电模课程设计01

《电路与模拟电子技术》课程设计报告题目低频信号源学院（部）信息工程学院专业计算机科学与技术班级24020902学生姓名韩小龙学号240209022212月27日至1月9日共2周指导教师（签字）电路与电子技术课程设计任务书低频信号源一、任务：设计并制作能产生正弦波、方波和三角波等多种信号的低频信号源。二、要求1、各种输出信号的频率：10Hz~10kHz，连续可调。2、各种输出信号的幅度：0~10V，连续可调；在负载电阻为100Ω时，输出信号幅度为5V。3、正弦波输出信号频率稳定度优于10-4，非线性失真系数≤3%。4、方波输出信号的上升和下降时间≤1μs，平顶降落≤5%，占空比：2%~98%，连续可调。5、三角波信号能变换为锯齿波信号。6、自行设计并制作满足本设计任务要求的直流稳压电源。课程设计题目：低频信号源摘要：本课题采用振荡电路产生方波，然后经过积分电路产生三角波，同时调节占空比产生锯齿波，再由三角波通过积分电路产生正弦波。其优点是频率调节范围较大,占空比容易调节。下面就总体方案的选择﹑理论分析﹑仿真结果对本方案做以评价。关键词：信号波形运放稳压电源振荡电路电压比较器正文一、总体设计方案论证及选择方案一：由振荡电路产生方波，然后经过两次积分电路，分别产生三角波和正弦波。此方案的优点是在方波发生电路里容易实现频率的调节，而且在后续的积分电路里不会改变频率，方波电路里可以通过改变占空比来输出锯齿波。其缺点是产生的正弦波是近似的二次曲线，而不是精确的正弦曲线。方案二：此电路由RC振荡电路产生正弦波，然后经过电压比较器产生方波，最后经过积分电路产生三角波。优点是正弦波是精确的正弦曲线。其缺点是三角波的输出改变占空比不容易改变。经过对两方案的比较论证，鉴于本实验任务：各种输出信号的频率：10Hz~10kHz，连续可调。各种输出信号的幅度：0~10V，连续可调；在负载电阻为100Ω时，输出信号幅度为5V。正弦波输出信号频率稳定度优于10-4，非线性失真系数≤3%。方波输出信号的上升和下降时间≤1μs，平顶降占空比落≤5%，占空比：2%~98%，连续可调。三角波信号能变换为锯齿波信号。所以采用第二种方案——其制作简单容易实现且能满足本实验的基本要求，产生低频的方波﹑三角波﹑正弦波的信号。二、设计方案的原理框图、总体电路图、接线图及说明本课题的原理框图如下图所示：方波产生器积分电路积分电路比例放大器32144其中1号线输出方波波，2号线输出三角波和锯齿波，3号线输出正弦波，4是低频信号源的总输出。总电路图。总电路图三﹑单元电路设计、主要元器件选择与电路参数计算1﹑方波发生电路：方波发生电路采取振荡电路产生方波，调节R4用来改变占空比，但不会不改变频率。调节R3和电容容量可以改变频率，C1和C2转换可以粗调（C1是低频，C2是高频）。D1和D2两个稳压管用来稳定输出电压。参数计算如下：图一（方波电路）2.方波—三角波产生电路：此电路采用积分电路，实现方波到三角波的转换。积分之后电路的输出幅值就会成倍减小，用电容C13和C14来调节输出电压的幅值。由于输入的方波信号的频率改变时，三角波的幅值也会改变，因此在电路中加入电阻器R6和开关A来调节输出三角波的幅值。当输出方波的占空比改变式，可以调节电阻器R14来使输出的锯齿波波形稳定。电路参数计算如下：)221ln()2(3341RRCRRT)1010(1KHzHzTf31312RRRRD98.002.0D1348RRttItudtuRCtu0000)(1)(4RCTUm图二（三角波电路）3.三角波—正弦产生电路：此电路同样采用积分电路实现三角波到正弦的转换，但是近似的二次曲线不是精确的正弦曲线。粗调：精确调节：图三（正弦波电路）4.直流稳压电源电路：直流稳压电源采用运放LF357AH制作，输出电压为，±15V。IuRRu15160IuRRRRuRRu1518161801818图四（直流稳压电源）5.比例运放比例运放的输入端是方波﹑三角波﹑正弦波，然后进行放大实现三种波的统一放大电路和统一输出。图五（比例运放电路）四﹑Multisim仿真方波输出结果:方波—三角波输出结果：方波—锯齿波输出：三角波—正弦波：上下降时间：如图，本方案的上下降时间为0.935us，满足要求（≤1us）。频率范围：如图，输出频率（1HZ—50KHZ）,满足要求（10—10k）。五、存在的问题，收获与体会等在老师的指导和帮助下终于完成了课题的设计。通过对低频信号源的设计，使我对低频信号源的工作原理有了本质的理解，掌握了LM741的引脚功能、工作波形等内部构造及其工作原理。对信号产生电路有了很深的理解。同时使我更加认识到理论联系实际的重要性和困难性，在电路的设计和仿真的过程中深刻的认识到要把理论应用到实际是有很大的距离的。而且通过对此课程的设计，我不但知道了以前不知道的理论知识，而且也巩固了以前知道的知识。也巩固了在书本上学到的知识，体会到了把理论知识应用到实际时的喜悦。在整个设计及调试过程中，我个人感觉调试部分是最难的，因为你理论计算的值在实际当中并不一定是最佳参数，我们必须通过观察效果来改变参数的数值以期达到最好。这个过程也是花费时间最长的，经常是计算的理论值没有问题可是仿真的结果却相差很大，只能慢慢改换原件试验以达到要求的数值。这个过程也是一个加深经验和六、参考文献胡宴如主编.模拟电子技术.北京.高等教育出版社，2004童诗白主编．模拟电子技术基础（第三版）．北京：高教出版社，2005高玉良主编.电路与模拟电子技术.北京.高等教育出版社，宏寿主编.电子设计自动化-Multisim在电子电路与单片机中的应用.清华大学出社饶志强主编.模拟电子技术.北京.清华大学出版社王昊李昕主著.集成运放应用电路360例.电子工业出版社七、附件（如元件材料清单、原理电路图或其它说明）虽然由于客观条件的限制我们设计的信号源没有用实物器件去制作,但我通过查资料,按照我们的设计方案选择了合适的器件。可以根据总电路图连接制作。下面是我的器件的清单（接线说明见总电路图）：1．双踪示波器1台2．运放7412片运放3554AM1只3．电位器48K1只100K2只500k1只10k4只12k1只4．电容470μF2只220μF2只2.2mF1只100μF2只330μF4只550nF1只10nF1只5.稳压管2只6．二极管2只7.定值电阻10k5只1k1只200k1只14k1只8．仪器探头线若干根9．电源线若干根