正弦波函数发生器Word格式.docx

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2013年7月5日

目录

绪论…………………………………………………………………………………

关键字…………………………………………………………………………………一、设计任务…………………………………………………………………………二、设计母的………………………………………………………………………

三、电路设计方案设计与论证……………………………………………………

1、方案一：

采用集成运放电路设计方案产生要求的波形…………………………

2、方案二：

3方案比较与选择…………………………………………………………………

四、仿真与调试……………………………………………………………………

1、仿真电路………………………………………………………………………

2、仿真结果………………………………………………………………………

五、电路图设计……………………………………………………………………

六、器件介绍………………………………………………………………………

七、电路的安装与调试……………………………………………………………

1、画原理图和PCB………………………………………………………………

2、器件安装………………………………………………………………………

3、整机调试……………………………………………………………………

八、测试结果………………………………………………………………………

九、实验总结………………………………………………………………………

附录………………………………………………………………………………

绪论

函数信号发生器是指产生所需参数的电测试信号的仪器。

按信号波形可分为正弦信号、函（波形）信号、脉冲信号和随机信号发生器等四大类。

信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。

各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。

能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。

信号发生器作为一种常见的应用电子仪器设备，传统的可以完全由硬件电路搭接而成，如采用555振荡电路发生正弦波、三角波和方波的电路便是可取的路径之一，不用依靠单片机。

但是这种电路存在波形质量差，控制难，可调范围小，电路复杂和体积大等缺点。

在科学研究和生产实践中，如工业过程控制，生物医学，地震模拟机械振动等领域常常要用到低频信号源。

而由硬件电路构成的低频信号其性能难以令人满意，而且由于低频信号源所需的RC很大；

大电阻，大电容在制作上有困难，参数的精度亦难以保证；

体积大，漏电，损耗显著更是其致命的弱点。

一旦工作需求功能有增加，则电路复杂程度会大大增加。

信号发生器用来产生频率为20Hz～200kHz的正弦信号（低频）。

除具有电压输出外，有的还有功率输出。

所以用途十分广泛，可用于测试或检修各种电子仪器设备中的低频放大器的频率特性、增益、通频带，也可用作高频信号发生器的外调制信号源。

另外，在校准电子电压表时，它可提供交流信号电压。

低频信号发生器的原理：

系统包括主振级、主振输出调节电位器、电压放大器、输出衰减器、功率放大器、阻抗变换器（输出变压器）和指示电压表。

关键字：

正弦波函数发生器、集成运放、RC振荡电路、Multisim软件

一、设计任务：

1、频率范围：

100HZ—10KHZ；

2、输出电压V>

1V；

3、波形特点：

非线性失真<

5%。

二、设计目的：

1、掌握函数信号发生器工作原理以及设计过程。

2、熟悉集成运放的使用，掌握UA741的结构、功能特性以及使用方法。

3、熟悉Multisim软件。

三、电路设计方案设计与论证：

函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。

根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，使用的器件可以是分立器件（如低频信号函数发生器S101全部采用晶体管），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）。

为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术，本课题采用集成运算放大器UA741正弦波函数发生器的设计方法。

采用集成运放电路设计方案产生要求的波形

图2所示为双向稳压管稳幅文氏桥式振荡器。

主要是应用集成运放UA741，通过双向稳压管稳幅文氏桥式振荡器产生正弦波，在振荡幅度较小时，稳压管支路开路，闭环增益较大，决定于R3、R4、R5。

当振荡幅度达到稳压管击穿电压时，2DW7B击穿，负反馈加深，使闭环增益下降而稳定输出幅度。

R6与2DW7B串联，在2DW7B击穿时，可避免闭环增益值变化太厉害而造成波形失真。

当R1、R2取1.5K，C1、C2取107200pF时，振荡器可获得失真度小于0.5%的1KHZ正弦信号，电路较简单，调试方便，是一个优秀的可实现的方案。

图3所示为双二极管稳幅文氏桥式振荡器。

起振时及振荡振荡幅度较小时，R1上压降不足于使D1、D2导通，闭环增益较大；

当振荡幅度增至某一值时，两二极管分别在输出电压的正负两个半周轮流导通，而且由于二极管正向导通的非线性，正向电压越大，正向电阻越小，使振荡器的负反馈深度加深，闭环增益相对下降，使输出电压幅度稳定在某一值。

3方案比较与选择

uA741是美国仙童公司较为早期的产品,由于其性能完善,如差模电压范围和共模电压范围宽,增益高,不需外加补偿,功耗低,负载能力强,有输出保护等,因此具有较广泛的应用。

uA741这类单片硅集成电路器件提供输出短路保护和闭锁自由运作，可以方便的输出精度较高的正弦波.

本课题选用方案二.

四、仿真与调试

用Multisim软件进行仿真。

1、仿真电路：

2、仿真结果：

五、电路图设计

六、器件介绍：

七、电路的安装与调试

1、画原理图和PCB

（1）、按照电路要求画好电路图和PCB图，并打印出来。

（2）、制作PCB板。

2、器件安装：

（1）、把UA741集成块插入DIP-8插座。

（2）、分别把各电阻,电容，二极管等元件焊接到适当位置，尤其注意电位器的焊接。

（3）、按图焊接电路，注意直流源的正负及接地端。

（4）、完成后用万用表测一下电路看看是否短路。

3、整机调试

（1）、接入电源后，用示波器进行观察。

（2）、调节R5、R6使电路起振。

（3）、电路起振后，调节R5、R6，使正弦波的幅值、频率满足指标要求。

（4）、观察示波器，各指标达到要求。

八、测试结果

297HZ：

554HZ：

859HZ：

1.559KHZ：

5.485KHZ：

14.436KHZ：

九、实验总结

本课题根据设计中要实现的功能，经过自己认真地分析、实践，确立方案，书写文档，设计出电路，在设计过程中翻阅了大量资料，通过对所得的各种资料的综合分析，提炼出自己需要的信息，从而提高自己的分析能力；

通过对主要技术指标的分析，认真体会了设计时的各项技术政策；

通过对设计时出现的各种问题的分析与解决，锻炼了独立分析，进行工程设计的能力；

通过对电路设计中的某些问题的较为深入的探索，培养了自己的科研工作能力；

通过设计论文的书写，进一步锻炼了绘图技巧，文字表达能力和对工作的认真态度。

当然，在设计中遇到了一些实际困难，通过本人和同学多次查找参考资料，以及指导老师的悉心讲解，终于豁然开朗；

通过这次设计不仅巩固了本专业的知识，加深了对课本知识的理解，为本人在这一学期所学专业知识做了一个系统的把握。

十、参考文献

[1]彭介华.电子技术课程设计指导[M].北京：

高等教育出版社

[2]孙梅生，李美莺，徐振英.电子技术基础课程设计[M].北京：

[3]梁宗善.电子技术基础课程设计[M].武汉：

华中理工大学出版社

[4]张玉璞，李庆常.电子技术课程设计[M].北京：

北京理工大学出版社

[5]薛鹏骞，梁秀荣.电子设计自动化技术实用教程[M].北京：

中国矿业大学出版社