张春菊模拟电子技术B课程设计报告

《模拟电子技术B》课程设计题目：函数信号发生器的设计与调试姓名：张春菊学号：1405130202班级：自动化14-2班院系：信息工程学院指导教师:缪新颖起止时间：2016.6.13---2016.6.25目录一绪论...............................................................................................................................................11.1相关背景知识：.................................................................................................................11.2技术指标：.........................................................................................................................11.3课程设计条件：..................................................................................................................1二函数发生器基本原理...................................................................................................................12.1原理图：.............................................................................................................................12.2设计思路：..........................................................................................................................1三各组成部分工作原理...................................................................................................................13.1方波发生电路的工作原理：..............................................................................................13.2方波——三角波的转换原理：..........................................................................................23.3三角波——正弦波的转换电路的工作原理：..................................................................4四电路仿真.......................................................................................................................................44.1方波—三角波—正弦波函数发生器实验电路：..............................................................54.2方波电路的仿真..................................................................................................................54.3三角波电路的仿真...............................................................................................................5五实验室的搭建与调试...................................................................................................................65.1实物连接图...........................................................................................................................65.2示波器显示的结果...............................................................................................................75.2.1矩形波—三角波调试结果........................................................................................75.2.2正弦波调试结果........................................................................................................7六元器件清单...................................................................................................................................8七设计总结.......................................................................................................................................9附录...................................................................................................................................................10八参考文献.....................................................................................................................................10第1页大连海洋大学课程设计报告纸学院:信息工程专业班级:自动化姓名:张春菊学号:1405130202一绪论1.1相关背景知识：函数发生器是一种多波形的信号源。它可以产生正弦波、方波、三角波、锯齿波、甚至任意波形。有的函数发生器还具有调试功能，可以进行调幅、调相、脉宽调试和VOC控制。函数发生器有很宽的频率范围，使用范围很广，它是一种不可或缺的通用信号源。可以应用于生产测试、仪器维修和实验室，还广泛应用于其他科技领域，如医学、科技、教育、化学、通讯、地球物理学、工业控制和军事等。1.2技术指标：1.2.1设计具有一定幅值、频率可调的方波-三角波-正弦波函数发生器。1.2.2方波与三角波的幅值之比为3:2。1.3课程设计条件：模拟电子技术基础B、实验室、仿真软件。二函数发生器基本原理2.1原理图：方波三角波正弦波滞回比较器低通滤波器2.2设计思路：设计思路先产生方波—三角波，再将三角波换成正弦波设计方法。通过对函数信号发生器的原理以及构成设计一个能产生方波、三角波、正弦波的简易发生器。然后利用仿真软件Multisim对电路进行仿真。观察效果并与技术指标做对比。最后对试验中遇到的问题和解决方法进行总结。三各组成部分工作原理3.1方波发生电路的工作原理：第2页大连海洋大学课程设计报告纸学院:信息工程专业班级:自动化姓名:张春菊学号:1405130202图一方波发生电路图一所示电路由反相输入的滞回比较器和RC电路组成。RC回路即作为延迟环节，又作为反馈网路，通过RC的充、放电实现输出状态的自然转换。设某一时刻输出电压ZOUU，则同相输入端电位TPUU。Uo通过R3对电容C的正向充电。反相输入端电位n随时间t的增长而逐渐增高，当t趋近于无穷时，Un趋于+Uz；但是一旦TNUU,再稍增大，Uo从+Uz跃变为-Uz，与此同时Up从+Ut跃变为-Ut。随后，Uo又通过对电容的反相充电。Un随着时间的增长而降低，当t趋于无穷大时，Un趋于-Uz；但是一旦TNUU-，再稍减小，-Uz跃变为+Uz，与此同时Up从-Ut跃变为+Ut。电容又开始正相充电。上述过程周而复始，电路产生了自激振荡。3.2方波——三角波的转换原理：第3页大连海洋大学课程设计报告纸学院:信息工程专业班级:自动化姓名:张春菊学号:1405130202图二方波—三角波变换电路设计的方波—三角波转换电路如图二所示三角波发生电路中，左边如图二所示为同向输入滞回比较器，右半部分如图二所示为积分运算电路。图中滞回比较器的输出电压ZOUU1,它的输入电压是积分电路的输出电压Uo，根据叠加定理，滞回比较器部分的同向输入端的电位ZOOOPURRRURRRURRRURRRU21221112122111令011NPUU，则阈值电压ZTURRU12积分电路的输入电压是滞回比较器的输出电压1OU,而且1OU不是ZU，就ZU,所以输出电压的表达式为021141tUttUCRUOOO，式中为初态时的输出电压。Uo是三角波，幅值为TU；1OU是方波，幅值是ZU。大连海洋大学课程设计报告纸第4页学院:信息工程专业班级:自动化姓名:张春菊学号:14051302023.3三角波——正弦波的转换电路的工作原理：三角波到正弦波的变换电路主要是由积分电路完成的。在三角波电压为固定频率或频率变化范围很小的情况下，可以考虑采用低通滤波（或带通滤波）的方法将三角波变换为正弦波，设计的电路如图三所示。图三三角波——正弦波转换工作原理大连海洋大学课程设计报告纸学院:信息工程专业班级:自动化姓名:张春菊学号:1405130202四电路仿真第5页4.1方波—三角波—正弦波函数发生器实验电路：图四方波—三角波—正弦波函数发生器仿真电路4.2方波电路的仿真图五方波仿真结果大连海洋大学课程设计报告纸学院:信息工程专业班级:自动化姓名:张春菊学号:14051302024.3三角波电路的仿真第6页图六三角波仿真结果4.4正弦波电路的仿真图七正弦波仿真结果大连海洋大学课程设计报告纸学院:信息工程专业班级:自动化姓名:张春菊学号:1405130202五实验室的搭建与调试5.1实物连接图第7页图八实物图的连接5.2示波器显示的结果5.2.1矩形波—三角波调试结果图九矩形波—三角波调试结果大连海洋大学课程设计报告纸学院:信息工程专业班级:自动化姓名:张春菊学号:14051302025.2.2正弦波调试结果第8页图十正弦波调试结果六元器件清单名称参数数量集成运放7413示波器3直流电源±123