函數(shù)信號發(fā)生器實習報告

電子實習報告題目：函數(shù)發(fā)生器的設計課程：電子實習專業(yè)：電子信息工程班級：學號：姓名：指導老師：成績：完成日期：2021年5月27日至2021年5月31日電子實習指導書函數(shù)發(fā)生器的設計TOC\o"1-3"\h\u6689電子實習報告 1181161函數(shù)發(fā)生器的總方案及原理框圖 3317141.1電路設計方案設計 3212861.2電路設計原理框圖 4129132設計的目的、任務及時間安排 4190672.1課程設計的目的 4289442.4時間安排 5163583各局部電路設計 580873.1方波發(fā)生電路的工作原理 582173.2方波三角波轉換電路的工作原理 5295053.3三角波正弦波轉換電路的工作原理 785613.4電路的參數(shù)選擇及計算 9283783.5總電路圖 10209594電路的安裝與調試 1034604.1方波三角波發(fā)生電路的安裝與調試 1064434.2三角波正弦波轉換電路的安裝與調試 11134124.3總電路的安裝與調試 11313254.4電路安裝與調試中遇到的問題及分析解決方法 11110005電路的實驗結果 12300235.1方波三角波發(fā)生電路的實驗結果 1258655.2三角波正弦波轉換電路的實驗結果 13126795.3實測電路波形、誤差分析及改良方法 1380796實驗總結 1398557儀器儀說明細清單 14160098參考文獻 151函數(shù)發(fā)生器的總方案及原理框圖1.1電路設計方案設計函數(shù)發(fā)生器一般是指能自動產(chǎn)生正弦波、三角波、方涉及鋸齒波、階梯波等電壓波形的電路或儀器。根據(jù)用途不同，有產(chǎn)生三種或多種波形的函數(shù)發(fā)生器，使用的器件可以是分立器件

，也可以采用集成電路。為進一步掌握電路的根本理論及實驗調試技術，本課題采用由集成運算放大器與二階低通濾波器共同組成的方波—三角波—正弦波函數(shù)發(fā)生器的設計方法。

產(chǎn)生正弦波、方波、三角波的方案有多種，如首先產(chǎn)生正弦波，然后通過整形電路將正弦波變換成方波，再由積分電路將方波變成三角波；也可以首先產(chǎn)生三角波—方波，再將三角波變成正弦波或將方波變成正弦波等等。本課題采用先產(chǎn)生方波—三角波，再將三角波變換成正弦波的電路設計方法，然而這種方法也有幾套方案。方案一：首先由一個RC振蕩電路產(chǎn)生方波，然后將此波形接入一個積分電路產(chǎn)生三角波，用折線法將三角波轉換成正弦波。此方案在執(zhí)行時比擬困難，原因在于三角波到正弦波的轉換上，折線法的參數(shù)很難確定。方案二：首先由一個RC振蕩電路產(chǎn)生方波，然后將此波形接入一個積分電路產(chǎn)生三角波，將三角波通過濾波電路實現(xiàn)到正弦波的轉換。此方案很好，但是沒采用，原因在于電路的前面局部比擬繁瑣，如果電路太繁瑣，那么對后面的結果影響也就更大，會增大誤差，故而放棄。方案三：首先由一個RC振蕩電路產(chǎn)生方波，然后將此波形接入一個積分電路產(chǎn)生三角波，用一個差分電路來實現(xiàn)波形的轉換，。差分放大器具有工作點穩(wěn)定，輸入阻抗高，抗干擾能力較強等優(yōu)點。特別是作為直流放大器時，可以有效地抑制零點漂移，因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波。波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性曲線的非線性。但是最終不好調試，故而啟棄用。方案四：在方案三的根底上進行了改良，用一個積分電路替代了前面的RC振蕩回路，這樣做起來就更簡潔，焊點較少，那么負面影響也就相對會減小，故而采用了本方案。本課題中函數(shù)發(fā)生器電路組成框圖如下所示：

由比擬器和積分器組成方波—三角波產(chǎn)生電路，比擬器輸出的方波經(jīng)積分器得到三角波，三角波到正弦波的變換電路主要由二階低通濾波器來實現(xiàn)。二階低通濾波器是在一階的根底上再加上一個RC電路構成，能夠很好的抑制低頻率信號的通過，從而將處于低頻率的三角波轉換成為正弦波，實現(xiàn)波形變換。1.2電路設計原理框圖2設計的目的、任務及時間安排2.1課程設計的目的1.進一步穩(wěn)固簡熟悉易信號發(fā)生器的電路結構及電路原理并了解波形的轉變方法2.學會用簡單的元器件及芯片制作簡單的函數(shù)信號發(fā)生器，鍛煉動手能力3.學會調試電路并根據(jù)結果分析影響實驗結果的各種可能的因素4.培養(yǎng)綜合應用所學知識來指導實踐的能力2.2課程設計的任務與要求1.設計方波——三角波——正弦波函數(shù)信號發(fā)生器2.設計.組裝.調試函數(shù)發(fā)生器；2.3課程設計的技術指標1.頻率范圍：10Hz-10KHz范圍內(nèi)可調2.輸出電壓：方波幅值小于24V；正弦波幅值大于1V；三角幅值等于8V，占空比可調。2.4時間安排時間任務安排星期一〔5.27〕查找搜集資料星期二〔5.28〕學習研讀實驗原理星期三〔5.29〕組裝焊接星期四〔5.30〕調試，修改星期五〔5.31〕整理,總結3各局部電路設計3.1方波發(fā)生電路的工作原理此電路由反相輸入的滯回比擬器和RC電路組成。RC回路既作為延遲環(huán)節(jié)，又作為反應網(wǎng)絡，通過RC充、放電實現(xiàn)輸出狀態(tài)的自動轉換。設某一時刻輸出電壓Uo=+Uz,那么同相輸入端電位Up=+UT。Uo通過R3對電容C正向充電。反相輸入端電位n隨時間t的增長而逐漸增高，當t趨于無窮時，Un趨于+Uz；但是，一旦Un=+Ut,再稍增大，Uo從+Uz躍變?yōu)?Uz,與此同時Up從+Ut躍變?yōu)?Ut。隨后，Uo又通過R3對電容C反向充電。Un隨時間逐漸增長而減低，當t趨于無窮大時，Un趨于-Uz；但是，一旦Un=-Ut,再減小，Uo就從-Uz躍變?yōu)?Uz，Up從-Ut躍變?yōu)?Ut，電容又開始正相充電。上述過程周而復始，電路產(chǎn)生了自激振蕩。3.2方波三角波轉換電路的工作原理由于集成運放的反相輸入端“虛地〞，故；又由于“虛斷〞，運放反相輸入端的電流為零，那么，故,由以上幾個表達式可得積分電路輸入電壓和輸出電壓的關系為：由于輸入的是方波，所以的值為兩個狀態(tài)，當>0時，，輸出波形以的斜率上升，當U1<0時，輸出波形以的斜率下降。上升和下降的斜率相等所以波形對稱，形成三角波。由以上公式可得比擬器的電壓傳輸特性a點斷開后，運放A2與R4、RP2、C2及R5組成反相積分器，其輸入信號為方波Uo1，那么積分器的輸出Uo2為時，時，可見積分器的輸入為方波時，輸出是一個上升速度與下降速度相等的三角波，其波形關系下列圖所示。a點閉合，既比擬器與積分器首尾相連，形成閉環(huán)電路，那么自動產(chǎn)生方波-三角波。三角波的幅度為方波-三角波的頻率f為%%R%%R17R35R2Rp1EMBEDPBrush3.3三角波正弦波轉換電路的工作原理三角波——正弦波的變換電路主要由差分放大電路來完成。差分放大器具有工作點穩(wěn)定，輸入阻抗高，抗干擾能力較強等優(yōu)點。特別是作為直流放大器，可以有效的抑制零點漂移，因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波。波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性曲線的非線性。分析說明，傳輸特性曲線的表達式為：式中——差分放大器的恒定電流；——溫度的電壓當量，當室溫為25度時，UT≈26mV。如果Uid為三角波，設表達式為式中Um——三角波的幅度；T——三角波的周期。為使輸出波形更接近正弦波，由圖可見：傳輸特性曲線越對稱，線性區(qū)越窄越好；三角波的幅度Um應正好使晶體管接近飽和區(qū)或截止區(qū)。圖為實現(xiàn)三角波——正弦波變換的電路。其中Rp1調節(jié)三角波的幅度，Rp2調整電路的對稱性，其并聯(lián)電阻RE2用來減小差分放大器的線性區(qū)。電容C1,C2,C3為隔直電容，C4為濾波電容，以濾除諧波分量，改善輸出波形。EMBEDPBrush3.4電路的參數(shù)選擇及計算實物連線中，我們一開始很長時間調不出來標準的正弦波形，后來將C2從10uf〔理論時可出來波形〕換成0.5uf時，調試后效果不是特別明顯，又將R7上并聯(lián)了一個電阻，是電阻變小，衰減變慢。實際上，分析一下便知當C2=10uf時，頻率很低，不容易在實際電路中實現(xiàn)，電阻越小，衰減的越慢。3.5總電路圖三角波-方波-正弦波函數(shù)發(fā)生器實驗電路4電路的安裝與調試4.1方波三角波發(fā)生電路的安裝與調試1.安裝方波——三角波產(chǎn)生電路1.把LM324集成塊插入插槽，注意布局；2.分別把各電阻放入適當位置，尤其注意電位器的接法；3.按圖接線，注意直流源的正負及接地端。方調試波——三角波產(chǎn)生電路1.接入電源后，用示波器進行雙蹤觀察；2.調節(jié)Rp2使三角波的幅值滿足指標要求；3.微調波形的頻率；4.觀察示波器，各指標到達要求后進行下一部安裝。4.2三角波正弦波轉換電路的安裝與調試安裝三角波——正弦波變換電路1.在萬用板上接入低通濾波電路；2.搭生成直流源電路，注意各電阻的阻值選?。?.接入各電容及電位器，注意電容型號的選取，盡量選電容值相等的電容；4.按圖接線，注意直流源的正負及接地端調試三角波——正弦波變換電路1.接入直流源后，把C4 接地，利用萬用表測試差分放大電路的靜態(tài)工作點；2.測試V1、V2的電容值，當不相等時調節(jié)RP4使其相等；3.測試V3、V4的電容值，使其滿足實驗要求；4.在C4端接入信號源，利用示波器觀察，逐漸增大輸入電壓，當輸出波形剛好不失真時記入其最大不失真電壓；4.3總電路的安裝與調試1.把兩局部的電路接好，進行整體測試、觀察2.針對各階段出現(xiàn)的問題，逐個排查校驗，使其滿足實驗要求4.4電路安裝與調試中遇到的問題及分析解決方法方波-三角波-正弦波函數(shù)發(fā)生器電路是由三級單元電路組成的,在裝調多級電路時通常按照單元電路的先后順序分級調試。多調節(jié)電位器，了解電阻大小以及波形變化的一般規(guī)律。5電路的實驗結果5.1方波三角波發(fā)生電路的實驗結果5.2三角波正弦波轉換電路的實驗結果5.3實測電路波形、誤差分析及改良方法正弦波波峰波谷存在失真，原因是衰減過快，因此換小電容和電阻后，效果好轉，但是不是每個人換過以后都能出來完美的波形.電阻的焊接正反，會產(chǎn)生影響。6實驗總結在這次設計、焊接過程中我對抽象的理論有了進一步的認識。通過這次課程設計，我了解了常用元件的識別和測試；熟悉了常用的儀器儀表；了解了焊接方法；以及如何分析實驗存在的誤差解決誤差等等。雖然在學習原理的過程中暴露了書本知識不扎實的問題，但是經(jīng)過老師的指點以及與同學的交流，我明白了信號發(fā)生器的原理，增長了知識，同時也肯定了自己的學習能力，對以后的課程設計重買了期待，老師耐心的引導大家想出問題的所在，讓我們感覺到了追求知識的愉悅感，因此我心里特別開心。在調節(jié)波形的時候也遇到了一些問題，例如波形失真，有時候需要屢次調節(jié)才能出現(xiàn)波形，也許因為自己的焊接技術不好，在工藝上無形的改變了某些參數(shù)，對電路造成了許多的影響。還好在實驗之前先查找資料，使得在實驗調節(jié)過程中不至于盲目失措，真是那句古話“工欲善其事，必先利其器〞，弄清原理對以后的焊接有方向性的指示作用，有利于后續(xù)的調波形以及誤差分析。此課