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1、模拟电子技术课程设计总结报告课题名称：信号发生器设计院系：信息工程学院班级：姓名：学号： 指导教师：一、 课题名称信号发生器设计二、内容摘要信号发生器，是一种在科研和生产中常常用到的根本波形产生 器，也是常用的测试仪器，常用的信号源有正弦波、方波、三角波、锯齿波、阶梯波等。随着大规模集成电路的的快速进展，多功能信号发生器已经被制成专业集成电路，可以产生准确度较高的正弦波、方波、锯齿波、三角波等多种信号。各种信号的频率可以通过调整外接电阻和电容的参数值进展调整，为快速而准确地得到并利用这些根本波形供给了很大的便利。三、 设计内容及要求1、RC 桥式正弦波产生电路，频率分别为 300Hz、1KHz
2、、10KHz、500KHz，输出幅值 300mV5V 可调、负载 1K。2、占空比可调的矩形波电路，频率3KHz，占空比可调范围10%90%，输出幅值 3V、负载 1K。3、占空比可调的三角波电路，频率1KHz，占空比可调范围10%90%，输出幅值 3V、负载 1K。4、多用信号源产生电路，分别产生正弦波、方波、三角波，频率范围 100Hz3KHz、输出幅值5V、负载电阻 1K。软件仿真局部元器件不限，只需元件库中有即可，但需要留意合理选取。四、信号发生器根本原理1、正弦波产生电路原理要产生正弦波，首先要有正弦振荡电路，即要有一个没有输入信号的带选频网络的正反响放大电路。正弦振荡波电路的振荡条
3、件为：相位平衡和振幅平衡是正弦振荡电路产生持续真振荡的两个条件。正弦波的产生，可以选择 RC 正弦波振荡电路，还可以选择 LC 正弦振荡电路。但此处依据设计的要求，只能选择 RC 正弦振荡电路。如图为 RC 桥式振荡电路的原理图，这个电路由两局部构成，即放大电路Av 和选频网络Fv。Av 为由集成运放所组成的电压串联负反响放大电路，取其输入阻抗高输出阻抗低的特点。而 Fv 则由Z1、Z2 组成，同时兼作正反响网络。电路振荡的频率：fORC 桥式振荡电路12RC起振条件：开头时，Av=1+Rf/R1 略大于 3，到达平衡状态时，Av=3， Fv=1/3。调整反响电阻R，使电路起振，且波形失真最小
4、。如不能起振，f则说明负反响太强，应适当加大 R。如波形失真严峻，则应适当减f小 R 。f转变选频网络的参数C 或 R，即可调整振荡频率。一般承受转变电容C 作频率量程切换，而调整R 作量程内的频率细调。2、方波产生电路原理方波产生电路是一种能够直接产生方波或矩形波的非正弦信号发生电路。，它是在迟滞比较器的根底上，增加了一个由 Rf、C 组成的积分电路，把输出经R、C 反响到比较器的反相端。在比较器的输f出端引入限流电阻R 和两个背靠背的双向稳压管就组成了一个如下图的双向限幅方波发生电路。双向限幅的方波产生电路由于迟滞比较器中正反响的作用，电源接通后瞬间，输出便进入饱和状态。电路振荡频率：3、
5、三角波产生电路原理三角波的电路组成如下图， 它包括同相输入迟滞比较器和充放电时间常数不等的的积分器两局部， 共同构成锯齿波电压产生器电路。锯齿波电压产生电路三角波幅值： UR1 UomRZ2方波、三角波发生器输出波形五、系统设计框图多用信号源产生电路，可以同时产生多种类型的信号。其设计的系统框图如下：正弦波过压比较器方 波积分电路三角波六、单元电路设计1、 正弦波电路设计正弦波产生电路依据设计要求，承受的是RC 桥式正弦振荡电路。其中 RC 串、并联电路构成正反响支路，同时兼作选频网络，R 、R35及二极管等元件构成负反响和稳幅环节。调整电位器 R，可以转变负5反响深度，以满足振荡的振幅条件和
6、改善波形。利用两个反向并联二极管 D 、D12正向电阻的非线性特性来实现稳幅。D 、D12承受硅管温度稳定性好，且要求特性匹配，才能保证输出波形正、负半周对称。R 的接入是为了减弱二极管非线性的影响，以改善波形失真。1调整电位器 R ，使电路起振且失真最小。如不能起振，则说明负反5馈太强，应适当加大 R。如波形失真严峻，则应适当减小 Rf，调试f后得到失真最小的波形。依据设计要求，正弦输出的频率要可调，则可以通过适当地转变R、C 的值来到达。正弦波产生电路的设计图如下：正弦波产生电路输出的正弦波形如以下图所示：2、 矩形波产生电路设计矩形波是通过迟滞比较器得到，并通过两个背靠背的双向稳压管限定
7、输出矩形波的幅度。通过转变 R4 与 R5 的比值大小可以调整输出矩形波的频率。通过调整电路图中电位器 R1 与电位器 R2 的阻值大小，使R1、R2 的比值发生转变，从而可以到达调整矩形波占空比的目的。矩形波产生电路的电路设计图如以下图所示：连接好电路图，并通过仿真软件得到产生的矩形波如以下图所示：3、三角波产生电路设计三角波的产生电路，包括同相输入迟滞比较器和充放电时间常数不等的积分器两局部。先通过迟滞比较器产生方波，再由方波积分得到三角波。三角波产生电路的设计图如下：调整电容C1 的大小，可以调整输出三角波的频率，仿真得到的三角波如下图。七、多用信号源产生电路完整电路图多用信号源产生电路
8、，可以同时产生正弦波、方波、三角波。电路设计图中，第一级为正弦波产生电路，该电路利用RC 桥式振荡电路产生正弦波，其中，通过适当转变桥式电路中 R 与 C 乘积的大小可以转变电路输出波形的频率，通过调整 R11 到适当值来减小波形的失真。R4+R11 与 R3 的比值应略大于 2。在电路中还连接了两个反向的二极管，其作用是稳定输出波形的幅度。RC 桥式电路产生的正弦波接至下一级，作为下一级的输入，并通过过压比较器，产生方波。方波再经过积分电路，得到三角波。八、组装调试局部1、主要仪器：电阻、电位器、电容、二极管、7412、调试电路：按电路图焊接好电路板。调整好滑动变阻器R1 与R2 的值，使他
9、们均为25K，调整滑动变阻器R3，使它的阻值为8K。调试前，将电路板接入12V 电压，地线与公共地线连接。检查电路无连接错误后进展调试。经调试，得到如下波形图：3、故障、缘由及排解方法（1） 在第一级电路中无正弦波产生，可能的缘由是 RC 桥式电路没有起振，可以适当调试 R11 的值，使 R11 连入电路的有效值适当增大，到达起振条件并使电路起振，从而产生正弦波。（2） 产生的正弦波存在肯定的失真，缘由是 R11 阻值过大，减小 R11连入电路中的有效值，以消退波形的失真。（3） 假设在方波和正弦波皆正常的状况下不能产生三角波，则应调整C3 和R7 的值。（4） 假设整个电路均无波形产生，且各
10、种设置都正确，则可能是电路中存在短路或断路的状况，此时要认真检查电路，看各个焊点是否都焊实了，有没有两个本应当分开的焊点因焊接时没留意而相连导致短路，还应检查电路中的各个元器件有没有损坏，或者连接的芯片是否是好的。检查电路板时使用万用表。九、总结该多用信号源的最突出的优点是RC 桥式振荡电路的频率可调性和对正弦波和方波失真时的可调整行，二者都可以通过适当地调整滑动变阻器的值来得到比较标准的输出波形。另一个优点就是在积分电路两端并接了一个电容C3，可以在肯定程度上减小三角波的失真。但在实际制板并调试的过程中觉察这个电路还存在一些需要改 进的地方。在调试过程中觉察，无论怎样调整，三角波总是存在肯定
11、的失真，这是积分漂移所造成的饱和或截止现象，可以将R7 换成滑动变阻器，与C3 一起作用，防止积分漂移，得到较标准的三角波。十、收获和体会通过这次的课程设计，让我的理论学问得到了进一步的稳固，动手力量得到了明显的提高，同时，通过网上搜寻等多方面的查询资料， 我学到很多在书本上没有的学问，也生疏到理论联系实践的重要。同时也深深的体会到，自己还有很多的东西都没有把握结实，学过的东西没有准时地稳固，从而导致很多的东西才学过不久就根本遗忘了。对于很多的元器件，都不是很清楚其用途与作用。在刚开头设计时， 觉察很多元件的参数和功能都不是很清楚，导致在用软件仿真时常常消灭因选错器件而不能产生正确波形的事情发
12、生。在制板的过程中，则深深地体会到了急躁和细心的重要性。在刚开头焊接电路板时，由于很长时间没有焊接过电路，感觉有点生疏了， 焊出来的焊点都不是很实，很简洁松动，并且焊接出的焊点很不光滑， 焊了一个上午，看到别的同学根本都完成焊接这一步了，很心急，结果焊得就更不抱负了。原来是打算重换一块的电路板进展焊接 的，但是却还是不甘心就这样放弃，于是，在别人都离开了的状况下， 还是急躁地把那块电路板焊接好了才离开试验室。进展调试时又遇到了麻烦的问题。连接好电源与地线后，无论怎么调试，却总是不消灭波形，三个输出端口全部为直线，找教师询问， 教师说可能是电路连接上出了故障，要我用万用表检查电路，于是， 拿着万
13、用表一点一点地检查，检查了好几遍，却仍是没有觉察一个问题，感觉很苦恼也很惊异，便又请同学帮助就检查了一遍，仍旧是没有任何结果。检查电路没有错误，却又得不到结果，最终想到，除了调试时使用的芯片没有检测以外，其他的全部都都 没有问题，那会不会是芯片的问题呢？但自己手中没有多余的芯片，便从其他人那里借来了芯片重测试，换了好几个芯片，均没有结果。最终，拿了一个别人调试时出了波形的芯片进展调试，最终得到了需要的波形。最终的问题真的是出在了调试芯片上，前几个用的都是被同学们在调试过程中因操作不当或电路短路而烧坏了的芯片。假设没有急躁检查电路，或中途放弃，重选择连接电路，可能会瞎忙上好一阵，费时又费力。假设
14、焊接时不细心，又会给我们的后续调试过程带来多大的困难。所以，这次的课程设计真正让我学到了很多东西，学到了很多的检查、排解电路故障的方法，学到了很多以前不知道的理论学问，还了解到了很多实践中要留意到的东西，动手力量也得到了极大的提高，积存了很多实践阅历。同时，也深深地体会到了指导教师对我们要求严格的初衷和给我们带来的诸多好处。附录：参考文献：1、电子技术根底 模拟局部第五版康光华2、电路根底 第三版3、常用模拟集成电路手册元器件清单：信号发生器元件清单(模电课程设计)序号名称型号规格单位数量备注1集成电路741块3U1、U2、U32二极管DIODE-VIRTUAL个2D3、D43稳压管6V个2D1、D24电阻1k 1/8W个3R8、R9、R105电阻5.1k 1/8W个5R3、R4、R5、R6、R76电位器10k 1/8W个1R117电位器100k 1/8W个2R1、R28瓷片电容1uF个1C39瓷片电容20nF0.02uF个2C1、C2