函数信号发生器的设计

模拟电路课程设计题目______函数信号发生器设计____学院_________班级______________姓名_________________学号___________________指导老师__________________函数信号发生器的设计一、设计任务和目的1.掌握RC正弦波振荡电路的工作原理2.掌握过零比较器的工作原理；3.掌握积分电路的工作原理；二、设计要求1.能够输出正弦波、方波、三角波；2.发挥部分：输出信号的幅度可调、频率可调1.函数发生器总设计概念原理图1.1原理框图RC振荡电路比较电路积分电路正弦波方波三角波1.2函数信号发生器的方案函数发生器的主要是指能自动产生正弦波、方波，三角波等电压波形的电路或者仪器。根据用途不同，可以采用单独器件单独产生需要的波形，也可以用集成电路产生所有波形。为了能更好的了解电路的基本理论以及实验的调试技术，所以这里才用了集成运算放大器组成函数发生器的设计方法。波形之间的转换有多种方案，这里采用了先生成正弦波然后转换为方波，最后把方波转换为三角波。2.各组成部分的工作原理2.1正弦波发生电路的工作原理此电路又RC桥式振荡电路组成。RC回路即作为选频回路，同时作为正反馈网络，通过RC充、放电实现输出状态的转换，电路产生了自激振荡。只要为RC串联网络匹配一个电压放大倍数大于三的放大电路就可以构成正弦波振荡电路，考虑起振条件，所以放大电路的电压放大倍数大于三，且所选放大电路应具有可能的输入电阻和尽可能小的输出电阻，以减小放大电路对选频特性的影响，使震荡频率仅仅取决于选频网络。输入量iX净输入量X基本放大电路输出量oX反馈量fX反馈网络2.1无外加输入信号的正弦波振荡电路2.2正弦波转换为方波电路运用电压比较器实现正弦波转换为方波，如图所示，其阙值电压tU=0V，集成运放工作在开环状态，其输出电压为+omU与-omU，当输入电压u小于0V时，oU=+omU；当输入电压大于0V时，oU=-omU。2.3方波——三角波转换电路的工作原理2.4电路参数的选择及计算（1）正弦中电容的变化，为了能够改变正弦波的频率，为此对1C和2C进行调整，把它们修改通过开关来选择性的电容，根据电容的从放电时间来达到频率可调的目的（2）方波——三角波产生电路方波输入时，其幅值时一定的所以选择积分电路来实现三角波的产生，同样，对于频率的问题，再次通过改变电容来实现频率可调，这里要注意的是三角波的电容调节要和正弦波的对应同步，以确保不会发生严重失真。2.5电容调节对照表正弦波——三角波1uF1000uF0.1uF100uF0.01uF10uF1nF1uF2.6振幅的调节振幅的调节相对简单，只需要在波形输出的地方加一个可调电阻来改变振幅的大小，最后加一个波形选择开关，就可以达到波形选择的要求。2.7总电路图PCB电路设计元件清单元件名称数量电容1000uF１电容100uF１电容10uF１电容1uF３电容0.1uF２电容0.01uF２电容1ｎＦ２可调电阻１Ｍ１可调电阻100Ｋ２1N4007整流二极管２电阻47K２电阻1.8K２电阻1K２UA741CP运算放大器３拨位开关3P１拨位开关4Ｐ３3.电路的安装与调试3.1正弦波发生器的安装与调试1.安装正弦波产生电路1）把UA741cp集成块插入洞洞板，注意布局2）分别把各电阻放入适当位置，注意电位器的接法，同时电容和开关的位置3）按图接线，注意芯片引脚，直流电源的正负及接地端2.调试正弦波产生电路1）接入电源后，用示波器观察2）调节电阻，使正弦波幅值满足指标要求3）调节电阻，微调波形频率4）观察示波器，达到指标后进行下一步的安装3.2方波——三角波转换电路的安装和调试1.安装方波——正弦波的变换电路1）在洞洞板接入积分电路。2）接入电容和电阻，注意电容的正确放置，3）按图连线，注意芯片引脚，直流电源正负及接地2.调试电路1）接入电源后，调整好对应电容，调节电阻2）用示波器观察输出波形，达到指标就算可以了3.3总体电路的调试把所有电路连接好，接入电源，用4通道示波器观察所有波形的输出，调节电容和电阻，可以使振幅、频率改变，并且电路输出波形相对完美，此设计就接近完成。3.43.5课程设计总结通过此课程的设计，从中学到了许多，比如加强了自己的动手能力，可以认真的完成课题的设计，从理解题目，寻找资料，到后来的设计电路图和购买元件，最后的实体焊接以及调试，一步一步走下来，虽然艰辛，但是收获让自己更加高兴，这对以后的毕业设计有着很大的帮助，锻炼了自己动手能力和解决问题的能力