模電課程設計——簡易函數(shù)信號發(fā)生器

1、模擬電子技術課程設計報告簡易函數(shù)信號發(fā)生器姓 名：李*，馬*班 級：*學 號：*日 期：2016.12.28 簡易信號發(fā)生器設計摘要：函數(shù)信號發(fā)生器是一種能能夠產生多種波形,如三角波、鋸齒波、矩形波（含方波）、正弦波的電路被稱為函數(shù)信號發(fā)生器。函數(shù)信號發(fā)生器在電路實驗和設備檢測中具有十分廣泛的用途?，F(xiàn)在我們通過對函數(shù)信號發(fā)生器的原理以及構成設計一個能變換出三角波、正弦波、方波的簡易發(fā)生器。我們通過對電路的分析，參數(shù)的確定選擇出一種最適合本課題的方案。在達到課題要求的前提下保證最經濟、最方便、最優(yōu)化的設計策略。按照設計的方案選擇具體的原件，焊接出具體的實物圖，并在實驗室對焊接好的實物圖進行調試，

2、觀察效果并與課題要求的性能指標作對比。最后分析出現(xiàn)誤差的原因以及影響因素。關鍵字：方案確定、參數(shù)計算、調試、誤差分析。一設計目的：設計構成正弦波、三角波、方波函數(shù)信號發(fā)生器二函數(shù)發(fā)生器總方案： 函數(shù)發(fā)生器的總方案 函數(shù)發(fā)生器一般是指能自動產生正弦波、三角波、方波及鋸齒波、階梯波等 電壓波形的電路或儀器。根據用途不同，有產生三種或多種波形的函數(shù)發(fā)生器， 使用的器件可以是分立器件 (如低頻信號函數(shù)發(fā)生器 S101 全部采用晶體管)，也可以采用集成電路(如單片函數(shù)發(fā)生器模塊 8038)。 為進一步掌握電路的基本理 論及實驗調試技術，本課題采用由集成運算放大器與RC振蕩電路的方式形成正弦波方波三角波函

3、數(shù)發(fā)生器的設計方法。 產生正弦波、方波、三角波的方案有多種，如首先產生正弦波，然后通過比較器，整形電路將正弦波變換成方波，再由積分電路將方波變成三角波；也可以首先產生三角波方波，再將三角波變成正弦波或將方波變成正弦波等等。本課題采用先產生正弦波方波三角波，再調整方波的占空比進而實現(xiàn)產生鋸齒波的電路設計方法， 本課題中函數(shù)發(fā)生器電路組成框圖如下所示：由比較器和積分器組成方波三角波產轉換電路，比較器輸出的方波經積分器得到三角波，三角波到鋸齒波的變換電路主要由調節(jié)占空比來完成。三. 設計任務與實驗原理實際任務：所選為題目2：函數(shù)信號發(fā)生器輸出正弦波、占空比可調的矩形波（含方波）、鋸齒波（含三角波）。

4、實驗原理：（一）RC振蕩電路正弦波發(fā)生電路（2） 滯回比較器正弦波矩形波轉換電路滯回比較器特性如圖，實驗中希望通過改變UT閾值改變比較器對于正弦波的運算過程，進而改變矩形波的占空比。因此我們在滯回比較器的接地端接入一個電壓可調電壓源，反饋支路加入了一個可調電阻的電位器，進而達到可調同名端電位的目的。實際電路圖設計如下：（3） 積分電路矩形波鋸齒波轉換電路積分電路定義輸出信號與輸入信號的積分成正比的電路，稱為積分電路。積分電路原理從圖中可以看出，Uo=Uc=(1/C)icdt,因Ui=UR+Uo,當t=to時，Uc=Oo.隨后C充電，由于RCTk,充電很慢，所以認為Ui=UR=Ric,即ic=U

5、i/R,故Uo=(1/c)icdt=(1/RC)icdt這就是輸出Uo正比于輸入Ui的積分（icdt）RC電路的積分條件：RCTk電路結構如圖J-1，積分電路可將矩形脈沖波轉換為鋸齒波或三角波，還可將鋸齒波轉換為拋物波。電路原理很簡單，都是基于電容的沖放電原理，這里就不詳細說了，這里要提的是電路的時間常數(shù)R*C，構成積分電路的條件是電路的時間常數(shù)必須要大于或等于10倍于輸入波形的寬度。 積分電路特點1:積分電路可以使輸入方波轉換成三角波或者斜波2:積分電路電阻串聯(lián)在主電路中，電容在干路中3：積分電路的時間常數(shù)t要大于或者等于10倍輸入脈沖寬度4：積分電路輸入和輸出成積分關系積分電路的

6、設計方法與步驟積分電路的設計可按以下幾個步驟進行：1 選擇電路形式積分電路的形式可以根據實際要求來確定。    若要進行兩個信號的求和積分運算，應選擇求和 積分電路。若只要求對某個信號進行一般的波形變換，可選用基本積分電路?；痉e分電路如圖1  所示：2確定時間常數(shù)=RC 的大小決定了積分速度的快慢。由于運算放大器的最大輸出電壓 Uomax為有限值（通 常 Uomax=±10V 左右），因此，若的值太小，則還未達到預定的積分時間 t 之前，運放已經飽和，輸出電壓波形會嚴重失真。所以的值必須滿足： 

7、;  當 ui為階躍信號時，的值必須滿足：因此，當輸入信號為正弦波時，的值不僅受運算放大器最大輸出電壓的限制，而且與輸入信號的頻率有關，對于一定幅度的正弦信號，頻率越低的值應該越大。 3選擇電路元件 1）當時間常數(shù)=RC 確定后，就可以選擇 R 和 C 的值，由于反相積分電路的輸入電阻Ri=R，因此往往希望 R 的值大一些。在 R 的值滿足輸入電阻要求的條件下，一般選擇較大的C 值，而且 C 的值不能大于 1F。 2）確定 RP RP 為靜態(tài)平衡電阻，用來補償偏置電流所產生的失調，一般取 RP=R。 3）確定 Rf 在實際電

8、路中，通常在積分電容的兩端并聯(lián)一個電阻 Rf。Rf 是積分漂移泄漏電阻，用來防止積分漂移所造成的飽和或截止現(xiàn)象。為了減小誤差要求 Rf 10R。 4選擇運算放大器 為了減小運放參數(shù)對積分電路輸出電壓的影響，應選擇：輸入失調參數(shù)（UIO、IIO、IB）小，開環(huán)增益（Auo）和增益帶寬積大，輸入電阻高的集成運算放大器。四.電路框圖：5. 單元電路的計算在習題中偶然見到改變UT的值，便設計了如是電路，通過疊加定理可算得V=U*Rp2/(R4+Rp2) (+/-) Uz*R4/(R4+Rp2)6. 問題及解決：實踐表明，一個電子裝置，即使按照設計的電路參數(shù)進行安裝往往也難于達到預期

9、效果。這是因為人們在設計時，不可能周全地考慮各種復雜的客觀問題，必須通過安裝后的測試和調整，來發(fā)現(xiàn)和糾正設計方案的不足。然后采取措施加以改進，使裝置達到預定的技術指標。因此調整電子電路的技能對從事電子技術及有關領域工作的人員來說，是不應缺少的。調試的常用儀器有：萬用表、示波器、信號發(fā)生器。1、調試前的檢查 在電子元器件安裝完畢后，通常不宜急于通電，要形成這種習慣，先要仔細檢查。其檢查內容包括：*檢查連線是否正確檢查的方法通常有兩種方法：（1）按照電路圖檢查安裝的線路。這種方法的特點是根據電路圖連線，按一定順序安裝好的線路，這樣比較容易查出哪里有錯誤。（2）按照實際線路來對照原理圖電路進行查線。

10、這是一種以元件為中心進行查線的方法。把每個元件引腳的連線一次查清，檢查每個去處在電路圖上是否存在，這種方法不但可以查出錯線和少線，還容易查出多線。為了防止出錯，對于已查過的線通常應在電路圖上做出標記，最好用指針式萬用表“歐姆1”擋，或數(shù)字萬用表“歐姆擋”的蜂鳴器來測量，可直接測量元、器件引腳，這樣可以同時發(fā)現(xiàn)接觸不良的地方。*檢查元器件的安裝情況檢查元器件引腳之間有無短路和接觸不良，尤其是電源和地腳，發(fā)光二極管“+”、“-”極不要接反。2 、調試方法與原則（1）通電觀察把經過準確測量的電源接入電路。觀察有無異?，F(xiàn)象，包括有無元件發(fā)熱，甚至冒煙有異味電源是否有短路現(xiàn)象等；如有此現(xiàn)象，應立即斷電源

11、，待排除故障后才能通電。（2）靜態(tài)調試交流和直流并存是電子電路工作的一個重要組成部分。一般情況下，直流為交流服務，直流是電路工作的基礎。因此，電子電路的調試有靜態(tài)和動態(tài)調試之分。靜態(tài)調試過程：如，通過靜態(tài)測試模擬電路的靜態(tài)工作點，數(shù)字電路和各輸入端和輸出端的高低電平值及邏輯關系等，可以及時發(fā)現(xiàn)已損壞的元器件，判斷電路工作情況，并及時調整電路參數(shù)，使電路工作狀態(tài)符合設計要求。（3）動態(tài)調試調試的方法是在電路的輸入端接入適當頻率和幅值的信號，并循著信號流向來檢測各有關點的波形，參數(shù)和性能指標。發(fā)現(xiàn)故障應采取各種方法來排除。通過調試，最后檢查功能塊和整機的各種指標是否滿足設計要求，如必要再進一步對電路參數(shù)提出合理的修正。七電路與實驗結果圖 八. 誤差分析：a. 測得輸出電流時接觸點之間的微小電阻造成的誤差; b. 電流表內阻串入回路造成的誤差;c. 測得紋波電壓時示波器造成的誤差;d. 示波器, 萬用表本身的準確度而造成的系統(tǒng)誤差;九實驗心得：實驗箱的接觸不良，示波器的故障都是磨練我們心智的一道道門檻，跨過去，就像從幽寂的冷夜投入曜陽的擁抱。課程設計中的“命