波形发生器课程设计报告.docx
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波形发生器课程设计报告
天津职业技术师范大学
电子工程学院
《电子技术课程设计》
报告
同组学生姓名（学号）：
班级：
任务分工：
设计时间：
指导教师：
电子技术课程设计任务书
电子工程学院班学生
课程设计课题：
波形发生电路
一、课程设计工作日自年月日至年月日
二、同组学生：
三、课程设计任务要求：
1、波形发生电路
用集成运放设计正弦波—方波—三角波发生电路。
其中正弦波振荡频率为160Hz，幅度为10V；方波频率与正弦波相同，输出电压幅度为6V；三角波频率与正弦波相同，幅度为4V。
2、万用电表
用集成运放设计万用电表电路。
直流电压表：
满量程+6V；直流电流表：
满量程10mA；交流电压表：
满量程6V，50Hz～1kHz；交流电流表：
满量程10mA；欧姆表：
满量程分别为1kΩ，10kΩ，100kΩ。
3、温度数字显示监控装置
温度测量显示范围：
15~100oC，上下限温度超限报警，灯光或声响指示（如30—70oC）；上下限报警温度可预置，且回差可调。
4、简易三极管特性曲线测试电路
利用示波器X-Y图示功能，设计电路用示波器显示三极管的至少四条对应不同Ib的输出特性曲线。
5．8路抢答器
设置8个抢答按钮，另设1个主持人按钮用来清零。
主持人清零后，首先抢答人的号码显示出来并保持到主持人再次清零。
可设置定时抢答，超出规定时间为无效抢答，只要有人抢答，就发出声、光指示。
6．新型交通灯控制管理器
东西、南北两个方向的信号灯必须交替工作；显示采用LED光柱或数码管倒计时的方式。
遇有紧急情况可人为将两个方向都置为红灯。
四、设计报告内容要求：
（每组1份）
1、题目
4、电路仿真
4、总体电路图
7、总结（每人一份）
2、主要技术指标
5、系统组成框图
5、调试过程及测试结果
8、参考文献
3、方案论证及选择
6、单元电路设计
6、主要元件清单
指导教师:
教研室主任：
波形发生器
五、总结.....................................................................................................................................12
波形发生电路设计
一．课程设计的目的与要求
1.1设计目的：
a）掌握电子系统的一般设计方法
b）掌握模拟IC器件的应用
c）培养综合应用所学知识来指导实践的能力
d）掌握常用元器件的识别和测试
e）熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法
1.2设计要求：
用集成运放设计正弦波—方波—三角波发生电路。
1.3技术指标：
a）设计、组装、调试波形发生器
b）输出波形：
正弦波、方波、三角波；
二．方案论证及选择
1.用集成运放设计正弦波—方波—三角波发生电路。
其中正弦波振荡频率为160HZ，幅度为10V；方波频率与正弦波相同，输出电压幅度为6V；三角波频率与正弦波相同，幅度为4V。
2.经过仔细的讨论验证，最后决定采用使用以下方案。
用正弦波振荡电路产生正弦波，然后把运放的同相端接地，把输出的正弦波接到运放的反相端，再在运放的输出端接上稳压值即可得到方波。
最后由积分电路产生三角波。
这就是我们组最终决定的电路方案。
3.电路结构
三、原理设计
1、如图１所示正弦波振荡电路，在放大电路的输入端外接一定频率、一定幅度的正弦波信号
，经过基本放大电路和反馈网络所构成的环路传输后，在反馈网络的输出端得到反馈信号
，如果
与
在大小和相位上都一致，那么，就可以除去外接信号
，而将反馈输出端与输入端连接在一起形成闭环系统，输出
可以维持一样的输出信号。
由于
，不难得到正弦波振荡电路的振荡条件：
上两式分别称之为振幅平衡条件和相位平衡条件。
正弦波振荡电路在实际工作中是没有外部输入的，要能够在上电后自身建立振荡，就是要使电路自激，从而产生持续的振荡。
那么自激的因素从何而来？
由于电路中存在噪声，它的频普分布很广泛，如果正弦波振荡电路中存在有选频网络，就可以从中选择与选频网络谐振频率相同的频率成份，经过正反馈放大，使输出幅度越来越大；当幅度达到一定要求时，再等幅输出。
因此，实际正弦波振荡电路是一个没有输入信号的带选频网络的正反馈放大电路，起始振荡时，
；当幅度达到一定值时，
进行等幅振荡输出。
正弦波振荡电路中的选频网络可以设置在
中，也可以设置在
中；可以由
元件组成，也可以由
元件组成。
用
元件组成的振荡电路一般用来产生
范围内的低频信号，用
元件组成的振荡电路一般用来产生
以上的高频信号。
图XX_01是RC桥式振荡电路的原理电路，这个电路由两部分组成，即放大电路
和选频网络
。
选频网络（即反馈网络）的选频特性已知，在
处，RC串并联反馈网络的
，
，根据振荡平衡条件
和
，可知放大电路的输出与输入之间的相位关系应是同相，放大电路的电压增益不能小于3，即用增益为3（起振时，为使振荡电路能自行建立振荡，
应大于3）的同相比例放大电路即可。
根据这个原理组成的电路如图XX_01所示，由于Z1、Z2和R1、Rf正好形成一个四臂电桥，电桥的对角线顶点接到放大电路的两个输入端，因此这种振荡电路常称为RC桥式振荡电路。
①。
图XX_01RC桥式振荡电路
2．振荡的建立与稳定
由图XX_01可知，在
时，经RC反馈网络传输到运放同相端的电压
与
同相，即有
和
。
这样，放大电路和由Z1、Z2组成的反馈网络刚好形成正反馈系统，可以满足相位平衡条件，因而有可能振荡。
所谓建立振荡，就是要使电路自激，从而产生持续的振荡。
由于电路中存在噪声，它的频谱分布很广，其中一定包括有
这样一个频率成分。
这种微弱的信号，经过放大器和正反馈网络形成闭环。
由于放大电路的
开始时略大于3，反馈系数
，因而使输出幅度愈来愈大，最后受电路中非线性元件的限制，使振荡幅度自动地稳定下来，此时
，达到
振幅平衡条件。
3．振荡频率与振荡波形
由于集成运放接成同相比例放大电路，它的输出阻抗可视为零，而输入阻抗远比RC串并联网络的阻抗大得多，可忽略不计，因此，振荡频率即为RC串并联网络的
。
当适当调整负反馈的强弱，使AV的值略大于3时，其输出波形为正弦波，如AV的值远大于3，则因振幅的增长，致使波形将产生严重的非线性失真。
4．稳幅措施
对于图XX_01所示的电路，调整R1或Rf可以使输出电压达到或接近正弦波。
然而，由于温度、电源电压或者元件参数的变化，将会破坏AVFV=1的条件，使振幅发生变化。
当AVFV增加时，将使输出电压产生非线性失真；反之，当AVFV减小时，将使输出波形消失（即停振）。
因此，必须采取措施，使输出电压幅度达到稳定。
实现稳幅的方法是使电路的Rf/R1值随输出电压幅度增大而减小。
例如，Rf用一个具有负温度系数的热敏电阻代替，当输出电压
增加使Rf的功耗增大时，热敏电阻Rf减小，放大器的增益
下降，使
的幅值下降。
如果参数选择合适，可使输出电压幅值基本恒定，且波形失真较小。
同理，R1用一具有正温度系数的电阻代替，也可实现稳幅。
至于有正弦波产生方波是很简单的，只要把运放的同相端接地，把输出的正弦波接到运放的反相端，然后在运放的输出端接上稳压值4.3V的两个对立的稳压管即可。
当输入的正弦波大于零时，由于运放同相端为零，输出半个周期的正4.8V的稳定电压，当输入正弦波小于零时，运放输出半个周期的-4.8V电压，这样就产生了幅值为4.8v，频率为160HZ的方波。
最后的三角波是由积分电路产生的，运放的同相端接地，反相端接输入的方波，假设开始时输入的是正4.8v，则在前半个周期里由4.8/（RC）*（1/320）就可以得到三角波的幅值，选择合适的R,C就可以得到幅值为2v的三角波。
5.LM324
LM324系列器件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。
每一组运算放大器可用图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+（+）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系列由四个独立的，高增益，内部频率补偿运算放大器，其中专为从单电源供电的电压范围经营。
从分裂电源的操作也有可能和低电源电流消耗是独立的电源电压的幅度。
应用领域包括传感器放大器，直流增益模块和所有传统的运算放大器现在可以更容易地在单电源系统中实现的电路。
例如，可直接操作的LM324系列，这是用来在数字系统中，轻松地将提供所需的接口电路，而无需额外的±15V电源标准的5V电源电压。
运放类型:
低功率
放大器数目:
4
带宽:
1.2MHz
针脚数:
14
工作温度范围:
0°C to +70°C
封装类型:
SOIC
3dB带宽增益乘积:
1.2MHz
变化斜率:
0.5V/μs
器件标号:
324
器件标记:
LM324AD
增益带宽:
1.2MHz
工作温度最低:
0°C
工作温度最高:
70°C
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
运放特点:
高增益频率补偿运算
逻辑功能号:
324
额定电源电压, +:
15V
1.短路保护输出
2.真差动输入级
3.可单电源工作：
3V-32V
4.低偏置电流：
最大100nA
5.每封装含四个运算放大器。
6.具有内部补偿的功能。
7.共模范围扩展到负电源
8.行业标准的引脚排列
9.输入端具有静电保护功能
这个是最常用的运算放大器1，2，3脚是一组5，6,7脚是一组，8，9，10脚是一组，12，13,14脚是一组，剩下的两个脚是电源，1，7,8,14是各组放大器的输出脚，其它的就是输入脚。
至于使用地方，那就是你需要比较器和运算放大器的所有地方你都可以用，只是当你所需要用到运算放大器的地方对运算放大器的性能要求很高的时候那你就得看看LM324是不是满足性能要求了!
单位增益内部频率补偿
大直流电压增益100 dB的
高带宽（单位增益）1兆赫（温度补偿）
电源范围宽：
单电源3V至32V电源或双电源±1.5V至±16V
极低的电源漏电流（700μA）基本上是独立的电源电压
低输入偏置电流45 NA（温度补偿）
低的输入失调电压为2 mV和失调电流：
5 NA
输入共模电压范围包括地面
差分输入电压范围的电源电压等于
大输出电压摆幅0V至V + - 1.5V
交流信号三分配放大器
此电路可将输入交流信号分成三路输出，三路信号可分别用作指示、控制、分析等用途。
而对信号源的影响极 小。
因运放Ai 输入电阻高，运放A1-A4 均把输出端直接接到负输入端，信号输入至正输入端，相当于同相放 大状态时Rf=0 的情况，故各放大器电压放大倍数均为1，与分立元件组成的射极跟随器作用相同。
LM324四运放的应用
LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装，外形如图所示。
它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。
每一组运算放大器可用图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相位相反;Vi+（+）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。
四、方案实现与测试
1.仿真图
2．原件清单
序号
名称及型号
规格
数量
1
LM324
4
2
电阻
5.1k
4
3
电容
1up（1微法）
1
4
电容
250（250纳法）
1
5
可变电阻
10K
5
6
稳压管
1N748A
2
7
电阻
1K
4
五、总结
通过该实验，我对RC振荡电路，滞回比较器，反向积分运算电路有了更进一步的了解，将课本上所学的抽象的理论知识运用于实验中，并加强了我们的动手能力。
选取精确度较高的实验器件，在选择可变电阻时要考虑到其要调节的范围，尽可能的选用与要用最大限度接近的可调电阻，在振荡电路中可调电阻最好用双滑式可调电阻。
在调试过程中要尽可能的把波形调节到不失真，调节频率时用同轴电位器，这样不仅避免了调节困难，还能使调节的精确度更高。
通过这次对波形发生器的制作和设计，让我更加明白了设计电路的程序，也让我更加深入了解了波形发生器的设计理念和思路。
其实这次实验做得并不是很顺利，在运行过程中碰到了很大的困难，比如出不来图形反而出现了错误，出来了图形但是严重失真等。
一开始还比较迷茫，但是我没有失去信心，通过不断地改变阻值，改变接法，终于大体上算是成功了。
但是有点遗憾就是波形还是有点微微失真，电压、频率等幅值误差还是较大。
我想这是促使我要更加努力地学习课本知识来完善电路。
在这里我要感谢老师的帮助，因为老师的提醒，让我的电路更加可行，使用。
也因为老师，让我更加有信心去研究新的方法。
参考书目：
［1］康光华主编《电子技术基础》，北京，高等教育出版社，2006年
个人总结
通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关数模电方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，找到了部分原因，尽管最后结果是失败的，但暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。
实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。
在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。
最后在老师的指导下，终于游逆而解。
在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可！
课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。
同时，设计让我感触很深。
使我对抽象的理论有了具体的认识。
通过这次课程设计，我掌握了元器件的识别和测试，熟悉了各种芯片作用；了解了电路的调试方法；以及如何提高的性能等等。
我认为，在这学期的实验中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。
更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。
而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。
要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。
这对于我们的将来也有很大的帮助。
回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。
实验过程中，也对团队精神的进行了考察，让我们在合作起来更加默契，在成功后一起体会喜悦的心情。
只有互相之间默契融洽的配合才能换来最终完美的结果。
此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，收获颇丰。
在这次课程设计中让我感触最深的是，不管哪方面的知识我们不一定都要会，在自己的特长之外，至少要了解各个方面的知识，这样不仅提高的自己的知识面，更不至于一个人在闭门造车，降低了学习效率，让费了很多不必要的时间。
如果能够通过搭伴来学习，许多知识会减少断层的情况。
尤其对于我们电子专业来说，一个人学习是一个很漫长孤寂的过程，需要有一定的毅力和坚持的精神。
若是有兴趣的人都能走在一起分享自己所学，集大家所长，电子专业的就业情况就会有所改变，不再有太多的人觉得电子专业是一个既难学又难就业的专业。
以上就是我对这次课程的一些感悟，愿意把这次所感悟的东西用到将来的生活及学习中去。
个人总结
三周的课程设计结束了，在这三周的时间里我们通过分组来设计并完成电路，整个过程中我们发现了很多自身存在的不足，在实践中不断修改更正，可以说是受益匪浅，在巩固课本知识的同时，理论与实际相结合，真正达到了实践的目的和意义。
经过三周的课程设计的实训虽然自后没有成功，但是学到了很多东西，不仅仅是在专业知识、专业技能方面的提高，同时在同学之间相互合作与配合的团队方面也意识到并深刻体会到其中的重要性。
我们组三名同学在课程设计实习的开始，都对设计计划感到束手无策，都彼此寄希望于其他的组员。
但是经过几天的锻炼后，我们都找到了设计电路的感觉和乐趣。
我们三个组员都有彼此的分工，来协作共同去完成一个电路的设计。
查资料，焊电路，解答疑，三人彼此完成，然后共同探讨原理，电路仿真，真是合作的乐趣无限。
本次实训我们制作了波形发生电路和八路抢答器。
一个模拟电路一个数字电路，既复习了上学期学的模拟电路又巩固了这学期学的数字电路，不仅锻炼了我们的逻辑电路，还将书本上的知识点运用在了实际当中。
受益匪浅。
通过本次专业课的设计实训，将书本上学到的知识应用于实践，学会了一些电子电路仿真设计能力,虽然过程中遇到了一些困难，但是在解决这些问题的过程无疑也是对自己自身专业素质的一种提高与肯定。
此次设计不仅增强了自己在专业设计方面的信心，鼓舞了自己，更是一次对自己的兴趣培养和学习的热情的加深。
本学期的实习是让我感到很有意义的一次。
在大一和大二我们学的都是一些理论知识，就是有几个实习我们也大都注重观察的方面，比较注重理论性，而较少注重我们的动手锻炼，比如以前的电工实习。
而这一次的实习正如老师所讲，没有多少东西要我们去想，更多的是要我们去做，好多东西看起来十分简单，一看电路图都懂，但没有亲自去做它，你就不会懂理论与实践是有很大区别的，看一个东西简单，但它在实际操作中就是有许多要注意的地方，有些东西也与你的想象不一样，我们这次的实验就是要我们跨过这道实际和理论之间的鸿沟。
不过，通过这个实验我们也发现有些事看似实易，在以前我是不敢想象自己可以独立一些计时器，不过，这次实验给了我这样的机会，现在我可以较为独立的做出了。
每一周我们的实训电路都在逐步变得复杂，这使得我们逐渐有了挑战的我们知道，电子实习是以学生自己动手动脑，并亲手设计、制作、组装与调试为特色的。
它将基本技能训练，基本工艺知识和创新启蒙有机结合，培养我们的实践能力和创新精神，。
作为信息时代的大学生，仅会书本理论是不够的，基本的动手能力是一切工作和创造的基础和必要条件。
通过三周的学习，使我对电子工艺的理论有了更深的了解。
了解到了焊普通元件与电路元件的技巧、电路板图的设计制作、工作原理、电路的模拟仿真等。
这些知识不仅在课堂上有效，在日常生活中更是有着现实意义，也对自己的动手能力是个很大的锻炼。
在实习中，我锻炼了自己动手能力，提高了自己解决问题的能力。
通过本次实习，对我自己而言，培养了我理论联系实际的能力，提高了我分析问题和解决问题的能力，增强了独立工作和合同协做的能力，对以后我们面对新工作，能够更好的融入工作，是有很大的益处的。
在此，感谢老师们的细心耐心的指而导，也同样感谢其他各组同学的无私帮助！
是他们的帮助才使我坚信了以后更加认真学习的动力。
个人总结
这三个星期我们的任务是电子课程设计，主要任务是设计波形发生电路和八路抢答器。
这对我来说是有很大难度的。
上高中的时候就没有学过电子技术基础，考大学的时候物理成绩也很低，上了大学直接学大学里面的模拟电子技术基础还有数字电子技术基础会感觉有点吃力，但还是勉强学会了点，尽管最后的调试有点失败。
我们是第一次课程设计，尽管这种课程设计可能是比较简单的一种，但对我来说还是很困难的。
在此之前查找了很多资料，参考了很多相关的课本。
在设计的时候还参考了课本上的四路抢答器的原理图，开始时我还不明白电路是如何连接的，并且对原理也不了解，但在设计的过程中还是了解了不少东西，一路走来收获了知识，虽然最后没有成功，但是已经尽力了，只要坚持就好。
电子课程设计实践周是以学生自己动手动脑，并自己亲手设计，亲手制作，组装与调试为特色的，他将基本技能训练基本工艺知识和创新启蒙有机结合，培养我们的实践能力和创新能力，作为信息时代的大学生仅会书本知识是不够的，基本的动手能力是一切工作和创造的基础和必要条件。
通过这次课程设计，我发现了以往学习中的很多不足的地方，我更加深深体会到了自学的重要性。
比如在我们设计的过程中要画电路图时要用到那些专门的画电路图的软件，但是那会儿确实没有好好学，所以只能画在纸上，必要的时候请同学帮帮忙。
其实大学里面有很多东西都是要自己去学习的，当然我们不能盲目的去学一些对专业知识没有帮助的或是帮助很少的东西，相反我们应该抽时间好好的学习那些对我们来说很有用的软件，像我们学的这个专业制图软件还是很重要的。
自学是我们学好知识学好一门专业的很重要的能力，一个拥有很强自学能力的人比那些在一定程度上缺乏自学能力的人更容易成功，因为自学能力很强的人可以很快接受并掌握一项从来没有接触过的东西，适应环境的能力强。
自然这种人是很受欢迎的，因为他们更容易成功。
总之这次设计过程我受益匪浅，培养了我的设计思维，增强了动手能力，更重要的是我明白了学习的重要性，掌握了更为重要的学习方法，这将是我以后离开学校，踏上社会是相当有帮助的，我深深的体会到我必须提高自学能力，此外我还认识到我们书本上所讲的知识与我们实际学习专业知识时遇到的东西相距甚远，我们所不懂的东西还有很多，因此以后应当更加注重实际方面的锻炼和运用，解决问题的过程中也无疑是对自己专业素质的提高和肯定，此次设计不仅增强了自己在专业设计方面的信心，鼓舞了自己，更是一次兴趣的培养，这是一次难得的实践，希望通过这次设计能认识到自己不足的地方，好好学习，希望下次课程设计会有很大进步。
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