方波三角波正弦波函數(shù)信號(hào)發(fā)生器

1、蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)課設(shè)名稱 正弦波方波三角波信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)學(xué)生姓名 王鵬飛 1032106110 王凌飛 1032106125 徐躍 1032106112 高尚1032106109 專 業(yè) 物聯(lián)網(wǎng)1021 指導(dǎo)教師 胡伏原 一設(shè)計(jì)課題名稱正弦波方波三角波信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)二課程設(shè)計(jì)目的、要求與技術(shù)指標(biāo)2.1課程設(shè)計(jì)目的（1） 鞏固所學(xué)的相關(guān)理論知識(shí)；（2） 實(shí)踐所掌握的電子制作技能；（3） 會(huì)運(yùn)用eda工具對(duì)所作出的理論設(shè)計(jì)進(jìn)行模擬仿真測(cè)試,進(jìn)一步完善理論設(shè)計(jì)；（4） 通過(guò)查閱手冊(cè)和文獻(xiàn)資料,熟悉常用電子器件的類型和特性,并掌握合理選用元器件的原則；（5） 掌握模擬電路

2、的安裝測(cè)量與調(diào)試的基本技能,熟悉電子儀器的正確使用方法,能力分析實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的正常或不正?，F(xiàn)象(或數(shù)據(jù))獨(dú)立解決調(diào)試中所發(fā)生的問(wèn)題；（6） 學(xué)會(huì)撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告；（7） 培養(yǎng)實(shí)事求是,嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和嚴(yán)肅的工作作風(fēng)；（8） 完成一個(gè)實(shí)際的電子產(chǎn)品，提高分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。2.2課程設(shè)計(jì)要求（1） 根據(jù)技術(shù)指標(biāo)要求及實(shí)驗(yàn)室條件設(shè)計(jì)出電路圖，分析工作原理，計(jì)算元件參數(shù)；（2） 列出所有元器件清單；（3） 安裝調(diào)試所設(shè)計(jì)的電路，達(dá)到設(shè)計(jì)要求；（4） 記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。2.3技術(shù)指標(biāo)（1） 輸出波形：方波三角波正弦波；（2） 頻率范圍：100hz200hz連續(xù)可調(diào)；（3） 輸出電壓：正弦波-方波的輸出

3、信號(hào)幅值為6v.三角波輸出信號(hào)幅值為02v連續(xù)可調(diào)；（4） 正弦波失真度：。圖3.2函數(shù)發(fā)生器設(shè)計(jì)原理函數(shù)發(fā)生器組成框圖，主要有rc橋式振蕩電路，過(guò)零比較器，積分器三大主要模塊電路構(gòu)成。經(jīng)過(guò)rc橋式振蕩電路產(chǎn)生正弦波波 ，再經(jīng)過(guò)零比較器產(chǎn)生方波，然后由積分器產(chǎn)生三角波。其總的原理設(shè)計(jì)框如圖： 積分器過(guò)零比較器正弦波方波三角波rc橋式振蕩器 圖1 總的原理框圖2.2 正弦波產(chǎn)生電路 利用rc橋式振蕩電路產(chǎn)生正弦波，原理如下圖所示；其中rc串并聯(lián)電路構(gòu)成正反饋支路，同時(shí)兼并選頻網(wǎng)絡(luò)，r1,r4,r5及二極管等原件構(gòu)成負(fù)反饋和穩(wěn)幅環(huán)節(jié)。 圖2 rc橋式振蕩電路原理圖 調(diào)節(jié)電位器r2，可以改變負(fù)反饋深

4、度，以滿足震蕩的振幅條件和改善波形，利用兩個(gè)反向二極管d1,d2正向電阻的非線性來(lái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)幅。d1,d2采用硅管，且要求特性匹配，才能保證輸出波形正負(fù)半周對(duì)稱。r2的接入是為了削弱二極管非線性的影響，以改善波形失真。振蕩頻率： （2.1）其振幅值條件： （2.2） 圖3 正弦波仿真圖 2.3 方波產(chǎn)生電路 利用過(guò)零比較器產(chǎn)生方波，其原理如下圖所示，其中d1,d2決定其輸出電壓的幅值。 圖4 過(guò)零比較器原理圖 由圖可知，該電路為處于開(kāi)環(huán)狀態(tài)的集成運(yùn)放是一個(gè)最簡(jiǎn)單的過(guò)零比較器。猶豫理想運(yùn)放的開(kāi)環(huán)增益為無(wú)窮大。因此，當(dāng)輸入信號(hào)小于零時(shí)，輸出為高電平；當(dāng)輸入信號(hào)大于零時(shí)，輸出為低電平。從示波器輸出波形可

5、知，當(dāng)輸入為正弦波時(shí)輸出為正弦波。其中穩(wěn)壓管的作用是實(shí)現(xiàn)限幅。方波的幅值為： (2.3) 圖5 方波仿真圖2.4 三角波產(chǎn)生電路 利用積分器產(chǎn)生三角波，其原理電路如下圖所示：圖6 積分器原理圖圖中，同相輸入端接地，由于輸入端不取電流，同相端電位為零，反相端虛地，流過(guò)電容的電流與流過(guò)電阻的電流相等經(jīng)計(jì)算可知當(dāng)輸入方波時(shí)輸出為三角波。三角波的幅值： （2.4） （2.5） （2.6） 圖7 三角波仿真圖2.5 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器總電路圖圖8 方波三角波正弦波函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 可以通過(guò)調(diào)節(jié)可變電容來(lái)達(dá)到調(diào)節(jié)頻率的目的。后面產(chǎn)生的方波，三角波的頻率與正弦波的頻率保持一致，所以只要調(diào)解正弦波的頻率就能達(dá)到調(diào)節(jié)

6、整個(gè)電路的目的。當(dāng)可變電容為150nf時(shí)，它的13%對(duì)應(yīng)800hz；15%對(duì)應(yīng)700hz；18%對(duì)應(yīng)600hz；21%對(duì)應(yīng)500hz；25%對(duì)應(yīng)400hz；34%對(duì)應(yīng)300hz；51%對(duì)應(yīng)200hz；99%對(duì)應(yīng)100hz。 同時(shí)，積分器的電阻值和電容值可以通過(guò)正弦波的周期與峰峰值來(lái)進(jìn)行定值。圖9 總電路仿真圖3 實(shí)驗(yàn)元器件清單 序號(hào)名稱型號(hào)數(shù)量1虛擬示波器xsc112可變電容150nf23可變電容6uf14滑動(dòng)變阻器15k15電阻10k36電阻15k17常規(guī)二極管in400728電阻2.7k19電阻7k110穩(wěn)壓二極管in5235d211電阻6.8k112電阻8k113集成運(yùn)放tlv2273c

7、d214集成運(yùn)放tlc25l2acd115直流電源12v2 表1 元器件清單4 心得體會(huì)這個(gè)學(xué)期通過(guò)電子線路與信號(hào)與系統(tǒng)的學(xué)習(xí)。同時(shí)通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我學(xué)會(huì)了很多，通過(guò)實(shí)驗(yàn)增強(qiáng)了我動(dòng)手、思考和解決問(wèn)題的能力，同時(shí)，我也對(duì)書(shū)本上的知識(shí)有了深入細(xì)致的了解。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到這樣那樣的情況，比如一開(kāi)始仿真是總是直線基本上兩天都是調(diào)處直線，真的很郁悶，同學(xué)無(wú)意識(shí)的談話讓我發(fā)現(xiàn)了自己的錯(cuò)誤，回頭想想就那么簡(jiǎn)單的原理被自己一直忽略，造成了很難調(diào)試出來(lái)，因此耗費(fèi)在這上面的時(shí)間用去很多。不過(guò)這其中一次次的嘗試，一次次的摸索直到最后得到正確的輸出波形，這期間的心情真的很難說(shuō)出來(lái)我覺(jué)得這次課程設(shè)計(jì)我學(xué)到了很

8、多，雖然結(jié)果可能有些失真，不過(guò)這是自己經(jīng)過(guò)千辛萬(wàn)苦調(diào)試出來(lái)的，對(duì)自己還是比較滿意的。還有就是對(duì)電子元器件有了一定的認(rèn)識(shí)平時(shí)學(xué)習(xí)中就是一個(gè)集成運(yùn)放放大器沒(méi)有什么型號(hào)，但做實(shí)驗(yàn)室時(shí)元件的型號(hào)有很多，這其中一次次的嘗試，讓我對(duì)其他的元件都有了一定程度的認(rèn)識(shí)。還有雖然只是仿真，沒(méi)有實(shí)際的制作，但接近了實(shí)際的模擬，讓我把書(shū)本中的知識(shí)穿插到試驗(yàn)中，加深了對(duì)部分電路的理解。這個(gè)課程設(shè)計(jì)我用了幾乎四天的時(shí)間，其中真的想放棄，但就是在要放棄時(shí)，一個(gè)小小的圖形波動(dòng)都會(huì)讓我重新恢復(fù)起來(lái)，我又會(huì)從一開(kāi)始努力。這次課程設(shè)計(jì)，讓我感到理論很重要的同時(shí)，實(shí)踐也很重要，否則一切都會(huì)是一紙空談。所以以后我要加強(qiáng)對(duì)課本知識(shí)的理解

9、，學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)為什么，然后去解決它。認(rèn)識(shí)來(lái)源于實(shí)踐，實(shí)踐是認(rèn)識(shí)的動(dòng)力和最終目的，實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。所以這個(gè)期末測(cè)試之后的課程設(shè)計(jì)對(duì)我們的作用是非常大的。我相信通過(guò)我的努力我一定更把這門(mén)課學(xué)好。通過(guò)這次試驗(yàn)我也認(rèn)識(shí)到，自己的才是最好的，我上網(wǎng)查了好多資料，在想要放棄的時(shí)候，我也想過(guò)粘帖復(fù)制一下算了，但自己真的很不甘心，慢慢的有了思路，慢慢的看到了波形，雖然波形不那么完美，但在兩者之間我還是用了我的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。這期間雖然不那么順利，但最總我堅(jiān)持下來(lái)了我認(rèn)為我是最棒的?？傮w說(shuō)來(lái),這次實(shí)習(xí)使我受益匪淺。在付出艱辛的同時(shí)，我也所獲了屬于我的果實(shí)，真的很開(kāi)心。參考書(shū)籍1 董尚斌.電子線路（1）m.出版社

10、:清華大學(xué)出版社，2007年.2 戶彩鳳.電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)m.出版社:電子工程系，2006年.3 蔣黎紅，黃培根.電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)&multisim10仿真m.出版社：電子工業(yè)出版社，2010年.總電路圖如下圖3.3所示圖3.3七討論調(diào)試過(guò)程中，方波波形出現(xiàn)了一些失真，猜想是存在一定干擾，在檢查接線是否存在松動(dòng)以及將示波器測(cè)試頭的黑夾子接地后，得到改善。通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器可以改變占空比，得到最理想的輸出波形。八成員分工主要成員主要完成工作、高尚前期電路設(shè)計(jì)；部分報(bào)告撰寫(xiě)及整理其他組員報(bào)告；電路接線與調(diào)試徐越電路中參數(shù)計(jì)算；部分報(bào)告撰寫(xiě)；輔助電路接線王鵬飛網(wǎng)上搜索icl8038資料；部

11、分報(bào)告撰寫(xiě)；領(lǐng)取元器件王凌飛 圖書(shū)館文獻(xiàn)查閱；部分報(bào)告撰寫(xiě)九設(shè)計(jì)總結(jié)（1） 課題設(shè)計(jì)情況總結(jié)；經(jīng)過(guò)這段時(shí)間不懈的努力，我們小組順利完成了課程設(shè)計(jì)的全部任務(wù)。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我們的理論知識(shí)掌握得更扎實(shí)，動(dòng)手能力明顯提高。同時(shí)，通過(guò)網(wǎng)上搜索等多方面的查詢資料，我們學(xué)到許多在書(shū)本上沒(méi)有的知識(shí)，也認(rèn)識(shí)到理論聯(lián)系實(shí)踐的重要。理論學(xué)得好，但如果只會(huì)紙上談兵，一點(diǎn)用都沒(méi)有。同時(shí)，這次課程設(shè)計(jì)提高了我的團(tuán)隊(duì)合作水平，使我們配合更加默契，體會(huì)了在接好電路后測(cè)試出波形的那種喜悅。（2）知識(shí)與技能應(yīng)用情況；總的來(lái)說(shuō)，我們的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的比較順利，根據(jù)原理圖我們很快接好了線。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我們也遇到了不少的問(wèn)題。比如：波形失真，甚至不出波形這樣的問(wèn)題。這次實(shí)習(xí)我從剛開(kāi)始的什么都不懂不會(huì)不敢不碰，到現(xiàn)在的基本了解了一個(gè)電路元件是如何構(gòu)成的，還有以前看的集成板上讓人難琢磨的電路焊接圖我都可以看懂一些了，其中的電路仿真也讓我對(duì)以前學(xué)習(xí)的電路知識(shí)有了詳細(xì)地了解。我們順利完成了這周的模擬電子的課程設(shè)計(jì)。（3）建議和改進(jìn)；這次課程設(shè)計(jì)讓我們學(xué)到了很多，不僅是鞏固了先前學(xué)的模電、數(shù)電的理論知識(shí)，而且也培養(yǎng)了我們的動(dòng)手能力，更令我們的創(chuàng)造性思維得到拓展。希望今后類似這樣課程設(shè)計(jì)、類似這樣的鍛煉機(jī)會(huì)