函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計報告 2

函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計報告設(shè)計要求設(shè)計制作能產(chǎn)生正弦波、方波、三角波等多種波形信號輸出的波形發(fā)生器，具體要求：輸出波形工作頻率范圍為2HZ～200KHZ，且連續(xù)可調(diào)；輸出頻率分五檔：低頻檔：2HZ～20HZ；中低頻檔：20HZ～200HZ；中頻檔：200HZ～2KHZ；中高頻檔：2KHZ～20KHZ；高頻檔：20KHZ～200KHZ。輸出帶LED指示。設(shè)計的作用、目的1.掌握函數(shù)信號發(fā)生器工作原理。2.熟悉集成運放的使用。3.熟悉Multisim軟件。設(shè)計的具體實現(xiàn)3.1函數(shù)發(fā)生器總方案采用分立元件，設(shè)計出能夠產(chǎn)生正弦波、方波、三角波信號的各個單元電路，利用Multisim仿真軟件模擬，調(diào)試各個參數(shù)，完成單元電路的調(diào)試后連接起來，在正弦波產(chǎn)生電路中加入開關(guān)控制，選擇不同檔位的元件，達到輸出頻率可調(diào)的目的?？傇韴D：三角波方波正弦波三角波方波正弦波RC橋式正弦波振蕩電路比較器積分器RC橋式正弦波振蕩電路比較器積分器3.2單元電路設(shè)計、仿真Ⅰ、RC橋式正弦波振蕩電路圖1：正弦波發(fā)生電路正弦波振蕩器是在只有直流供電、不加外加輸入信號的條件下產(chǎn)生正弦波信號的電路。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)幅電路四個部分。根據(jù)選頻電路回路的不同，正弦波振蕩器可分為RC正弦波振蕩器、LC正弦波振蕩器和石英晶體振蕩器。其中，RC正弦波振蕩器主要用于產(chǎn)生中低頻正弦波，振蕩頻率一般小于1MHz，滿足本次設(shè)計要求，故選用RC正弦波振蕩器。產(chǎn)生正弦振蕩的條件:確定R、C的值 為了使選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性盡量不受集成運算放大器的輸入電阻Ri和輸出電阻Ro的影響，應(yīng)使R滿足下列關(guān)系式：Ri>>R>>Ro，一般Ri約為幾百千歐以上，Ro當(dāng)fmax=20Hz時，由f=12πRC，其中R=Rmin=10KΩ，得到C≈0.79μF；再將fmin=2Hz，C≈0.79μF代入，得到R=99.5KΩ,所以將電阻R接成由固定電阻Rmin=10KΩ和120K 同理可以計算出20Hz～200Hz、200Hz～2kHz、2kHz～20kHz、20kHz～200kHz的R、C值。確定R1、

RC選頻網(wǎng)絡(luò)對于頻率f的放大倍數(shù)為F=1/3，而回路起振條件為AF故放大電路的電壓放大倍數(shù)A=(R1+Rf)/R1>=3，即Rf/R1>=2，取Rf/R1=2。而Rf=RRp+R2//rd,其中，rd為二極管的正向動態(tài)電阻。實驗證明，取R2≈rdMultisim仿真電路與結(jié)果：Ⅱ.方波發(fā)生電路 從一般原理來分析,可以在滯回比較器電路的基礎(chǔ)上,靠正反饋和RC充放電回路組成矩形波發(fā)生電路,由于滯回比較器的輸出只有兩種可能的狀態(tài)，高電平或低電平，兩種不同的輸出電平式RC電路進行充電和放電，于是電容上的電壓降升高或降低，而電容的電壓又作為滯回比較器的輸入電壓，控制其輸出端狀態(tài)發(fā)生跳變，從而使RC電路由充電過程變成放電過程或相反，如此循環(huán)往復(fù)，周而復(fù)始，最后在滯回比較器的輸出端即可得到一個高低電平變化周期性交替的方波信號。Multisim仿真電路與結(jié)果：Ⅲ.三角波發(fā)生電路在產(chǎn)生方波之后，輸入到一個積分電路便可得到三角波。圖中滯回比較器的輸出電壓Uo1=±UZ，他的輸入電壓時積分電路的輸出電壓Uo，根據(jù)疊加原理，集成運放A1令UP1=UN1因此，滯回比較器的電壓傳輸特性如圖所示。積分電路的輸入電壓時滯回比較器的輸出電壓Uo1,而且Uo1不是+UZ式中uo(t0)為初態(tài)時的輸出電壓。設(shè)初態(tài)時UO1正好從U積分電路反向積分，U0隨時間的增長線性下降，根據(jù)圖2的電壓傳輸特性一旦U0=-UT，再稍減小，Uo1將從

U0uo(t1)為uo1產(chǎn)生躍變時的輸出電壓。積分電路正向積分，uo隨時間的增長線性增大，根據(jù)圖2的電壓輸出特性，一旦U0=+由以上分析可知，uo是三角波，幅值為±Uuo1是方波，幅值為±UMultisim仿真電路與結(jié)果：3.3總電路圖心得體會及建議本課設(shè)根據(jù)設(shè)計中要實現(xiàn)的功能，經(jīng)過認真地分析、實踐，確立方案，書寫文檔，設(shè)計出電路，在設(shè)計過程中翻閱了大量資料，通過對所得的各種資料的分析，提煉出自己需要的信息，從而提高自己的分析能力；通過對主要技術(shù)指標的分析，認真體會了設(shè)計時的各項技術(shù)政策；通過對設(shè)計時出現(xiàn)的各種問題的分析與解決，鍛煉了獨立分析，進行工程設(shè)計的能力；通過對電路設(shè)計中的某些問題的較為深入的探索，培養(yǎng)了自己的科研工作能力；通過課設(shè)報告的書寫，進一步鍛煉了文字表達