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1、精选优质文档-倾情为你奉上 课程设计设计报告课程设计名称： 模拟电路课程设计 课程设计题目： 正弦波方波锯齿波函数转换器 学 院 名 称： 信息工程学院 专业： 通信工程 班级： 学号： 姓名： 评分： 教师： 20 11 年 04 月 05 日 模拟电路 课程设计任务书20102011学年 第 2 学期第 1 周 2 周 题目方波三角波锯齿波函数转换器内容及要求 输出波形频率范围为0.02Hz20kHz且连续可调；方波幅值为2V，占空比可调；三角波峰-峰值为2V；锯齿波峰-峰值为2V；设计电路所需的直流电源可用实验室电源。进度安排1. 布置任务、查阅资料、选择方案，领仪器设备： 2天； 2.
2、 领元器件、制作、焊接：3天3调试验收： 2.5天4. 提交报告：2010-2011学年第二学期37周学生姓名： 指导时间：第12周指导地点：E楼508室任务下达2011年 2 月21 日任务完成2011 年 3 月 4 日考核方式1.评阅 2.答辩 3.实际操作 4.其它指导教师系（部）主任摘 要正弦波和非正弦波发生电路常作为信号源被广泛地应用于无线电通信以及自动测量和自动控制等系统中。通常把既能产生正弦波又能产生三角波、方波、锯齿波等非正弦输出信号的电路叫作函数信号发生器。本设计中依靠自激振荡产生正弦波，再通过过零比较器生成方波振荡器方波方波，将方波积分产生三角波，三角波通过改变正反象积分
3、速度可生成锯齿波。完成后该电路能实现正弦波、方波和锯齿波的转换，且它们的幅值、频率可调，且锯齿波的占空比可调。关键字：正弦波、方波、锯齿波、RC振荡、积分电路目 录前言 1页第一章.设计内容和要求 2页第二章.系统组成及工作原理2.1系统组成 3 页2.2方案分析 3页2.3工作原理 3 页2.4元件参数计算与选择 8 页第三章.实验、调试及测试与分析3.1 Multisim 2001仿真结果 9 页3.2实验基本步骤 11页3.3测试结果分析 11 页第四章.结论 12 页参考文献 13 页附录一 14 页附录二 15 页附录三 17页专心-专注-专业前言波形发生器是信号源的一种，能够给被测
4、电路提供所需要的波形。传统的波形发生器多采用模拟电子技术，由分立元件或模拟集成电路构成，其电路结构复杂，不能根据实际需要灵活扩展。随着微电子技术的发展，运用单片机技术，通过巧妙的软件设计和简易的硬件电路，产生数字式的正弦波、方波、三角波、锯齿等幅值可调的信号。与现有各类型波形发生器比较而言，产生的数字信号干扰小，输出稳定，可靠性高，特别是操作简单方便。第一章 设计内容和要求设计制作一个产生正弦波方波锯齿波函数转换器。设计任务和要求 输出波形频率范围为0.02Hz20kHz且连续可调； 正选波幅值为2V； 方波幅值为2V 锯齿波峰-峰值为2V，占空比可调：第二章 系统设计方案选择2.1系统组成电
5、路结构组成如图2-1所示文氏桥振荡电路积分电路过零比较器 图 2-1电路结构图对应的波形转换如图2-2所示锯齿波方波正弦波3.2工作原理工作原理 图2 -2波形转换2.2方案分析简易多波形函数发生器是LM324在波形发生电路中的应用，分别通过RC震荡产生正弦波行，滞回比较器产生方波波形，然后方波通过一个正反向积分速度不同的积分电路得到锯齿波的输出。优点：“基于LM324的简易多波形信号发生器”使用很少的元件就能满足题目要求，电路简单，调试和仿真方便，造价低廉。缺点：稳定性相对较差，抗干扰能力相对较弱。2.3工作原理正弦波发生电路的工作原理、正弦波振荡电路1、正弦波振荡器的定义：它是不需外接输入
6、信号就能将直流能源转化成具有一定振幅和一定频率的正弦波电路。图2-3正弦波振荡电路的方框图 2、正弦波振荡电路的振荡条件由上图可知，如在放大电路的输入端（1端）外接一定频率，一定幅度的正弦波信号，经过基本放大电路和反馈网络的所构成的环路传输后，在反馈网络的输出端（2端），得到反馈信号，如果与在大小和相位上都一致，那么就可以除去外接信号，而将1、2两端连接在一起（如图b虚线所示）而形成闭环系统，其输出端可能继续维持与开环时一样的输出信号。这样，由于=，便有或,在上式中，设=A , ，则可得到振幅平衡条件即：相位平衡条件这是正弦波振荡电路产生持续振荡的两个条件。振荡电路的振荡频率f0是由相位平衡条
7、件来决定的，一个正弦波振荡电路只在一个频率下满足相位平衡条件，这个频率就是f0，这就要求在环路中包含一个具有选频特性的网络，简称选频网络。振幅平衡条件是指振荡电路已进入稳态振荡而言的。3、起振和稳幅起振条件振荡电路是单口网络，无须输入信号就能起振，其信号来源于电路电器中的噪声，在噪声中，满足相位平衡条件的某一频率w0的噪声信号被RC串并联选频网络选择放大，成为振荡电路的输出信号。当输出信号幅值增加到一定程度时，就要限制它继续增加，否则波形将出现失真。稳幅的作用就是，当输出信号幅值增加到一定程度时，使振幅平衡条件从 A()F()1 回到 A()F()=1. 4、RC串并联选频网络的选频特性反馈系
8、数又令s=j, = 图2-4RC串并联选频网络则幅频响应相频响应当时，幅频响应有最大值相频响应5、文氏电桥RC振荡器当文氏电桥RC振荡器图2-5电路满足相位平衡条件此时若放大电路的电压增益为即 =2则振荡电路满足振幅平衡条件方波发生电路的工作原理 图2-6方波发生电路工作原理图一定频率的正弦波通过“过零比较器”生成占空比为50%的且频率与正弦波相同的矩形波，即方波，输出为幅值为2V的方波可以通过2V的双向稳压管实现。锯齿波发生电路的工作原理 图2-7锯齿波发生电路工作原理图改变三角波发生器中积分电路的充放电时间常数，使放电的时间常数为0，即把三角波发生器转换成了锯齿波发生器。2.4元件参数的计
9、算与选择本实验中取R1=10K，Rf为50 K可调电位器。由f=1/2RC得RC=1/2f所以0.02Hz = f =20KHz故7.96*10（-6）s = RC =7.96s取电容C=10uF,则可调电位器为1M符合频率设计要求。改变Rf可以放大倍数A，从而调到幅值为2V的正弦波第三章.实验、调试及测试与分析3.1 Multisim 2001仿真结果正弦波图3-1正弦波仿真图方波 图3-2方波仿真图锯齿波 图3-3锯齿波仿真图3.2实验基本步骤1）按元件清单领齐元件；2）根据电路原理图在万能板大致布局，布局做到心中有数；3）用万用表测量好元件的阻值，按“先低后高”的顺序在万能板插上元件，用
10、电烙铁沾上锡，并焊接；4）按电路图布线；5）焊接完作品后，用万用表检查各个焊点及连线，是否有“虚焊”、 “漏焊”情况，发现后，及时补救；6）接好直流电源，用双踪示波器观察显示屏出现的波形；7）波形不显示或与要求相差很大，分析原因；8）用万用表测试，及做好调试工作。3.3测试结果分析 前两次实验失败，波形不出现，经过不懈的努力分析，调试，终于在第三次做成功，出现波形测量的参数基本与要求相符。第四章结论 由于此次是首次课程设计，我这次的设计是通过与同学的讨论与认真计算设计分析所完成的。它需要我们综合运用“模拟电子技术基础”课程的知识，通过查阅资料、方案论证与选定；设计和选取电路和元器件；分析指标及
11、讨论，完成设计任务。经过此次课程设计，我真切的明白了信号产生的原理和实现方法，也学会了一些软件的应用，但是在应用的过程中，出现了很多的问题，虽然解决了某些问题，可是仍然还有很多的问题没有办法解决，很想向老师请教，但是由于时间关系，没有办法求教于老师，很是遗憾。在做仿真的时候，正弦波产生电路能够很好的与理论值相吻合，但是方波三角波产生电路的仿真值和理论值就相差较大，比如说幅值和周期都不相符合，虽然想了很多，但是还是没有办法解决这个问题。个人认为软件的仿真是没有问题的，有可能是理论上的周期幅值计算方法上有问题。还要经过慢慢的研究才能得到更好的答案。参考文献1华成英.模拟电子技术基本教程.北京：清华
12、大学教育出版社，20010.414-4242 陈大钦主编.电子技术基础实验：电子电路实验、设计、仿真2版，P87-91，北京：高等教育出版社，2000 ISBN 7-04-23 康华光主编.电子技术基础 模拟部分（第四版）,P394-424,高等教育出版社1998年2月 ISBN7-04-64 王立欣，杨春玲.电子技术实验与课程设计M.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2003.98-99附录一 附表一： 元件清单类型规格数量备注电阻100W110KW/220KW1可调电位器1MW2100KW150KW1芯片LM324芯片1电容10uF247nF/1整流二极管1N41484稳压管1N46182焊板
13、10*8cm1导线若干 附录二芯片资料 附图一LM324引脚图简介： LM324系列器件为价格便宜的带有真差动输入的四运算放大器。与单电源应用场合的标准运算放大器相比，它们有一些显著优点。该四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的电源下，静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。共模输入范围包括负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。每一组运算可用图1所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的位相反；Vi+（
14、+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。LM324的引脚排列见图2。 参数描述： 运放类型:低功率 放大器数目:4 带宽:1.2MHz 针脚数:14 :0C to +70C 封装类型:SOIC 3dB带宽增益乘积:1.2MHz 变化斜率:0.5V/s 器件标号:324 器件标记:LM324AD 增益带宽:1.2MHz 工作温度最低:0C 工作温度最高:70C 放大器类型:低功耗 温度范围:商用 电源电压 最大:32V 电源电压 最小:3V 芯片标号:324 表面安装器件:表面安装 输入偏移电压 最大:7mV 逻辑功能号:324 额定电源电压, +:15V附录三 附图二-电路图