電子線路課程設(shè)計(jì)-函數(shù)信號(hào)發(fā)生器課程設(shè)計(jì)

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1、中北大學(xué)《電子線路》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書2011/2012學(xué)年第一學(xué)期題目：函數(shù)信號(hào)發(fā)生器學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：3學(xué)院：信息商務(wù)學(xué)院專業(yè)：通信工程指導(dǎo)教師：系主任：2012年1月5日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1．設(shè)計(jì)目的：1）綜合運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)，掌握一般電子線路分析和設(shè)計(jì)的基本方法和步驟；2）培養(yǎng)一定的獨(dú)立分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力；3）實(shí)踐利用EDA軟件繪制電子線路原理圖、PCB圖及仿真；4）學(xué)會(huì)說(shuō)明書的規(guī)范整理和書寫。2．設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、條件、設(shè)計(jì)要求等）：1、產(chǎn)生方波（200-2000Hz可

2、調(diào)，輸出電壓0-5V可調(diào)）；2、鋸齒波（200-2000Hz可調(diào)，輸出電壓0-5V可調(diào)）；3、占空比可調(diào)的矩形波（30%-70%）。4、注意要求每種波幅度可調(diào)、頻率可調(diào)，并給出自己設(shè)計(jì)方法的可調(diào)范圍及依據(jù)。運(yùn)放：MC1595、MC4558、F007或自選分工：方波一人，鋸齒波一人，矩形波一人。3．設(shè)計(jì)工作任務(wù)及工作量的要求1）分析設(shè)計(jì)任務(wù)，查閱相關(guān)資料；1引言信號(hào)發(fā)生器又稱信號(hào)源或振蕩器，在生產(chǎn)實(shí)踐和科技領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。各種波形曲線均可以用三角函數(shù)方程式來(lái)表示。能夠產(chǎn)生多種波形，如三角波、鋸齒

3、波、矩形波（含方波）、正弦波的電路被稱為函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。函數(shù)信號(hào)發(fā)生器在電路實(shí)驗(yàn)和設(shè)備檢測(cè)中具有十分廣泛的用途。例如在通信、廣播、電視系統(tǒng)中，都需要射頻（高頻）發(fā)射，這里的射頻波就是載波，把音頻（低頻）、視頻信號(hào)或脈沖信號(hào)運(yùn)載出去，就需要能夠產(chǎn)生高頻的振蕩器。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域內(nèi)，如高頻感應(yīng)加熱、熔煉、淬火、超聲診斷、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、頻率或高或低的振蕩器。2技術(shù)性能指標(biāo)1、產(chǎn)生方波（200-2000Hz可調(diào)，輸出電壓0-5V可調(diào)）；2、鋸齒波（200-2000Hz可調(diào)，

4、輸出電壓0-5V可調(diào)）；3、占空比可調(diào)的矩形波（30%-70%）。4、注意要求每種波幅度可調(diào)、頻率可調(diào)，并給出自己設(shè)計(jì)方法的可調(diào)范圍及依據(jù)。運(yùn)放：MC1595、MC4558、F007或自選分工：方波一人，鋸齒波一人，矩形波一人。按照以上技術(shù)完成要求設(shè)計(jì)出電路，繪制電路圖，對(duì)設(shè)計(jì)的電路用Multisim進(jìn)行必要的仿真，用PCB軟件進(jìn)行制板、焊接，然后對(duì)制作的電路完成調(diào)試，撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告測(cè)，通過(guò)答辯3方案的選擇根據(jù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)的要求，對(duì)信號(hào)產(chǎn)生部分可采用多種方案：如模擬電路實(shí)現(xiàn)方案，數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)方案，模數(shù)結(jié)合

5、實(shí)現(xiàn)方案等。鑒于波形信號(hào)的產(chǎn)生和模擬聯(lián)系緊密，我們用模擬電路實(shí)現(xiàn)方案。模擬電路的實(shí)現(xiàn)方案就是指全部采用模擬電路的方式，以實(shí)現(xiàn)信號(hào)產(chǎn)生電路的所有功能。就此方案，也有幾種電路方式。3.1方案一圖3.1方波和正弦波產(chǎn)生電路用方波和三角波產(chǎn)生電路輸出方波和三角波[1]，再通過(guò)三角波—正弦波轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生正弦波。方波和三角波發(fā)生器的工作原理：A1構(gòu)成遲滯比較器同相端電位Vp由VO1和VO2決定。利用疊加定理可得：⑴當(dāng)Vp＞0時(shí)，A1輸出為正，即VO1=+Vz；當(dāng)Vp＜0時(shí)，A1輸出為負(fù)即VO1=-Vz。A2構(gòu)成反

6、相積分器VO1為負(fù)時(shí)，VO2向正向變化，VO1為正時(shí)，VO2向負(fù)向變化。假設(shè)電源接通時(shí)VO1=-Vz，線性增加。當(dāng)：時(shí)，可得：⑵當(dāng)VO2上升到使Vp略高于0V時(shí)，A1的輸出翻轉(zhuǎn)到VO1=+Vz。同樣：時(shí)當(dāng)VO2下降到使Vp略低于0時(shí)，VO1=-Vz。這樣不斷的重復(fù)，就可以得到方波VO1和三角波VO2。其輸出波形如圖2-6所示。輸出方波的幅值由穩(wěn)壓管DZ決定，被限制在穩(wěn)壓值±Vz之間。電路的振蕩頻率：⑶方波幅值：=±⑷三角波幅值：=⑸調(diào)節(jié)可改變振蕩頻率，但三角波的幅值也隨之而變化。圖3.2方波和正弦波

7、波形圖3.2方案二圖3.3信號(hào)發(fā)生器方框圖用正弦波發(fā)生器產(chǎn)生正弦波信號(hào)，然后用電壓比較器產(chǎn)生方波，再經(jīng)積分電路產(chǎn)生三角波，電路框圖如圖二。此電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且有良好的正弦波和方波信號(hào)。但經(jīng)過(guò)積分器電路產(chǎn)生同步的三角波信號(hào)，存在難度。原因是積分器電路的積分時(shí)間常數(shù)不變的，而隨著方波信號(hào)頻率的改變，積分電路輸出的三角波幅度同時(shí)改變。若要保持三角波的輸出幅度不變，需同時(shí)改變積分時(shí)間常數(shù)的大小。而且方波占空比[2]和鋸齒波幅度改變會(huì)同時(shí)引起其它波形的變化。3.3方案三在方案二的基礎(chǔ)上，我們添加方波產(chǎn)生電路作為

8、鋸齒波產(chǎn)生的信號(hào)源，解決了課程設(shè)計(jì)中提出的對(duì)鋸齒波和矩形波調(diào)節(jié)而互不影響的要求。（2）確定系統(tǒng)方案三。4單元電路設(shè)計(jì)4.1正弦波產(chǎn)生電路采用RC選頻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的振蕩電路稱為RC振蕩電路，它適用于低頻振蕩，一般用于產(chǎn)生200Hz~2000Hz的低頻信號(hào)。因?yàn)閷?duì)于RC振蕩電路來(lái)說(shuō)，增大電阻R即可降低振蕩頻率，而增大電阻是無(wú)需增加成本的?！　〕Ｓ肔C振蕩電路[3]產(chǎn)生的正弦波頻率較高，若要產(chǎn)生頻率較低的正弦振蕩，勢(shì)必要求振蕩回路要有較大的電感和電容，這樣不但元件體積大、笨重、