信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)

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1、 課程設(shè)計(jì) 題 目 信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì) 學(xué)院名稱 指導(dǎo)老師 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 　 2012年1月 ii 目錄 1．設(shè)計(jì)任務(wù)---------------------------

2、----------------------------------------------------------------------1 2．總體方案框圖--------------------------------------------------------------------------------------1 2.1 信號(hào)發(fā)生器的總方案--------------------------------------------------------------------------1 2.2 原理框圖--------------------------------

3、-----------------------------------------------------------1 3．各單元電路設(shè)計(jì)、電路參數(shù)計(jì)算及簡(jiǎn)要說明---------------------------------------2 3.1正弦波-------------------------------------------------------------------------------------2 3.2方波---------------------------------------------------------------------------

4、---------3 3.3 三角波-----------------------------------------------------------------------------------4 4.總體電路原理圖及原理說明-----------------------------------------------------------------4 4.1 總原理圖及其原理-----------------------------------------------------------------------------4 4.2 Multisim仿真結(jié)果----

5、--------------------------------------------------------------------------5 4.3 輸出信號(hào)的頻率范圍------------------------------------------------------------------------7 5. 安裝調(diào)試（儀器選用、調(diào)試步驟、故障分析處理）-----------------------------10 5.1 安裝與調(diào)試--------------------------------------------------------------------

6、------------------10 5.2 注意事項(xiàng)------------------------------------------------------------------------------------------11 6. 心得體會(huì)---------------------------------------------------------------------------------------------12 7. 電子元器件清單--------------------------------------------------------------

7、-------------------13 8. 參考文獻(xiàn)書目-------------------------------------------------------------------------------------13 i 1. 設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)一個(gè)能夠輸出正弦波、三角波和矩形波的信號(hào)源電路，電路形式自行選擇。輸出信號(hào)的頻率可通過開關(guān)進(jìn)行設(shè)定，具體要求如下： （１） 輸出信號(hào)的頻率范圍為100~800Hz，步進(jìn)為100Hz。 （２） 要求輸出信號(hào)無明顯失真，特別是正弦波信號(hào)。 2. 總體方案框圖 2.1 信號(hào)發(fā)生器

8、的總方案 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器一般是指能自動(dòng)產(chǎn)生正弦波、三角波、方波及鋸齒波、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 (如低頻信號(hào)函數(shù)發(fā)生器S101全部采用晶體管)，也可以采用集成電路(如單片函數(shù)發(fā)生器模塊8038)。 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?qū)⒎讲ㄗ兂烧也ǖ鹊取１菊n題中函數(shù)發(fā)生器電路總方案為由比較器和積分器組成方波—三角波產(chǎn)生電路，比較器輸出的方波經(jīng)積分器得到三角波，三角波到正弦波

9、的變換電路主要由文氏電橋震蕩電路來完成。 2.2 原理框圖 本課題中函數(shù)發(fā)生器電路組成框圖如下所示： 由比較器和積分器組成方波—三角波產(chǎn)生電路，比較器輸出的方波經(jīng)積分器 得到三角波，三角波到正弦波的變換電路主要由文氏電橋震蕩電路來完成。 3. 各單元電路設(shè)計(jì)、電路參數(shù)計(jì)算及簡(jiǎn)要說明 3.1 正弦波 RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成文氏電橋振蕩電路。選頻網(wǎng)絡(luò)的輸入電壓即為運(yùn)放的輸出電壓Uo,選頻網(wǎng)絡(luò)的輸出電壓Uf為運(yùn)放的輸入電壓。由于電路中存在兩個(gè)容性元件C因此選頻網(wǎng)絡(luò)的輸出電壓Uf必與頻率有關(guān)。其中反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù) 在文氏電橋振蕩電路分析可得，只有當(dāng)頻率

10、為fo 的輸出電壓uo，通過選頻網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)郊蛇\(yùn)放同相端，才能使Uf 與Uo 同相，即 φa+φf=2nπ，滿足相位平衡的條件。同時(shí)，防虧電壓Uf的幅值最大，而且為輸出電壓Uo的 1/3倍。故只要集成運(yùn)放組成的同相輸入比列器的電壓放大倍數(shù)A≥3，則可以滿足幅值平衡條件和起振的條件，產(chǎn)生頻率為fo的正弦波震蕩，其他頻率的分量餓不滿足振蕩條件而受到抑制。 如果要改變振蕩頻率f0 ，通過改變選頻網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)RC即可。 輸出正弦波頻率： 圖3.1 正弦波產(chǎn)生電路 3.2 方波 再接通電源的瞬間，在零電平比較器中，運(yùn)放的一個(gè)輸入端接地，因而只要另一個(gè)輸入端電平高與地電位，則輸出一種電平

11、；反之就輸出一個(gè)反相的電平，所以他們構(gòu)成的是零電平比較器。當(dāng)電壓比較器的輸入信號(hào)是具有一定幅度　而且連續(xù)變化的周期信號(hào)時(shí)候，在其輸出端可得到與輸入信號(hào)同頻的方波（高電平與低電平時(shí)間相等）或矩形波（高電平與低電平時(shí)間不相等）就構(gòu)成了方波。 電壓的變化規(guī)律為：uo1= UZ， 圖3.2 方波—三角波產(chǎn)生電路 3.3 三角波 遲滯比較器Ａ１的反相輸入端接地，同相是如端電壓ub由u01和u02兩個(gè)電壓共同作用，比較器的輸出電壓uo1作為積分器Ａ２的輸入信號(hào)，因uo1d大小等于穩(wěn)壓管的穩(wěn)定值Ｕ２，積分電容器被恒流充電。若uo1為+Ｕz，則電容器Ｃ充電，輸出電壓uo　線性下降，當(dāng)uo下

12、降到某一個(gè)負(fù)值時(shí)，使Ａ１的同相輸入端電壓ub低于零時(shí)，Ａ１的輸出電壓uo1從+Ｕz跳到—Ｕz。在uo1變?yōu)椋誾后，電容器Ｃ放電，輸出電壓uo　線性上升，當(dāng)uo　從—Ｕz跳回到+Ｕz，如此周期，產(chǎn)生振蕩。Ａ１的輸出端產(chǎn)生方波信號(hào)，Ａ２的輸出端產(chǎn)生三角波信號(hào)。 當(dāng)Uo1從+Uz跳變到-Uz時(shí)，或是從-Uz跳到變到+Uz時(shí)，對(duì)應(yīng)的Uo1的值就是其振幅Uom。而Uo發(fā)生轉(zhuǎn)變的時(shí)刻，又是對(duì)應(yīng)A1的同相輸入端電壓Ub等于零的時(shí)刻，流過R1的電流等于流過R2的電流，即： 故三角波的幅值由上式可得： 4. 總體電路原理圖及原理說明 4.1 總原理圖及其原理 先通過過零比

13、較器產(chǎn)生方波，再通過積分電路產(chǎn)生三角波，最后通過文氏電橋形成正弦波。電路采用LM324，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的基本要求，能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的方波、三角波和正弦波，通過整流濾波電路形成整流波。但各波形的頻率和幅度的實(shí)際值和理論值相比，誤差較大。是由于器件本身帶來的誤差，其中積分電容帶來的誤差較大。在實(shí)際電路中，對(duì)電阻、電容等參數(shù)的計(jì)算需進(jìn)一步改進(jìn)。 圖4.1 三角波-方波-正弦波函數(shù)發(fā)生器實(shí)驗(yàn)電路 圖4.2 LM324芯片引腳圖 4.2 Multisim仿真結(jié)果 用Multisim進(jìn)行仿真，輸出的結(jié)果如圖： 正弦波： 方波： 三角波： 4.

14、3輸出信號(hào)的頻率范圍 （1）正弦波：通過調(diào)節(jié)同軸劃線變阻改變輸出頻率 （2）方波：通過調(diào)節(jié)100K的劃線變阻器改變輸出頻率 （3）三角波：通過調(diào)節(jié)100K的劃線變阻器改變輸出頻率 5.安裝調(diào)試（儀器選用、調(diào)試步驟、故障分析處理） 5.1 安裝與調(diào)試 5.1.1 方波---三角波發(fā)生電路的安裝與調(diào)試 安裝方波——三角波產(chǎn)生電路 ① 把兩塊KIA324集成塊插入面包板，注意布局； ② 分別把各電阻放入適當(dāng)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(fù)及接地端。 5.1.2正弦波轉(zhuǎn)換電路的安裝

15、與調(diào)試 安裝正弦波變換電路 ①在面包板上接入文氏電橋電路，注意三極管的各管腳的接線； ②搭生成直流源電路，注意R*的阻值選?。? ③接入各電容及電位器； ④按圖接線，注意直流源的正負(fù)及接地端。 5.1.3調(diào)試和檢測(cè) 整個(gè)電路連接完之后，就可以對(duì)該電路進(jìn)行調(diào)試和檢測(cè)了，以發(fā)現(xiàn)和糾正設(shè)計(jì)方案的不足之處。 在進(jìn)行調(diào)試和測(cè)試之前，首先要對(duì)電路進(jìn)行檢查。對(duì)照原理圖按順序一一檢查，以免產(chǎn)生遺漏。以芯片作為中心進(jìn)行檢查，把每個(gè)元器件的引腳依次檢查，看是否有接錯(cuò)線或者漏接等問題，為了防止出現(xiàn)錯(cuò)誤，最好對(duì)已經(jīng)檢查好的線路在原理圖上做好標(biāo)記，倘若線路檢查無誤，則可以對(duì)線路進(jìn)行調(diào)

16、試和測(cè)試了。 用萬用表適當(dāng)?shù)臋n位對(duì)線路進(jìn)行測(cè)試，看線路是否有短路或者斷路等問題，如果出現(xiàn)錯(cuò)誤，就立即進(jìn)行改進(jìn)，修改再進(jìn)行調(diào)試。 5.2 注意事項(xiàng) 為了保證效果，必須減小測(cè)量誤差，提高測(cè)量精度。為此，需注意以下幾點(diǎn)： (1)正確使用測(cè)量?jī)x器的接地端。 (2)測(cè)量電壓所用儀器的輸入端阻抗必須遠(yuǎn)大于被測(cè)處的等效阻抗。因?yàn)椋魷y(cè)量?jī)x器輸入阻抗小，則在測(cè)量時(shí)會(huì)引起分流給測(cè)量結(jié)果帶來很大的誤差。 (3)儀器的帶寬必須大于被測(cè)電路的帶寬。 (4)用同一臺(tái)測(cè)量?jī)x進(jìn)行測(cè)量進(jìn)，測(cè)量點(diǎn)不同，儀器內(nèi)阻引起的誤差大小將不同。 (5)調(diào)試過程中，不但要認(rèn)真觀察和測(cè)量，還要記錄。記錄的內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)

17、條件，觀察的現(xiàn)象，測(cè)量的數(shù)據(jù)，波形和相位關(guān)系等。只有有了大量的可靠實(shí)驗(yàn)記錄并與理論結(jié)果加以比較，才能發(fā)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)上的問題，完善設(shè)計(jì)方案。 (6)調(diào)試時(shí)出現(xiàn)故障，要認(rèn)真查找故障原因，切不可一遇故障解決不了的問 題就拆掉線路重新安裝。因?yàn)橹匦掳惭b的線路仍可能存在各種問題。我們應(yīng)該認(rèn)真檢查。調(diào)試結(jié)果是否正確，在很大程度上受測(cè)量正確與否和測(cè)量精度的影響。 6.心得體會(huì) 經(jīng)過兩個(gè)星期的奮戰(zhàn)，我終于完成了電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)。在這次課程設(shè)計(jì)中，通過親手動(dòng)手，在實(shí)踐中也學(xué)習(xí)到了很多。 在這兩星期的學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)過程中我感觸頗深。通過這次課程設(shè)計(jì)，使我對(duì)抽象的理論有了具體的認(rèn)識(shí)。我掌握了方波，三

18、角波及正弦波的產(chǎn)生和三者之間的轉(zhuǎn)換過程，此外，在設(shè)計(jì)過程 中我掌握了常用元件的識(shí)別和測(cè)試，如電阻阻值的判斷，三極管極性的判斷等常用元件的識(shí)別和測(cè)試；熟悉了常用的儀器儀表；了解了電路的連接方法；以及如何提高電路的性能等等。 在應(yīng)用電路的設(shè)計(jì)中，需要使用Multisim軟件，因?yàn)樵S久沒有使用過Multisim了，一開始操作有些生疏。于是找到以前學(xué)習(xí)過的教材認(rèn)真查閱，直到弄懂了相關(guān)的操作。經(jīng)過努力我終于畫出了原理圖，也成功的檢測(cè)出了波形。這整個(gè)過程讓我對(duì)Multisim等軟件的使用有了更多的體會(huì)，大大提高了自己的動(dòng)手能力。 接下來，最辛苦的還是做實(shí)物了。整個(gè)焊接過程用了整整兩天，這兩天真的過的充

19、實(shí)而有意義。首先，布局是整個(gè)焊接過程最重要的一部分，經(jīng)過良好的布局，焊接起來才可以事半功倍。所以我在布局上耗費(fèi)了大部分的時(shí)間，接下來的焊接工作才可以說是得心應(yīng)手。雖然制作實(shí)物非常的幸苦，手經(jīng)常被燙傷，但是當(dāng)看到一個(gè)完整的信號(hào)發(fā)生器做出來，心里還是非常開心的！ 在沒有做課程設(shè)計(jì)以前，我覺得課程設(shè)計(jì)只是對(duì)所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié)，但是通過這次課程設(shè)計(jì)后，發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。課程設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。通過這次課程設(shè)計(jì)使我明白了自己所學(xué)的知識(shí)還非常欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多。 這是我在李圣老師的指導(dǎo)后交的第二份課程設(shè)計(jì)報(bào)告，前面一份有太多需要修改的地

20、方，非常謝謝老師精心地指導(dǎo)！讓我學(xué)到了很多，也看到了自己在做課程設(shè)計(jì)方面很多不成熟的地方。 整個(gè)過程雖然有些辛苦，可是當(dāng)看見一份完整的課程設(shè)計(jì)在自己的努力下終于做成的時(shí)候，此時(shí)此刻心里更多的是一份喜悅和舒心。所以要做成一件事，一定要有耐心和恒心！ 7. 電子元器件清單 元器件明細(xì)清單如下： 名稱 型號(hào)與主要參數(shù) 數(shù)量 運(yùn)放器 KIA324P 1個(gè) 電容 10nF 3個(gè) 二極管 1N4148 2個(gè) 穩(wěn)壓二極管 3V 2個(gè) 電阻 1k/2.7k/5.1k/9.1k/10k/15k/25k 1/1/1/1/2/3/1個(gè) 可變電阻 50

21、k/100k 1/1個(gè) 同軸電位器 100K 1個(gè) 恒壓電源 12V 1個(gè) 單刀雙擲開關(guān) 2個(gè) 8. 參考文獻(xiàn)書目 [1].彭介華.電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M]，北京：高等教育出版社，2008.12 [2].楊頌華等主編. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ). 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2000.7 [3].高吉祥主編. 電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì). 北京：電子工業(yè)出版社，2002.2 [4].黃智偉主編.基于NI Multisim的電子電路計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)與分析.北京：電子工業(yè)出版社，2008.1 [5].康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分）.武漢：高等教育出版社，2005.7 13