模电课程设计函数信号发生器

课程设计（论文）课程名称：模拟电子技术基础课程设计题目名称：函数信号发生器姓名：学号：班级：专业：设计时间：教师评分：年月日目录一、设计的目的及任务1.1课程设计的目的…………………………………………………………（1）1.2课程设计的任务与要求…………………………………………………（1）二、电路设计总方案及各部分电路工作原理……………………………………（1）2.1电路设计总体方案……………………………………………………（2）2.2正弦波发生电路的工作原理……………………………………………（3）2.3正弦波---方波工作原理……………………………………（4）2.4方波---三角波工作原理…………………………………（5）2.5三角波---正弦波工作原理…………………………………（6）三、电路仿真及结果……………………………………………………………（7）3.1正弦波发生原理仿真………………………………………………（7）3.2正弦波---方波工作原理仿真………………………………………（8）3.3方波---三角波工作原理仿真………………………………………（8）3.4三角波---正弦波工作原理仿真…………………………………（9）3.5方波---脉冲波工作原理仿真………………………………………（10）四、收获与体会…………………………………………………………………（10）五、仪器仪表明细清单…………………………………………………………（11）参考文献………………………………………………………………………（12）1一、设计的目的及任务1.1课程设计的目的学习Multisim10仿真软件的使用方法，进一步巩固简易信号发生器的电路结构及电路原理并了解波形的转变方法，掌握模拟电子技术的基本原理，提高电子电路的设计与实验能力。1.2课程设计的任务与要求设计一个函数信号发生器，能输出1kHz的正弦波（两个）、方波和三角波、脉冲波共五种波形。并完成由正弦波→方波→三角波→正弦波（同相）的转化。二、电路设计总方案及各部分电路工作原理2.1电路设计总体方案电路由一个RC正弦波振荡电路，电压比较器，积分电路，微分电路，低通滤波器组成。首先，由RC正弦波振荡电路产生一个1KHZ的正弦波振荡信号，经过过零比较器处理后，可输出一个相同频率的方波信号。其次，方波信号一部分引入到积分电路，经过积分电路的处理，输出端将产生一个相同频率的三角波信号。再次，另一部分方波输出信号引入到微分电路，经过处理，微分电路输出端将产生脉冲波信号。2最后，由积分电路输出的三角波信号经过低通滤波器的处理，可产生正弦波。至此完成了正弦波→方波→三角波→正弦波的转化。系统组成框图：电路原理图：RC正弦波振荡电路电压比较器积分电路低通滤波器正弦波方波正弦波三角波脉冲波微分电路32.2正弦波发生电路的工作原理正弦波振荡电路是在没有外加输入信号的情况下，依靠电路自激振荡产生正弦波输出的电路。它由放大电路、选频网络、正反馈网络、和稳幅环节组成。由于2/11RRAu,故使Au在开始时使其大于3满足起振条件，电路便会产生自激振荡，因为电路只对fo的频率信号放大，而对其他的频率信号全部衰减为0，所以输出0ff的频率信号。电路原理图：4正弦波参数计算：频率012fRC幅频特性0.2201||f3()Ffff相频特性001farctan()3Ffff2.3正弦波---方波工作原理过零比较器电压传输特性利用过零比较器将正弦波转化为方波。电路由反相输入的过零比较器和RC振荡电路电路组成。设某一时刻输出电压Uo=+Uz,则同相输入端电位Up=0。。反相输入端Ui随时间t的增长而逐渐增高，当iU大于零的时候输出Uz，当iU小于0的时候输出-Uz，Uz由两个对称的稳压管的压降来产生。由方程2/2()(1)()TRTZTTUUUeU可求出12222ln(1)RTRCR振荡频率f=1/TA+-uiuouo-UOMUOMuiO5电路原理图：2.4方波---三角波工作原理运用反相积分运算电路来实现方波到三角波的转换。由于集成运放的同相输入端通过R接地，由虚短路和虚断路原理可得，cIRUiiR输出电压与电容上电压的关系是0U=c-U0i1UUdtRC电路原理图：62.5三角波---正弦波工作原理运用同向输入二阶低通滤波电路实现。低通滤波器是容许低于截止频率的信号通过，但高于截至频率的信号不能通过的电子滤波装置。所以，它可将三角波率成正弦波。22110(j)11(j)(1)(1)(j)1+j1jouiURRAfURCRf式中fo为特征频率。令f=0可得通带的截止频率为121RRAup21(j)(j)(j)(1)(j)(j)oPuiiURUAURU故通带的截止频率为fp=fo。7电路原理图：三、电路仿真及结果3.1正弦波发生原理仿真83.2正弦波---方波工作原理仿真3.3方波---三角波工作原理仿真93.4三角波---正弦波工作原理仿真3.5方波---脉冲波工作原理仿真运用反相微分电路实现。电路原理图：10仿真波形图：四、收获与体会4.1对知识点的巩固在RC正弦波产生电路中，反相端接入的电阻R1Rf是为了满足起振条件，在F=1/3时Rf要大于两倍的R1，才满足起振条件。滤波电路中两个电阻跟电容的参数要相等。在过零比较器中是如果直流分量全是正值时就会只有正值输出。两个稳压管在一个导通后另一个还会有压降，因此方波输出的值要大于稳压管的值。在最后的滤波电路中，由三角波到正弦波的滤波原理是因为三角波的傅里叶展开，低通滤波的通带截止频率应大于三角波的基波频率小于三次的基波频率。而且只有在fpfo时频率才可以通过。在产生脉冲波时，因为脉冲波在电容充放电的过程中可能会对电路产生一定的影响，所以要在最后的正弦波输出时再接上一个比较器，将输出的方波接到11微分电路中，输出脉冲波。4.2我的收获通过自己动手做课程设计，感觉有些东西不是只有理论知识支撑的，也要亲自实践的动手做，实验过程中，产生了各种各样的问题，在一次又一次的调试和查阅，直到示波器出现正确的波形的过程中，我收获很多。本次自己动手设计函数发生器，更加深刻和全面的理解了课本上的知识点，学以致用，增强了自己动手能力，增加了对于模电学习的兴趣。五、仪器仪表明细清单器件名称参数数量示波器5个二极管2个运算放大器4个运算放大器1个电阻器合适阻值若干个12电容合适电容若干个稳压管2个参考文献《模拟电子技术基础（第四版）》清华大学电子学教研组编