器电路分别如图2和图4所示。图2所示，是由滞回比较器和积分器首尾相接形成的正反馈闭环系统，则比较器A1输出的方波经积分器A2积分可得到三角波，三角波又触发比较器自动翻转形成方波，这样即可构成三角波、方波发生器。其工作原理如图3所示。图2方波和三角波产生电路图3比较器传输特性和波形利用差分放大器的特点和传输特性，可以将频率较低的三角波变换为正弦波。其基本工作原理如图5所示。为了使输出波形

3、更接近正弦波，设计时需注意：差分放大器的传输特性曲线越对称、线性区越窄越好；三角波的幅值Vm应接近晶体管的截止电压值。图4三角波→正弦波变换电路图5三角波→正弦波变换关系在图4中，RP1调节三角波的幅度，RP2调整电路的对称性，并联电阻RE2用来减小差分放大器的线性区。C1、C2、C3为隔直电容，C4为滤波电容，以滤除谐波分量，改善输出波形。波形发生器的性能指标：①输出波形种类：基本波形为正弦波、方波和三角波。②频率范围：输出信号的频率范围一般分为若干波段，根据需要，可设置n个波段范围。③输出电压：一般指输出波形的峰-峰值Up-p。④波形特性：表征正弦波和三角波特性的参数是非线性失真系

4、数r～和r△；表征方波特性的参数是上升时间tr。四、电路仿真与分析1.电路图参数计算比较器A1与积分器A2的元件参数如下；由得：=，取。平衡电阻。而根据输出频率的表达式可以推算出C2、C6、C7,R4以及R15。而当实现频率波段的转换，R4及R15的取值不变。取平衡电阻R5=10KΩ。三角波—正弦波电路的参数选择原则是：隔直电容C1、C3、C4要取的比较大，因为输出频率很低，则取C1=C3=C4=470；滤波电容C5的取值一般视输出波形而定，若含高次谐波成分较多，则C6一般为几十皮法至0.1。R18=100Ω与R7=100Ω相并联，以减少差分放大器的线性区。2.三角波方波单元电路图设计

5、思路：依据输出三角波的峰—峰值就是比较器的门限宽度，即：，积分电路的输出地电压从上升到所需的时间是震荡周期的一半，即在时间内的变化量等于。同时可以得知，方波—三角波的频率为,并根据所需频率范围所需的各项设置要求，由此我们就可以算出元件大致参数。3.差分单元电路图差分放大器采用BJT单端输入—单端输出差分放大器。由于方波的幅度接近电源电压，所以取电源电压。差分放大器的静态工作点可通过观察传输特性曲线、调整RP7及电阻R13来确定。2.具体要求波形及参数要求输出电压：方波Up-p≤24V，三角波Up-p=6V，正弦波Up-p>1V。方波三角波正弦波22.6V5.19V8.72V各频率调节范

6、围表格：频率峰峰电压失真10~100Hz18.6Hz3.47V5.707%42.5Hz8.26V5.776%100Hz9.09V1.968%100~1KHz115Hz5.37V5.128%482Hz5.6V4.667%955Hz8.67V6.115%1K~10KHz1.42KHz2.13V4.135%以下为具体波形：（1）、1kHz~10kHz：（2）、100Hz~1kHz：（3）、10Hz~100Hz：五、心得总结通过这次课程设计，使我更加扎实掌握了有关电子技术方面的知识，他不仅给了我很多专业知识和专业技能上的提升，同时设计让我感触很深。通过这次课程设计，我掌握了常用元件的知识和测试

7、，熟悉了常用仪器、仪表，了解电路的连线方式以及如何提高电路的性能等等，掌握了电路参数的设计与思考。