课程设计报告
课 程 名 称 模拟电子技术
设 计 题 目 方波、三角波、正弦波信号发生器设计系 部 名 称 机械电子工程系 专 业 班 级 电子信息工程2013级 姓 名 学 号 成 绩 指 导 教 师
2014年12月
目录
1.设计目的、任务、要求与技术指标
1.1课程设计目的………………………………………………………………………2 1.2设计任务……………………………………………………………………………2 1.3设计的技术指标要求………………………………………………………………2 2.方案比较与论证
2.1方案一………………………………………………………………………………2 2.2方案二………………………………………………………………………………3 3系统组成及工作原理
3.1 RC桥式正弦波振荡产生正弦波电路…………………………………………………3 3.2 滞回比较器产生方波…………………………………………………………………4 3.3 积分电路将方波转换为三角波………………………………………………………6 4.系统总电路图………………………………………………………………………………7 5.总结…………………………………………………………………………………………7 6.元件清单……………………………………………………………………………………8 附录1：正弦波仿真结果……………………………………………………………………10 附录2：方波仿真电路………………………………………………………………………11 附录3：三角波仿真电路……………………………………………………………………12 附录4：《模拟电子技术》课程设计任务书（二）………………………………………13
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方波、三角波、正弦波信号发生器设计
作者： 同组：
1课程设计目的、任务、要求与技术指标
1.1 课程设计目的
通过本次课程设计所要达到的目的是：提高学生在模拟集成电路应用方面的技能，树立严谨的科学作风，培养学生综合运用理论知识解决实际问题的能力。学生通过电路设计初步掌握工程设计方法，逐步熟悉开展科学实践的程序和方法，为后续课程的学习和今后从事的实际工作打下必要的基础
1.2设计任务
（1）设计一个方波、三角波、正弦波函数发生器；
（2）能同时输出一定频率一定幅度的三种波形：正弦波、方波和三角波； （3）用±5V电源供电；
（4）运用模拟电子技术的理论、技术和器件。
1.3设计的技术指标要求
（1）输出波形：正弦波、方波、三角波； （2）频率范围：在1 Hz～20000 Hz范围内可调； （3）幅度范围：在0～1.0 Vpp范围内可调；
（4）比较器用LM339，运算放大器用LM324，双向稳压管用两个稳压管代替。
2.方案比较与论证
2.1方案一
首先用一个RC振荡电路产生正弦波，然后在用一个滞回电压比较器产生方波，最后在方波基础上利用积分电路产生三角波。
2.2方案二
用一个RC振荡电路产生正弦波，然后用方波发生器产生方波，最后在方波基础上利用积分电路产生三角波。
终上所述，方案一独立元件少，所用元件少，并能达到设计要求，故选第一种方案。
3.系统组成及工作原理
3.1 RC桥式正弦波振荡产生正弦波电路
RC桥式正弦波振荡电路的特征是以集成运放为中心，以RC串并联网络为选频网络和正反馈网络
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图3.1.1RC桥式正弦波振荡电路图
电路的起振条件：Rf≧2R1 振荡频率：f=1/2πRC
可通过调整R和C的数值来改变振荡频率，要想提高振荡频率，则要减小R和C或减少两者之一。
依设计要求频率要达到1hz-20000hz，故要分波段，用RC串并联选频网络分波段，计算如下： 因为f=1/(2πRC)，取R=100Ω，Rw=500KΩ
当f=1HZ,C=1/（2πR）=1/(2*3.14*(500000+1000))=0.319*10^-6F 因为ｆmin≤1HZ,所以C≥0.319*10^-6F,故取C=0.33uf 同理可得f=20000HZ,R=100Ω，Rw=500KΩ
C=1/(2πfRmin)=1/(2*3.14*100*20000)=0.0796*10^-6F 因为fmax≥20000HZ,故取C=0.075uf
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图3.1.2RC桥式正弦波振荡产生正弦波电路
幅值0～1v,因为u=5v,所以用电阻分压，所以上图0≤R8/(R8+R7)≤1/10.故实现0～1v的改变
3.2滞回比较器产生方波
图3.2.1（a)滞回比较器（b）滞回比较器电压传输特性
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该电路的作用是将正弦信号转变成方波信号，其传输特性曲线如图3.2.2（b）所示。电压比较器输出电压：Uo=±UZ UP=±R1/(R1+R2)Uz 令UN=UP求出的UI就是阀值电压，因此得出±UT=±R1/(R1+R2)Uz 假设UI<-UT，则UN小于Up，因而UO＝+UZ，UP=+UT。只有当输人电压UI增大到+UT，再增大一个无穷小量时，输出电压UO才会从高电平+UZ跃变为-UZ。同理，假设UI>+UT，那么UN大于UP，因而UO＝-UZ，UP＝-UT。只有当输人电压UI减小到-UT，再减小一个无穷小量时，输出电压UO才会从低电平-UZ跃变为高电平+UZ。因此，图（a）所示电路的电压传输特性如图（b）所示。
从电压传输特性上可以看出，当-UT＜UI＜+UT时，UO可能是-UZ，也可能是+UZ。这取决于UI是从小于-UT，还是从大于+UT变化而来的，即曲线具有方向性，如图（b)所示。
实际上，由于集成运放的开环差模增益不是无穷大，只有当它的差模输人电压足够大时，输出电压UO才为±UZ。UI在从+UT变为-UT或从-UT变为+UT的过程中，随着UI的变化，将经过线性区，并需要一定的时间。滞回比较器中引人了正反馈，加快了UO的转换速度。例如，当UO＝+UZ、UP=+UT时，只要UI略大于+UT足以引起UO的下降，即会产生如下的正反馈过程：UO的下降导致UP下降，而UP的下降又使得UO进一步下降，反馈的结果使UO迅速变为－UT，从而获得较为理想的电压传输特性。
图3.2.2滞回比较器产生方波电路
幅值0～1v,因为u=5v,所以用电阻分压，所以上图0≤R8/(R8+R7)≤1/10.故实现0～1v的改变
3.3积分电路将方波转换为三角波
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图3.3.1积分电路
方波通过积分电路，产生三角波。积分电路是一种运用较为广泛的模拟信号运算电路，它是组成各种模拟电子电路的重要基本单元，它不仅可以实现对微分方程的模拟，同时在控制和测量方波-三角波发生电路波形图系统中，积分电路也有着广泛运用，利用其充放电过程可以实现延时，定时以及各种波形的产生.积分电路还可用于延时和定时。 在三角波发生电路图中，将方波电压作为积分运算电路的输入，在积分运算电路的输出就得到三角波电压。 通过同向输入端输入作为一个滞回比较器，输出产生方波，滞回比较器的幅值大小为稳压二极管稳压电压，方波经过一个积分电路产生三角波。
4.系统总电路图
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图4.1总设计电路（方波、三角波、正弦波信号发生器）
RC振荡电路产生正弦波，RC串并联网络进行调频，f=1/2πRC，R=100Ω，Rw=500KΩ，C=0.33uf和0.075uf分波段使频率1-20000hz可调，因为u=5v,所以用电阻分压，所以上图0≤R8/(R8+R7)≤1/10.故实现0～1v的改变。正弦波通过滞回比较器产生方波，当输人电压UI增大到+UT，再增大一个无穷小量时，输出电压UO才会从高电平+UZ跃变为-UZ，UI>+UT，那么UN大于UP，因而UO＝-UZ，UP＝-UT。只有当输人电压UI减小到-UT，再减小一个无穷小量时，输出电压UO才会从低电平-UZ跃变为高电平+UZ，从而产生方波，u=5v,所以用电阻分压，故实现0～1v的改变。方波经过积分电路产生三角波，用电阻分压，故实现0～1v的改变。从而使总电路图达到1-20000hz可调，幅值0-1v可调。
5.总结
在前期multisim仿真时，遇到了很多问题，首先是对集成短路不熟悉，一些脚的用法和功能都不清楚，通过在书本上和网上的查找，还有就是与老师的沟通，了解了一些元件的用法，通过不断的改进和完善，最终将正弦的产生出来了。当正弦波仿真出来了，后续的工作就容易很多，经过同学的引导，我通过电压比较电路选择了合适的电压比较器，然后产生了我所需要的正弦波，最后就是一个简单的积分电路了，通过积分电路很容易就得到了三角波，但是在后期的调试过程中，为了能达到三角波的幅值，自己也查询了不少资料，并且在将仿真结果给老师看的时候，老师还告知我们在积分环节的时候最好选择较小的电容，但是最终我还是没能找到合适的电容代替它。
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6.元件清单
名称 电阻 电阻 电阻 电阻 电阻 电阻 电阻 电位器 电容 电容 电容 运算放大器 单刀双掷开关 稳压管 稳压管 型号 1K 1.8K 100Ω 5K 1K 2K 10K 500K 330nf 75nf 1.1uf LM324 1BH62 02BZ2.2 数量 2 1 2 1 1 1 3 2 2 2 1 1 2 2 2
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参考文献
[1]童诗白.《模拟电子技术基础》(第四版).高等教育出版社. 2006
[2]http://wenku.baidu.com/link?url=U2ctPtEsjTg-byNfsb-aXAgt18PK3vsvkN34l76dGGxnZ4uuN__tcegeS1W8dzWBCqXB6rEfDHpiHI8rpfCLd49QQdHu7g9Y9LZNLq3JqGy
[3] http://wenku.baidu.com/view/93b3436048d7c1c708a145db.html?re=view [4] LM-A型系列模拟电路试验箱实验指导书
[5]http://kecheng.baidu.com/view/f6ec2cbd76a20029bd642dd9.html
[6]http://wenku.baidu.com/link?url=ag8LCHneF5IHqnQ2Xqy_hX6M10GRDbqFOJRhKSA1sHKuOsmF2LgKiNnQhU4cgCJc5whhxfXtUXs-BBoElyjAk3I40nqXp8K_wmS5slVfSO7
附录1： 正弦波仿真结果
附图 1正弦波仿真结果
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附录2：方波仿真结果
附图2 方波仿真结果 附录3：三角波仿真结果
附图3三角波仿真结果
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附录4：《模拟电子技术》课程设计任务书（二）
方波、三角波、正弦波信号发生器设计
一、课程设计目的 通过本次课程设计所要达到的目的是：提高学生在模拟集成电路应用方面的技能，树立严谨的科学作风，培养学生综合运用理论知识解决实际问题的能力。学生通过电路设计初步掌握工程设计方法，逐步熟悉开展科学实践的程序和方法，为后续课程的学习和今后从事的实际工作打下必要的基础。 二、课程设计题目、任务、要求及注意事项 1、课程设计题目：方波、三角波、正弦波信号发生器设计 信号发生器是一种能够产生多种波形,如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途，可以用于生产测试、仪器维修和实验室，还广泛使用在其它科技领域，如医学、教育、化学、通讯、地球物理学、工业控制、军事和宇航等。它是一种不可缺少的通用信号源。 2、设计任务： （1）设计一个方波、三角波、正弦波函数发生器； （2）能同时输出一定频率一定幅度的三种波形：正弦波、方波和三角波； （3）用±5V电源供电； （4）运用模拟电子技术的理论、技术和器件。 3、设计的技术指标要求： （1）输出波形：正弦波、方波、三角波； （2）频率范围：在1 Hz～20000 Hz范围内可调； （3）幅度范围：在0～1.0 Vpp范围内可调； （4）比较器用LM339，运算放大器用LM324，双向稳压管用两个稳压管代替。 4、设计的具体要求： （1）设计方案的论证和选择 ①查阅资料确定设计的电路框图； ②提出两种以上电路设计方案； ③对提出方案的性能、可行性进行分析比较。选择出性能可靠、成本合理，基本符合此次设计要求的最优方案。 （2）具体电路的设计（目的：掌握一般电子电路分析和设计的基本方法） ①根据设计任务和指标，初选电路； ②通过调查研究，设计、计算； ③确定电路具体方案。 （3）设计电路的仿真调试（略） ①选择元件，在仿真软件multisim上连线； ②使用常用电子仪器仪表对电路的技术参数进行在仿真软件multisim测试； ③并排查电子电路的故障，反复调试、改进电路，使其符合设计任务的要求。 （4）按设计任务书的格式要求，撰写和打印课程设计报告书 撰写课程设计报告要求符合模板的相关要求，字数要求1500字以上，须交电子稿和纸质稿。设计过程中遇到的问题及解决办法，对课程设计内容、方式、要求等各方面的建议等都可写入报告。
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电子稿的标题：13电信模电课程设计(信号.姓名.学号) 5、注意事项： 设计一个电子电路系统时，首先必须明确系统的设计任务，根据任务进行方案选择，在达到课题要求的前提下保证最经济、最方便、最优化的设计策略，满足本课题要求的性能指标；然后对方案中的各部分进行单元的设计、参数计算和器件选择，最后将各部分连接在一起，注意各部分电路的匹配，画出一个符合设计要求的完整的系统电路图。 ①明确课程设计的目的，树立严谨的科学作风，培养学生综合运用理论知识解决实际问题的能力； ②学会查找资料、合理选择设计方案： 产生正弦波、方波、三角波的方案有多种，例如：首先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波；其次，也可以首先产生三角波—方波，再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波；也还可以通过单片集成函数发生器8038来实现，但此方案不符合本设计要求。 课程设计报告网上有一些，可做参考，但千万不要COPY，你的报告必须要和自己做的东西对应起来； ③学会查阅元器件手册，根据自己的计算参数合理的选择所有元器件； ④报告雷同的，报告成绩为不及格。 三、主要参考文献（写出你自己参考的各种资料，不少于5篇） 1、童诗白.《模拟电子技术基础》(第四版).高等教育出版社. 2006 2、康华光.《电子技术基础》模拟部分(第五版).高等教育出版社. 2007 3、杨欣、莱·诺克斯等《电子设计从零开始》第2版.清华大学出版社，2010 4、郭培源.《电子电路及电子器件》（第2版）．高等教育出版社，2003 四、课程设计说明书与图纸要求 课程设计说明书内容包括： 1．目录、摘要、关键词、绪论； 2．设计任务及主要技术指标和要求； 3．选定方案的论证及整体电路的工作原理； 4．单元电路的设计计算、元器件选择、电路图； 5．按国家有关标准画出整体电路图，列出元件、器件明细表； 6．对设计成果作出评价，说明本设计特点和存在的问题，提出改进意见。 五、课程设计时间安排 起 止 日 期 2014.12.22 2014.12.23～12.25 2014.12.26 工 作 内 容 搜集资料，查阅与复习相关专业课程知识，形成初步思路 开始电路选型、电路设计与计算 检查电路设计，整理相关技术文档，参加设计答辩 - 12 -
六、成绩考核办法 评定项目 1．选题合理、目的明确（10分） 2．设计方案正确，具有可行性、创新性(15分) 3．设计、计算结果正确，设计内容完整（25分） 4．态度认真、学习刻苦、遵守纪律（15分） 5．设计报告的规范、参考文献充分（不少于5篇）（10分） 6．答辩（25分） 总分 评定成绩 备注：成绩等级：优（90～100分）、良（80～89分）、中（70～79分）、及格（60～69分）、60分以下为不及格。
指导教师签字： 、
教研室主任签字：
2014年12月 日
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