模拟电子技术基础课程设计报告.docx
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模拟电子技术基础课程设计报告
模拟电子技术课程设计
总结报告
设计选题：
信号发生器设计
模拟电子技术基础课程设计报告
一、课题名称：
信号发生器设计
二、内容摘要：
掌握方波-三角波-正弦波的设计方法和调试技术，巩固所学的相关理论知识，熟悉常用电子器件的类型和特性，并掌握模拟电路的安装、测试和调试的基本技能。
三、设计内容与要求
1、设计内容：
①RC桥式正弦波产生电路，频率分别为300Hz、1KHz、10KHz，输出幅值300mV~5V可调、负载1KΩ。
②矩形波电路，频率3KHz，占空比可调范围10%~90%，输出幅值3V、负载1KΩ。
③三角波电路，频率1KHz，占空比可调范围10%~90%，输出幅值3V、负载1KΩ。
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100Hz~3KHz、输出幅值≥5V、负载电阻1KΩ。
2、设计要求：
根据技术指标要求及实验室条件按时完成原理图设计并通过软件仿真得出波形后完成实际制作过程，做到工艺布局美观，了解并掌握信号发生器的原理，学会解决调试过程出现的问题，达到理论与实际相统一，并独立完成课程设计报告。
四、系统方案设计及仿真结果
1、RC桥式正弦波产生电路
300Hz正弦波波形
1KHz正弦波波形
10KHz正弦波波形
500KHz正弦波波形
2、占空比可调的矩形波电路
矩形波波形
3、三角波电路
三角波波形
4、多用信号源产生电路
输出幅值≥5V的正弦波与方波
输出幅值≥5V的三角波
五、实际制作部分电路图
六、整机原理图，元件参数
1、信号发生器整机原理图
→→→
2、波形产生原理以及相关参数计算
（1）工作原理：
首先利用RC振荡电路通过稳幅措施得到不失真的正弦波，再经过零比较器将正弦波整形为以
为频率的方波，最后方波经积分器，得到三角波输出。
下面是每一部分的工作原理:
A、正弦波产生电路原理
正弦振荡波电路的振荡条件为：
相位平衡和振幅平衡是正弦振荡电路产生持续振荡的两个条件。
上图为RC桥式振荡电路的原理图，这个电路由两部分构成，即放大电路Av和选频网络Fv。
电路振荡的频率：
起振条件：
开始时，Av=1+Rf/R1略大于3，达到平衡状态时，Av=3，Fv=1/3。
调整反馈电阻Rf，使电路起振，且波形失真最小。
如不能起振，则说明负反馈太强，应适当加大Rf。
如波形失真严重，则应适当减小Rf。
改变选频网络的参数C或R，即可调节振荡频率。
一般采用改变电阻R调节频率。
B、方波产生电路原理
方波产生电路是在迟滞比较器的基础上，增加了一个由Rf、C组成的积分电路，把输出经Rf、C反馈到比较器的反相端。
在比较器的输出端引入限流电阻R和两个背靠背的双向稳压管就组成了一个如图所示的双向限幅方波发生电路。
由于迟滞比较器中正反馈的作用，电源接通后瞬间，输出便进入饱和状态。
电路振荡频率：
C、三角波产生电路原理
三角波产生电路如图所示，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部分，共同构成锯齿波产生电路。
۠三角波幅值：
3、实际制作所用仪器及器件
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
LM324
块
3
U1、U2、U3
2
二极管
IN4007
个
3
D1、D2
3
稳压管
5.1V
个
2
D3、D4
4
电阻
1k1/8W
个
2
R1、R4
5
电阻
3k1/8W
个
1
R9
6
电阻
5k1/8W
个
1
R4
7
电阻
10k1/8W
个
3
R6、R2、R5
9
电阻
25k1/8W
个
1
R12
10
电位器
50k1/8W
个
4
R3、R7、R8
11
瓷片电容
33nF（0.033uF）
个
3
C1、C2、C4
12
瓷片电容
20nF（0.02uF）
个
1
C3
七、安装调试
合理布局，在pcb板上进行元器件的焊接，焊接完成后用万用表对电路进行实际测量与调试，并调整电路原件参数，解决存在的问题和电路故障。
正弦波的失真可以通过调节电位器R3，同时调节R7,和R8可以改变正弦波的频率，本次实验应将电位器R7和R8调至25千欧，R3调至略大于8千欧，使正弦波起振，如果正弦波失真可以通过调节R3。
八、测试结果及实验分析
1、测试过程
安装调试过后电路接上直流电源，用双踪示波器进行测试，再插入芯片，使之能分别按要求输出稳定的正弦波、方波和三角波，性能指标如下：
正弦波：
谐波失真度一般要求小于3%
三角波：
非线性失真度一般要求小于2%
方波：
上升沿和下降沿时间一般要求小于2µs
2、实验分析
（1）无波形出现
当测试电路没有问题时，接上电源之后无波形出现，原因一般有两点：
一是芯片烧坏了，二是没有达到振荡条件，即不能起振。
（2）波形失真
正弦波失真可以通过调节电位器R3。
九、收获体会
在这次模拟电子技术基础课程设计中我学到了很多关于模电实践方面的知识，不仅在理论知识的基础上有了一定的巩固，而且也提高了我的动手能力，更重要的是锻炼了我分析问题和解决问题的能力。
从开始的设计仿真到后来的实际制作再到最后的测试调节，这中间的每一个环节都能使我学到很多平时没有深入考虑的知识，同时我也了解到理论与实际相结合对于我们工科学生的重要性。
在上个学期我们就有接触到multisim10.0的学习，这次电路的设计与仿真我们通过借助于这个软件来完成的，在加深对此软件的应用的同时，我也学会了对于设计过程中出现的一些问题的分析与解决，尤其对于波形失真的情况，通过理论值的计算和仿真结果的比较可以发现没有加入稳幅措施时，波形会出现严重的失真，加入稳幅措施后，再调节电位器，使振荡电路达到正弦波稳定振荡的条件后，即可看到示波器上出现不失真的正弦波。
在实际制作部分，对于pcb板的焊接要注意不能出现虚焊，焊锡丝也不能使用过多，在布局美观的基础上还应该注意尽可能减小导线使用的数目，这样可以精简电路而不至于太过复杂，更易于电路的检查。
在测试波形之前，应先用万用表对电路进行检测，在排除了所有问题之后再插入芯片进行波形的检测与调试。
而我在这次实验中忽略了这一点，导致我在测试很多次之后，未能检测出波形，当我认真分析了电路之后，再用万用表测试，发现有一个焊点出现虚焊，还有两个要串联的元件没有接在一起导致电路断路，在解决了这些问题之后，终于显示出不失真的正弦波与方波，但是三角波却出现了一点明显的失真，后来分析电路图以及波形形成的原理，才发现是积分电路的时间常数出现了一点问题，但是由于此次实验的电路图并未使用电位器，而且也没有深入细致的分析，没有考虑到要使用电位器，通过实际制作，才发现实验室有提供四个电位器，实际上就是要我们自己发现问题，并能具体解决问题，如果将积分器中的电阻改为电位器，那么实际测试时我们就可以通过改变电阻值来调节三角波，使之输出的波形不失真。
这次课程设计使我了解了自己的能力，也发现了自己很多的不足，更是明白了实践与理论相结合的重要性，同时也坚定了我加强动手能力的决心。
这些都将有助于我以后的学习，在我端正自己的学习态度的同时更加注重培养自己分析问题与解决问题的能力。
而且也为我以后的工作和学习奠定了良好的基础，使我学会更加耐心和细心的面对在实际操作过程中遇到的问题并解决问题。
附录：
参考文献
《电子技术基础：
模拟部分》，（第五版）华中科技大学电子技术课程组编，康光华主编，高等教育出版社。
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