模擬電子電路課程設(shè)計報告-正弦波-三角波-方波函數(shù)發(fā)生器

-.z.課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生**：專業(yè)班級：指導(dǎo)教師：工作單位：題目：正弦波－三角波－方波函數(shù)發(fā)生器初始條件： 具備模擬電子電路的理論知識；具備模擬電路基本電路的設(shè)計能力；具備模擬電路的基本調(diào)試手段；自選相關(guān)電子器件；可以使用實驗室儀器調(diào)試。要求完成的主要任務(wù)：（包括課程設(shè)計工作量及其技術(shù)要求，以及說明書撰寫等具體要求）1、頻率*圍三段：10～100Hz，100Hz～1KHz，1KHz～10KHz；2、正弦波Uopp≈3V，三角波Uopp≈5V，方波Uopp≈14V；3、幅度連續(xù)可調(diào)，線性失真??；4、安裝調(diào)試并完成符合學(xué)校要求的設(shè)計說明書時間安排：一周，其中3天硬件設(shè)計，2天硬件調(diào)試指導(dǎo)教師簽名：年月日系主任（或責(zé)任教師）簽名：年月日目錄1.綜述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11.1信號發(fā)生器概論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11.2Multisim簡介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21.3集成運放lm324簡介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32.方案設(shè)計與論證．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42.1方案一．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42.2方案二．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42.3方案三．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．53.單元電路設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．63.1正弦波發(fā)生電路的工作原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．63.2正弦波變換成方波的工作原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．83.3方波變換成三角波的工作原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．93.4正負(fù)12V直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．104.電路仿真．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．124.1總波形發(fā)生電路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．124.2正弦波仿真．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．134.3方波仿真．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．144.2三角波仿真．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．145.實物制作與調(diào)試．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．155.1焊接過程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．155.2實物圖．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．155.3調(diào)試波形．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．186.數(shù)據(jù)記錄．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．197.課設(shè)總結(jié)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．208.參考書目．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．219.附錄．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22本科生課程設(shè)計成績評定表．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24-.z.綜述1.1信號發(fā)生器概論在人們認(rèn)識自然、改造自然的過程中，經(jīng)常需要對各種各樣的電子信號進(jìn)行測量，因而如何根據(jù)被測量電子信號的不同特征和測量要求，靈活、快速的選用不同特征的信號源成了現(xiàn)代測量技術(shù)值得深入研究的課題。信號源主要給被測電路提供所需要的已知信號(各種波形)，然后用其它儀表測量感興趣的參數(shù)?？梢娦盘栐丛诟鞣N實驗應(yīng)用和實驗測試處理中，它不是測量儀器，而是根據(jù)使用者的要求，作為激勵源，仿真各種測試信號，提供給被測電路，以滿足測量或各種實際需要。波形發(fā)生器就是信號源的一種，能夠給被測電路提供所需要的波形。傳統(tǒng)的波形發(fā)生器多采用模擬電子技術(shù)，由分立元件或模擬集成電路構(gòu)成，其電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不能根據(jù)實際需要靈活擴(kuò)展。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，運用單片機技術(shù)，通過巧妙的軟件設(shè)計和簡易的硬件電路，產(chǎn)生數(shù)字式的正弦波、方波、三角波、鋸齒等幅值可調(diào)的信號。與現(xiàn)有各類型波形發(fā)生器比較而言，產(chǎn)生的數(shù)字信號干擾小，輸出穩(wěn)定，可靠性高，特別是操作簡單方便。根據(jù)用途不同，有產(chǎn)生三種或多種波形的波形發(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)。信號發(fā)生器又稱信號源或振蕩器，在生產(chǎn)實踐和科技領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。各種波形曲線均可以用三角函數(shù)方程式來表示。能夠產(chǎn)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。它用于產(chǎn)生被測電路所需特定參數(shù)的電測試信號。在測試、研究或調(diào)整電子電路及設(shè)備時，為測定電路的一些電參量，如測量頻率響應(yīng)、噪聲系數(shù)，為電壓表定度等，都要求提供符合所定技術(shù)條件的電信號，以模擬在實際工作中使用的待測設(shè)備的激勵信號。當(dāng)要求進(jìn)行系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性測量時，需使用振幅、頻率已知的正弦信號源。當(dāng)測試系統(tǒng)的瞬態(tài)特性時，又需使用前沿時間、脈沖寬度和重復(fù)周期已知的矩形脈沖源。并且要求信號源輸出信號的參數(shù)，如頻率、波形、輸出電壓或功率等，能在一定*圍內(nèi)進(jìn)行精確調(diào)整，有很好的穩(wěn)定性，有輸出指示。信號源可以根據(jù)輸出波形的不同，劃分為正弦波信號發(fā)生器、矩形脈沖信號發(fā)生器、函數(shù)信號發(fā)生器和隨機信號發(fā)生器等四大類。正弦信號是使用最廣泛的測試信號?，F(xiàn)在,我們通過對函數(shù)信號發(fā)生器的原理以及構(gòu)成設(shè)計一個能變換出正弦波、方波、三角波的簡易發(fā)生器。眾所周知，制作函數(shù)發(fā)生器的電路有很多種。本次設(shè)計先通過RC正弦波振蕩電路產(chǎn)生正弦波，這是一種頻率可調(diào)的移相式正弦波發(fā)生器電路，其頻率穩(wěn)定一般為實驗所確定，然后可以通過改變電容值來改變再通過電壓比較器產(chǎn)生方波，最后通過積分電路形成三角波。此電路具有良好的正弦波和方波信號。它的制作成本不高，路簡單，使用方便，有效的節(jié)省了人力，物力資源。信號發(fā)生器是電子測量領(lǐng)域中最基本、應(yīng)用最廣泛的一類電子儀器。該函數(shù)發(fā)生器要求能輸出頻率*圍可調(diào)的正弦波、方波和三角波，能夠很好的實現(xiàn)本次試驗的目的,將一些線性和非線性的元件與集成運放組合,輸出性能良好的波形.由正弦波、方波或三角波的發(fā)生器產(chǎn)生相應(yīng)的信號，通過相互轉(zhuǎn)換實現(xiàn)多種波形的輸出。正弦波可以由RC正弦波振蕩電路產(chǎn)生，之后通過過零比較器可產(chǎn)生方波，再積分可得三角波。通過調(diào)節(jié)RC振蕩電路中的振蕩電阻來實現(xiàn)頻率可調(diào)。通過調(diào)節(jié)比例運算電路的反饋電阻來實現(xiàn)幅度可調(diào)，最終做成要求的函數(shù)發(fā)生器。1.2Multisim簡介Multisim是美國國家儀器（NI）**推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。1.2.1multisim10概述:通過直觀的電路圖捕捉環(huán)境,輕松設(shè)計電路。通過交互式SPICE仿真,迅速了解電路行為。借助高級電路分析,理解基本設(shè)計特征。通過一個工具鏈,無縫地集成電路設(shè)計和虛擬測試。通過改進(jìn)、整合設(shè)計流程,減少建模錯誤并縮短上市時間。1.2.2直觀的捕捉和功能強大的仿真：NIMultisim軟件結(jié)合了直觀的捕捉和功能強大的仿真，能夠快速、輕松、高效地對電路進(jìn)行設(shè)計和驗證。憑借NIMultisim，可以立即創(chuàng)建具有完整組件庫的電路圖，并利用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SPICE模擬器模仿電路行為。借助專業(yè)的高級SPICE分析和虛擬儀器，能在設(shè)計流程中提早對電路設(shè)計進(jìn)行的迅速驗證，從而縮短建模循環(huán)。與NILabVIEW和SignalE*press軟件的集成，完善了具有強大技術(shù)的設(shè)計流程，從而能夠比較具有模擬數(shù)據(jù)的實現(xiàn)建模測量。NIMultisim軟件是一個專門用于電子電路仿真與設(shè)計的EDA工具軟件。NIMultisim計算機仿真與虛擬儀器技術(shù)可以很好地解決理論教學(xué)與實際動手實驗相脫節(jié)的這一問題。學(xué)員可以很方便地把剛剛學(xué)到的理論知識用計算機仿真真實的再現(xiàn)出來，并且可以用虛擬儀器技術(shù)創(chuàng)造出真正屬于自己的儀表。1.3集成運放lm324簡介LM324系列器件帶有差動輸入的四運算放大器。與單電源應(yīng)用場合的標(biāo)準(zhǔn)運算放大器相比，它們有一些顯著優(yōu)點。該四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的電源下，靜態(tài)電流為MC1741的靜態(tài)電流的五分之一。共模輸入*圍包括負(fù)電源，因而消除了在許多應(yīng)用場合中采用外部偏置元件的必要性。每一組運算放大器可用圖1所示的符號來表示，它有5個引出腳，其中“+”、“-”為兩個信號輸入端，“V+”、“V-”為正、負(fù)電源端，“Vo”為輸出端。兩個信號輸入端中，Vi-（-）為反相輸入端，表示運放輸出端Vo的信號與該輸入端的位相反；Vi+（+）為同相輸入端，表示運放輸出端Vo的信號與該輸入端的相位相同。圖1.3lm324引腳連接圖LM324系列由四個獨立的，高增益，內(nèi)部頻率補償運算放大器，其中專為從單電源供電的電壓*圍經(jīng)營。從分裂電源的操作也有可能和低電源電流消耗是獨立的電源電壓的幅度。應(yīng)用領(lǐng)域包括傳感器放大器，直流增益模塊和所有傳統(tǒng)的運算放大器可以更容易地在單電源系統(tǒng)中實現(xiàn)的電路。例如，可直接操作的LM324系列，這是用來在數(shù)字系統(tǒng)中，輕松地將提供所需的接口電路，而無需額外的±15V電源標(biāo)準(zhǔn)的5V電源電壓。關(guān)鍵詞：正弦波方波三角波函數(shù)信號發(fā)生器multisim2.方案設(shè)計與論證2.1方案一圖2.1方案一本方案先產(chǎn)生方波—三角波，再將三角波變換成正弦波的電路設(shè)計方法，電路框圖如圖2.1。用遲滯比較器與反相積分器首尾相串聯(lián)構(gòu)成方波-三角波產(chǎn)生電路，然后，采用差分放大器，作為三角波—正弦波變換電路利用差分對管的飽和與截止特性進(jìn)行變換，差分放大器具有工作點穩(wěn)定，輸入阻抗高，抗干擾能力較強等優(yōu)點。特別是作為直流放大器時，可以有效地抑制零點漂移，因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波。波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性曲線的非線性。此電路的輸出頻率就是方波-三角波產(chǎn)生電路的頻率，將正弦波用比較器進(jìn)行比較產(chǎn)生方波，調(diào)節(jié)比較電位，使得方波的占空比可以改變。但在實際操作中難以調(diào)試出正弦波，原因是差分電路難以達(dá)到絕對的對稱。故未采用此方案。2.2方案二圖2.2方案二本方案中正弦波與三角波的產(chǎn)生與方案二相同，用遲滯比較器與反相積分器首尾相串聯(lián)構(gòu)成方波-三角波產(chǎn)生電路，但三角波到正弦波的變換電路采用的是有源RC二階低通選頻電路，電路框圖如圖2.2。此電路結(jié)構(gòu)、思路簡單，運行時性能穩(wěn)定且能較好的符合設(shè)計要求，但是由于有源RC二階低通濾波電路中的電容是與輸出端相接，相當(dāng)于形成一正反饋，若正反饋過大，可能引起濾波器自激，故未予采用。2.3方案三正弦波方波三角波積分電路過零比較器RC正弦波振蕩電路積分電路過零比較器RC正弦波振蕩電路圖2.3方案三RC正弦波振蕩電路、電壓比較器、積分電路共同組成的正弦波—方波—三角波函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計方法，電路框圖如圖2.3。先通過RC正弦波振蕩電路產(chǎn)生正弦波，再通過電壓比較器產(chǎn)生方波，最后通過積分電路形成三角波。此電路具有良好的正弦波和方波信號。正弦波振蕩電路是一種自己振蕩電路，其實質(zhì)是放大器引正反饋的結(jié)果。由放大電路、正反饋網(wǎng)絡(luò)和選頻網(wǎng)絡(luò)組成。它沒有輸入信號，而是通過電路中的噪聲經(jīng)過選頻產(chǎn)生。該方案思路清晰，產(chǎn)品易制作，本次實驗課設(shè)我們采取該方案。3.單元電路設(shè)計3.1正弦波發(fā)生電路的工作原理3.1.1產(chǎn)生正弦振蕩的條件:正弦波產(chǎn)生電路的目的就是使電路產(chǎn)生一定頻率和幅度的正弦波，我們一般在放大電路中引入正反饋，并創(chuàng)造條件，使其產(chǎn)生穩(wěn)定可靠的振蕩。正弦波產(chǎn)生電路的基本結(jié)構(gòu)是：引入正反饋的反饋網(wǎng)絡(luò)和放大電路。其中：接入正反饋是產(chǎn)生振蕩的首要條件，它又被稱為相位條件；產(chǎn)生振蕩必須滿足幅度條件；要保證輸出波形為單一頻率的正弦波，必須具有選頻特性；同時它還應(yīng)具有穩(wěn)幅特性。因此，正弦波產(chǎn)生電路一般包括：放大電路；反饋網(wǎng)絡(luò)；選頻網(wǎng)絡(luò)；穩(wěn)幅電路個部分。3.1.2正弦波振蕩電路的組成判斷及分類：(1)放大電路：保證電路能夠有從起振到動態(tài)平衡的過程，電路獲得一定幅值的輸出值，實現(xiàn)自由控制。(2)選頻網(wǎng)絡(luò)：確定電路的振蕩頻率，是電路產(chǎn)生單一頻率的振蕩，即保證電路產(chǎn)生正弦波振蕩。(3)正反饋網(wǎng)絡(luò)：引入正反饋，使放大電路的輸入信號等于其反饋信號。穩(wěn)幅環(huán)節(jié)：也就是非線性環(huán)節(jié)，作用是輸出信號幅值穩(wěn)定。3.1.3判斷電路是否振蕩的方法：(1)是否滿足相位條件，即電路是否正反饋，只有滿足相位條件才可產(chǎn)生振蕩。(2)放大電路的結(jié)構(gòu)是否合理，有無放大能力，靜態(tài)工作是否合適；(3)是否滿足幅度條件。3.1.3正弦波振蕩電路檢驗：(1)則不可能振蕩；(2)振蕩，但輸出波形明顯失真；(3)產(chǎn)生振蕩。振蕩穩(wěn)定后。此種情況起振容易，振蕩穩(wěn)定，輸出波形的失真小。3.1.3分類：按選頻網(wǎng)絡(luò)的元件類型，把正先振蕩電路分為：RC正弦波振蕩電路；LC正弦波振蕩電路；石英晶體正弦波振蕩電路。3.1.4RC正弦波振蕩電路：常見的RC正弦波振蕩電路是RC串并聯(lián)式正弦波振蕩電路，它又被稱為文氏橋正弦波振蕩電路。串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)在此作為選頻和反饋網(wǎng)絡(luò)。圖3.1RC橋式正弦波振蕩電路RC橋式正弦波振蕩電路的構(gòu)成如圖所示。當(dāng)時，RC選頻網(wǎng)絡(luò)的相移為零，這樣RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)送到運算放大器同向輸入端的信號電壓Vi與輸出電壓Vo同相，所以RC反饋網(wǎng)絡(luò)形成正反饋，滿足相位平衡條件。為使在震蕩建立期間信號做增幅震蕩，應(yīng)選擇R1和R2可使Af≥3，保證。因此它的起振條件為：；它的振蕩頻率為：。它主要用于低頻振蕩。要想產(chǎn)生更高頻率的正弦信號，一般采用LC正弦波振蕩電路。它的振蕩頻率為：。此外，石英振蕩器的特點是其振蕩頻率特別穩(wěn)定，它常用于振蕩頻率高度穩(wěn)定的的場合。RC文氏橋振蕩電路的穩(wěn)幅作用是靠兩個并聯(lián)的二極管組成的，當(dāng)輸出信號較小時，二極管工作電流小，動態(tài)電阻大，電路的增益較大，引起增幅震蕩過程。當(dāng)輸出幅度達(dá)到一定程度，二極管工作電流大，動態(tài)電阻小，電路的增益下降，電路的輸出電壓幅值將不再上升，從而使輸出電壓穩(wěn)定，以此來達(dá)到穩(wěn)幅的目的。3.2正弦波變換成方波的工作原理3.2.1電壓比較器的功能電壓比較器是用來比較兩個電壓大小的電路，它的輸入信號是模擬電壓，輸出信號一般是只有高電平和低電平兩個穩(wěn)定狀態(tài)的電壓。利用電壓比較器可將各周期性信號轉(zhuǎn)換成矩形波。3.2.2過零比較器參考電壓為零的比較器稱為過零比較器。按輸入方式的不同可分為反相輸入和同相輸入兩種過零比較器，通常用閾值電壓和傳輸特性來描述比較器的工作特性。閾值電壓(又稱門檻電平)是使比較器輸出電壓發(fā)生跳變時的輸入電壓值，簡稱為閾值，用符號UTH表示。圖3.2.1過零比較器本電路中該電路的作用是將正弦信號轉(zhuǎn)變成方波信號，其傳輸特性曲線如下圖所示：圖3.2.2傳輸特性曲線3.3方波變換成三角波的工作原理方波經(jīng)過積分器就變成了三角波。但是此電路要求前后電路的時間常數(shù)配合好，不能讓積分器飽和。圖3.3.1積分電路原理Vo-Vi為積分關(guān)系，負(fù)號表示輸入和輸出信號相位相反。當(dāng)Vi為定值時，電容將恒流充電，輸出電壓為：當(dāng)積分器輸入信號為方波時，其輸出信號為三角波，電路波形圖如下：圖3.3.2三角波發(fā)生器工作波形圖3.3.2積分電路仿真圖3.4正負(fù)12V直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計直流穩(wěn)壓電源是一種將220V工頻交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓輸出的直流電壓的裝置，它需要經(jīng)過變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個環(huán)節(jié)才能完成。3.4.1設(shè)計原理直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器T、整流濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成，基本框圖如圖所示：圖3.4.1直流穩(wěn)壓電源設(shè)計框圖及波形3.4.2各部分作用1、電源變壓器T：作用是將電網(wǎng)220V的交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓Ui。2、整流電路：整流電路將交流電壓Ui變換成脈動的直流電壓。再經(jīng)濾波電路濾除較大的紋波成分，輸出紋波較小的直流電壓U1。3、濾波電路：經(jīng)整流后的直流輸出電壓脈動性很大，不能直接使用，為減少其交流成分，常在整流電路后接濾波電路。濾波電路的主要任務(wù)是將整流后的單向脈動直流電壓中的紋波濾除掉，使其輸出平滑的直流電壓，這里我們采用接入濾波電容來組成濾波電路。4、穩(wěn)壓電路：常用的穩(wěn)壓電路有兩種形式：一是穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路，二是串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。二者的工作原理有所不同。穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路其工作原理是利用穩(wěn)壓管兩端的電壓稍有變化，會引起其電流有較大變化這一特點，通過調(diào)節(jié)與穩(wěn)壓管串聯(lián)的限流電阻上的壓降來達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。3.4.3具體電路設(shè)計在整流電路中我們采用全波整流橋，該電路的整流效果和輸出電壓波形為單項半波整流的兩倍，在穩(wěn)壓電路中采用CW7812和CW7912型號的這兩個集成穩(wěn)壓器芯片組成的具有同時輸出固定的+12V、-12V電壓的穩(wěn)壓電路。該電路對稱性好，溫度特性也近似一致。圖3.4.2直流穩(wěn)壓電源電路圖3.4.4穩(wěn)壓電源的性能指標(biāo)及測試方法穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)分為兩種：一種是特性指標(biāo)，包括允許輸入電壓、輸出電壓、輸出電流及輸出電壓調(diào)節(jié)*圍等；另一種是質(zhì)量指標(biāo)，用來衡量輸出直流電壓的穩(wěn)定程度，包括穩(wěn)壓系數(shù)（或電壓調(diào)整率）、輸出電阻（或電流調(diào)整率）、紋波電壓（紋波系數(shù)）及溫度系數(shù)。4.電路仿真4.1總波形發(fā)生電路圖4.1正弦波－方波－三角波函數(shù)發(fā)生器該電路分為三部分，第一部分為RC橋式正弦振蕩電路，其功能是利用RC振蕩產(chǎn)生特定頻率的正弦波；第二部分為過零電壓比較器電路，其功能為將正弦波轉(zhuǎn)成方波；第三部分為積分電路，其功能為利用積分電路將方波轉(zhuǎn)成三角波；此外，在積分電路之前設(shè)置一個電壓跟隨器，起到隔離作用，使過零電壓比較器電路與積分電路不相互影響。確定電路元器件參數(shù)：穩(wěn)壓管的作用是限制和確定方波的幅度，因此方波正負(fù)半周的對稱性與穩(wěn)壓管性能有關(guān)。因此選用穩(wěn)壓管時，要選擇性能好一些的兩個管性能對稱的穩(wěn)壓管，最好選用雙向穩(wěn)壓管；R3是穩(wěn)壓管的限流電阻，阻值根據(jù)穩(wěn)壓管的電路確定；Rp1和Rp2給比較器提供門限電平，他們可以決定三角波的幅值.因此Rp1和R2的值應(yīng)根據(jù)三角波的幅值決定。一般為了使三角波的幅值可調(diào)，常用電位器作為Rp1、Rp2和電容C的值決定三角波的頻率f。一般是Rp1和R2的值確定后，可以先確定電容C的值，然后由f。=R2/（4Rp2Rp1C）來確定R4的值.Rp2若采用電位器，則三角波頻率可調(diào)。為了減小積分漂移，電容C的值盡量取大些，但是C值越大漏電也越大，因此一般C不超過1uF；集成運放的選擇用于比較器的運放要求速度應(yīng)該高些。通過改變反饋網(wǎng)絡(luò)中的變阻RP3的阻值可以改變正弦波的輸出波形的幅值；之后方波的輸出波形也隨之確定；通過改變變阻RP4的阻值可以改變?nèi)遣ǖ妮敵霾ㄐ蔚姆怠?.2正弦波仿真在變阻RP1、RP2百分比分別為50%，RP3百分比為25%，示波器輸出的波形如下圖所示。圖4.2正弦波仿真視圖由圖可知T1的時間為1.315s，通道A為-1.660V。T2的時間為1.338s，通道A為1.658V。由此可知仿真出的正弦波的幅值為：1.660V；峰-峰值為：3.318V；周期為46.154ms。4.3方波仿真圖4.3方波仿真視圖由圖可知T1的時間為736.976ms，通道A為-6.834V。T2的時間為760.908ms，通道A為6.812V。由此可知仿真出的正弦波的幅值為：6.812V；峰-峰值為：13.646V；周期為47.864ms。4.4三角波仿真圖4.4三角波仿真視圖由圖可知T1的時間為5.516s，通道A為-2.554V。T2的時間為5.180s，通道A為2.513V。由此可知仿真出的正弦波的幅值約為：2.554V；峰-峰值為：5.067V；周期為24.786ms。5.實物制作與調(diào)試5.1焊接過程1、在排版排線時注意疏密得體，各線方向最好一致，各個焊點之間獨立，以免造成線路短路。2、焊接電路時，注意焊接完成后，將烙鐵頭放回原位并關(guān)掉電源，避免造成旁人不經(jīng)意受傷。3、電路焊接完成后，在示波器上沒能顯示出波形。尋找電路焊接的錯誤，然后對電路進(jìn)行修改，最終在示波器上顯示出設(shè)計要求的波形。4、調(diào)試時，積分電路中的三角波底部出現(xiàn)失真。在積分電路上并聯(lián)一個100K微調(diào)電阻和一個0.1uF電容，通過調(diào)節(jié)電阻。最后得以實現(xiàn)三角波。5、設(shè)計過程中，要注意與組員協(xié)調(diào)合作，分工有序，否則會造成不必要的錯誤，導(dǎo)致整個設(shè)計的失敗。6、焊接芯片時，注意正負(fù)極以及各引腳的排序，避免焊接時電路連接錯誤，造成波形不能顯示。5.2實物圖總體外觀：圖5.2.1總體外觀拍攝圖信號發(fā)生器正面：圖5.2.2信號發(fā)生器正面拍攝圖信號發(fā)生器背面：圖5.2.3信號發(fā)生器背面拍攝圖直流穩(wěn)壓電源正面：圖5.2.4直流穩(wěn)壓電源正面拍攝圖直流穩(wěn)壓電源背面：圖5.2.5直流穩(wěn)壓電源背面拍攝圖5.3調(diào)試波形5.3.1正弦波圖5.3.1正弦波調(diào)試實際調(diào)試中輸出的正弦波波形如上圖所示。其中Vma*=1.64V；Vmin=-1.64V；峰-峰值為3.28V。5.3.2方波圖5.3.2方波調(diào)試實際調(diào)試中輸出的方波波形如上圖所示。其中Vma*=7.00V；Vmin=-10.2V；峰-峰值為17.2V。5.3.3三角波圖5.3.3三角波調(diào)試實際調(diào)試中輸出的三角波波形如上圖所示。其中Vma*=10.0V；Vmin=4.96V；峰-峰值為5.04V。6.數(shù)據(jù)記錄1.正弦波正弦波測試結(jié)果：輸出電壓3.28V，頻率10HZ-8.2KHZ可調(diào)；2.方波方波測試結(jié)果：輸出電壓17.2V，頻率5HZ-7.8KHZ可調(diào)；3.三角波三角波測試結(jié)果：輸出電壓5.04V，頻率10HZ-8.0KHZ可調(diào)；4.電源電源測試結(jié)果：正極輸出+12.01V，負(fù)極輸出-11.96V。7.課設(shè)總結(jié)：我們在課堂上掌握的僅僅是專業(yè)基礎(chǔ)課的理論面，如何去面對現(xiàn)實中的各種設(shè)計？如何把我們所學(xué)到的專業(yè)基礎(chǔ)理論知識用到實踐中去呢？這次的模電課程設(shè)計就為我們提供了良好的實踐平臺。在這次難得的課程設(shè)計過程中我鍛煉了自己的思考能力和動手能力。通過題目構(gòu)思和設(shè)計電路的過程中，加強了我思考問題的完整性和實際生活聯(lián)系的可行性。在方案設(shè)計選擇和芯片的選擇上，培養(yǎng)了我們綜合應(yīng)用的能力,對函數(shù)信號發(fā)生器的功能也有了進(jìn)一步的認(rèn)識。還鍛煉我們個人的查閱技術(shù)資料的能力，動手能力，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題的能力。并且我們熟練掌握了有關(guān)器件的性能及測試方法。在電路的選擇與仿真過程中，我發(fā)現(xiàn)從剛開始的Multisim到現(xiàn)在的Protel，不管是學(xué)習(xí)哪種軟件，都給我留下了很深的印象。由于之前軟件仿真方面接觸的不多，開始著手的時候覺得很費力，但慢慢的摸索出來，到后來就好多了。在每次的課程設(shè)計中,遇到問題，最好的辦法就是問別人，因為每個人掌握情況不一樣，不可能做到處處都懂，發(fā)揮群眾的力量，復(fù)雜的事情就會變得很簡單。這一點我深有體會，在很多時候，我遇到的困難或許別人之前就已遇到，向他們請教遠(yuǎn)比自己在那冥思苦想要來得快捷。最后的調(diào)試部分也不是易事，因為理論計算的值在實際當(dāng)中并不一定是最佳參數(shù)，我們必須通過觀察效果來改變參數(shù)的數(shù)值以期達(dá)到最好。通過此次對函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計，我掌握了常用元件的識別和測試；熟悉了常用的儀器儀表；進(jìn)一步了解了電路的連接