正弦波方波三角波函数发生器设计报告样本.docx
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正弦波方波三角波函数发生器设计报告样本
模拟电子技术
——课程设计报告
题目：
函数波形发生器
专业：
应用电子技术
班级：
应用电子技术（五）班
学号：
090609
姓名：
刘洪
小构成员：
刘洪阙章明
日期：
-6-24
目录（信号发生器）
1函数发生器总方案及原理框图………………………………………….1
1.1电路设计原理框图…………………………………………………………..1
1.2电路设计方案设计…………………………………………………………..1
2设计目及任务………………………………………………………….2
2.1课程设计目……………………………………………………………..2
2.2课程设计任务……………………………………………………………..2
2.3课程设计规定及技术指标………………………………………………...2
3各某些电路设计……………………………………………………………...3
3.1总电路图……………………………………………………………………..3
3.2正弦波产生电路工作原理、仿真及成果………………………………..3
3.3正弦波－方波发生电路工作原理、仿真及成果………………………..4
3.4方波－三角波转换电路工作原理、仿真及成果………………………..5
3.5电路参数选取及计算……………………………………………………..5
4电路安装与调试………………………………………………………….7
4.1正弦波发生电路安装与调试……………………………………………..7
4.2方波－三角波安装与调试………………………………………………..7
4.3总电路安装与调试………………………………………………………..7
5电路实测成果……………………………………………………………...8
5.1正弦波发生电路实测成果………………………………………………..8
5.2正弦波－方波转换电路实测成果………………………………………..8
5.3方波－三角波转换电路实测成果………………………………………..8
5.4实测电路波形、误差分析及改进办法……………………………………..8
5.5电路安装与调试中遇到问题及分析解决办法…………………………..8
6实验总结………………………………………………………………………9
7仪器元件明细清单……………………………………………………………9
8参照文献………………………………………………………………………9
1函数发生器总方案及原理框图
1.1电路设计原理框图
正弦波振荡器
过零电压比较器
积分器
图1.1函数发生器原理框图
1.2电路设计方案设计
函数发生器普通是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形电路或仪器。
依照用途不同，有产生三种或各种波形函数发生器，使用器件可以是分立器件（如低频信号函数发生器S101所有采用晶体管），也可以采用集成电路（如单片机函数发生器模块8038、集成运放管ua741）。
为进一步掌握电路基本理论及实验调试技术，本课题采用集成运算放大器与比较器、积分器共同租成正弦波——方波——三角波函数发生器设计办法。
产生正弦波、方波、三角波方案有各种，如一方面产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可以一方面产生三角波，——方波，再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波等等。
本课题采用先产生正弦波--方波--三角波设计办法。
2设计目及任务
2.1课程设计目
1.掌握电子系统普通设计办法。
2.学习用集成运放构成正弦波、方波和三角波发生器。
3.学习波形发生器调节和重要性能指标测试办法。
4.熟悉惯用仪表，理解电路调试基本办法。
2.2课程设计任务
设计正弦波---方波---三角波函数信号发生器
2.3课程设计规定及技术指标
1.设计、组装、调试函数发生器
2.输出波形：
正弦波、方波、三角波。
3.频率范畴：
再10-10000Hz范畴内可调。
3各某些电路设计
3.1总电路图
图3.1函数发生器总电路图
3.2正弦波产生电路工作原理、仿真及成果
图3.21RC桥式正弦波振荡电路
电路中RC串、并联电路构成正反馈支路，同步兼做选频网络，R1、R2、RP及二极管等元件构成反馈和稳幅环节。
调节电位器RP，可以变化负反馈深度，满足振荡振幅条件和改进波形。
运用两个反向并联二极管VD1、VD2正向电阻非线性特性来实现稳幅。
VD1、VD2采用硅管（温度稳定性好），且规定特性匹配，才干保证输出波形正、负半周对称。
R3接入是为了削弱二极管非线性影响，以改进波形失真。
注意：
R4、R5、C1、C2构成RC串并联电路，故R4=R5，C1=C2！
！
！
！
3.22RC桥式正弦波振荡电路仿真及成果
3.3正弦波-方波发生电路工作原理、仿真及成果
图3.31正弦波-方波发生仿真电路
工作原理：
集成运放处在开环状态，工作在非线性区，输入信号Ui加在正向输入端，当输入信号为正时，即U+为正时，U+>U-，则输出为正。
当输入信号为负时，即U+为负时，U->U+，则输出为负，如此周而复始，在集成运放输出端便得到了矩形波。
图3.32正弦波-方波发生仿真成果
3.4方波－三角波转换电路工作原理、仿真及成果
图3.41方波－三角波转换仿真电路
工作原理:
当电源接通时，假设电容器初始电压为零，集成运放A2输出电压为正饱和电压值+Uz，积分器输入为+Uz，电容C开始充电，输出电压Uo3开始减小，u+值也随之变小，当Uo3减小到-（R9*Uz）/R10时.u+由正值变为零，滞回电压比较器A2翻转，集成运放A2输出Uo2=-Uz.
当Uo2=-Uz时，积分器输入负电压，输出电压Uo3开始增大，u+值也随之增大，当Uo3增长到（R9*Uz）/R10时，u+由负值变为零，滞回电压比较器A1翻转，集成运放A2输出Uo2=Uz,
此后，上述过程不断重复，便在A2输出端得到幅值Uz矩形波，A3输出端得到三角波。
图3.42方波－三角波转换仿真成果
3.5电路参数选取及计算
1正弦波振荡器某些
电容C1,C2.电阻R4,R5是整个电路频率大小核心，
电路振荡频率
起振幅值条件
式中，
调节反馈电阻
（调
），使电路起振，且波形失真最小。
如果不能起振，则阐明负反馈太强，应恰当加大
。
如果波形失真严重，应恰当减小
。
变化选频网络参数C或R，即可调节振荡频率。
普通采用变化电容C作为频率量程切换，而调节R作为量程内频率细调。
2方波转三角波某些
方波幅值
三角波幅值
调节
可以变化振荡频率，变化比值
可以调节三角波幅值。
波形参数
幅值
频率
正弦波
13V
0.17KHz
方波
20V
0.25KHz
三角波
22V
0.25KHz
4电路安装与调试
4.1正弦波发生电路安装与调试
安装
1.把UA741集成块插入PC板，注意布局；
2.分别把各电阻,电容，二极管等元件放入恰当位置，特别注意电位器接法；
3.按图接线，注意直流源正负及接地端。
4.接图完毕后用万用表测一下电路看看与否短路。
调试
1.接入电源后，用示波器进行双踪观测；
2.调节RV1使电路起振
3.电路起振后，调节RV1，使正弦波幅值满足指标规定；
4.观测示波器，各指标达到规定后进行下一部按装。
4.2方波－三角波安装与调试
安装
1.把两块UA741集成块插入PC板，注意布局；
2.分别把各电阻,电容，整流管等放入恰当位置，特别注意电位器、整流管接法；
3.按图布线,注意直流源正负及接地端。
调试
1.接入电源后，用示波器进行双踪观测；
2.调节RV2，使三角波幅值满足指标规定；
3.调节RV2，微调波形频率;
4.3总电路安装与调试
1.把两某些电路接好，进行整体测试、观测
2.针对各阶段浮现问题，逐各排查校验，使其满足实验规定，
5电路实测成果
5.1正弦波发生电路实测成果
RV1（%）
R5（R4）
C2（C1）
理论fo
实测fo
实测输出幅值
3%
1k
0.1uF
1.59KHz
1.6KHz
13V
3%
2k
0.33uF
0.24KHz
0.2KHz
13V
3%
3k
0.47uF
0.11KHz
0.1KHz
13V
5.2正弦波－方波转换电路实测成果
输出幅值
频率
正弦波
10.8V
2.5KHz
方波
13V
2.5KHz
5.3方波－三角波转换电路实测成果
输出幅值
频率
方波
13V
2.5KHz
三角波
16V
2.5KHz
5.4实测电路波形、误差分析及改进办法
图5.4实测波形
1.测量时直流电源引起误差，在仿真过程中，直流电源接是±12V，而在实际测量中，供电源会发生误差，因此在测量过程中最佳用稳定性较高电源。
2.在仿真时，各种元件精度很运营环境都比较好，而在实际测量中都会有所误差。
3.焊接时误差，在电路焊接过程中，焊点、导线等也存在不可避免误差。
4.测量时个仪表引起误差。
5.5电路安装与调试中遇到问题及分析解决办法
正弦波—方波—三角波函数发生器电路是由三级单元电路构成,在装调多级电路时普通按照单元电路先后顺序分级装调与级联。
1.正弦波发生器安装与调试
由于文氏电桥振荡器，可自行产生波形，因此可先独自安装，要注意是，应先调节RV1使电路起振，否则电路将不会起振。
只要电路接线对的，上电后。
调节RV1，Uo就会输出波形，如果输出不是正弦波，可调节RV1使波形达到正弦波原则。
2.方波到三角波变换电路安装与调试
如上述图所示把比较器和积分器首尾相接连成正反馈闭环系统，比较器输出方波经积分器可得到三角波，三角波又触发比较器，自动翻转形成方波，这样既可构成方波、三角波发生器。
由于采用运放构成积分电路，因而可实现横流充电，使三角波线性大大改进。
如果三角波浮现失真可调节电阻RV2，使之得到改进。
6实验总结
为期半个学期左右课程设计已经结束，在这半个学期学习、设计焊接过程中我深感触颇深。
使得我对抽象理论有了详细结识，通过这次课程设计，我掌握了惯用元件辨认和测试；熟悉了惯用仪器仪表；理解了电路连接、焊接办法；以及如何提高电路性能等等。
在实验过程中，咱们遇到了不少问题。
例如：
波形失真，甚至不出波形这样问题。
在教师和同窗协助下，把问题一一解决，那种心情别提有多高兴啊。
实验中暴露出咱们在理论学习中所存在问题，有些理论知识还处在懵懂状态，只知其一不知其二，尚有待加强。
7仪器元件明细清单
元器件清单：
电阻：
10K（4个）
15K（1个）
20K（1个）
2K（1个）
2.2K（1个）
2.7K（1个）
10K可调（1个）
47K可调（1个）
电容：
0.01Uf（2个）
0.022uF（1个）
其她：
IN4007或1N4001（2个）
稳压管2C231（2个）
uA741（3个）
万能板（1块）
8参照文献
周雪主编.模仿电子技术基本（修订版）.西安电子科技大学出版社。
7月
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