第一篇：模電課程設計——簡易函數信號發生器
模擬電子技術課程設計報告
簡易函數信號發生器
姓 名：李**，馬** 班 級：********** 學 號：**********
**********
日 期：2016.12.28
簡易信號發生器設計
摘要：
函數信號發生器是一種能能夠產生多種波形,如三角波、鋸齒波、矩形波（含方波）、正弦波的電路被稱為函數信號發生器。函數信號發生器在電路實驗和設備檢測中具有十分廣泛的用途。現在我們通過對函數信號發生器的原理以及構成設計一個能變換出三角波、正弦波、方波的簡易發生器。我們通過對電路的分析，參數的確定選擇出一種最適合本課題的方案。在達到課題要求的前提下保證最經濟、最方便、最優化的設計策略。按照設計的方案選擇具體的原件，焊接出具體的實物圖，并在實驗室對焊接好的實物圖進行調試，觀察效果并與課題要求的性能指標作對比。最后分析出現誤差的原因以及影響因素。
關鍵字：
方案確定、參數計算、調試、誤差分析。
一．設計目的：
設計構成正弦波、三角波、方波函數信號發生器
二．函數發生器總方案：
函數發生器的總方案 函數發生器一般是指能自動產生正弦波、三角波、方波及鋸齒波、階梯波等 電壓波形的電路或儀器。根據用途不同，有產生三種或多種波形的函數發生器，使用的器件可以是分立器件(如低頻信號函數發生器 S101 全部采用晶體管)，也可以采用集成電路(如單片函數發生器模塊 8038)。為進一步掌握電路的基本理 論及實驗調試技術，本課題采用由集成運算放大器與RC振蕩電路的方式形成正弦波—方波—三角波函數發生器的設計方法。產生正弦波、方波、三角波的方案有多種，如首先產生正弦波，然后通過比較器，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。本課題采用先產生正弦波—方波—三角波，再調整方波的占空比進而實現產生鋸齒波的電路設計方法，本課題中函數發生器電路組成框圖如下所示：
由比較器和積分器組成方波—三角波產轉換電路，比較器輸出的方波經積分器得到三角波，三角波到鋸齒波的變換電路主要由調節占空比來完成。
三.設計任務與實驗原理 實際任務：
所選為題目2：函數信號發生器
輸出正弦波、占空比可調的矩形波（含方波）、鋸齒波（含三角波）。
實驗原理：
（一）RC振蕩電路——正弦波發生電路
（二）滯回比較器——正弦波—矩形波轉換電路
滯回比較器特性如圖，實驗中希望通過改變UT閾值改變比較器對于正弦波的運算過程，進而改變矩形波的占空比。
因此我們在滯回比較器的接地端接入一個電壓可調電壓源，反饋支路加入了一個可調電阻的電位器，進而達到可調同名端電位的目的。
實際電路圖設計如下：
（三）積分電路——矩形波—鋸齒波轉換電路
積分電路定義
輸出信號與輸入信號的積分成正比的電路，稱為積分電路。
積分電路原理
從圖中可以看出，Uo=Uc=(1/C)∫icdt,因Ui=UR+Uo,當t=to時，Uc=Oo.隨后C充電，由于RC≥Tk,充電很慢，所以認為Ui=UR=Ric,即ic=Ui/R,故 Uo=(1/c)∫icdt=(1/RC)∫icdt 這就是輸出Uo正比于輸入Ui的積分（∫icdt）RC電路的積分條件：RC≥Tk
電路結構如圖J-1，積分電路可將矩形脈沖波轉換為鋸齒波或三角波，還可將鋸齒波轉換為拋物波。電路原理很簡單，都是基于電容的沖放電原理，這里就不詳細說了，這里要提的是電路的時間常數R*C，構成積分電路的條件是電路的時間常數必須要大于或等于10倍于輸入波形的寬度。
積分電路特點1:積分電路可以使輸入方波轉換成三角波或者斜波 2:積分電路電阻串聯在主電路中，電容在干路中
3：積分電路的時間常數t要大于或者等于10倍輸入脈沖寬度
4：積分電路輸入和輸出成積分關系
積分電路的設計方法與步驟積分電路的設計可按以下幾個步驟進行：
1． 選擇電路形式積分電路的形式可以根據實際要求來確定。
若要進行兩個信號的求和積分運算，應選擇求和
積分電路。若只要求對某個信號進行一般的波形變換，可選用基本積分電路。基本積分電路如圖1
所示：
2．確定時間常數τ=RC
τ的大小決定了積分速度的快慢。由于運算放大器的最大輸出電壓 Uomax為有限值（通
常 Uomax=±10V 左右），因此，若τ的值太小，則還未達到預定的積分時間 t 之前，運放已經
飽和，輸出電壓波形會嚴重失真。所以τ的值必須滿足：
當 ui為階躍信號時，τ的值必須滿足：
因此，當輸入信號為正弦波時，τ的值不僅受運算放大器最大輸出電壓的限制，而且與 輸入信號的頻率有關，對于一定幅度的正弦信號，頻率越低τ的值應該越大。
3．選擇電路元件
1）當時間常數τ=RC 確定后，就可以選擇 R 和 C 的值，由于反相積分電路的輸入電阻Ri=R，因此往往希望 R 的值大一些。在 R 的值滿足輸入電阻要求的條件下，一般選擇較大的C 值，而且 C 的值不能大于 1μF。
2）確定 RP
RP 為靜態平衡電阻，用來補償偏置電流所產生的失調，一般取 RP=R。
3）確定 Rf
在實際電路中，通常在積分電容的兩端并聯一個電阻 Rf。Rf 是積分漂移泄漏電阻，用來防止積分漂移所造成的飽和或截止現象。為了減小誤差要求 Rf ≥ 10R。
4．選擇運算放大器
為了減小運放參數對積分電路輸出電壓的影響，應選擇：輸入失調參數（UIO、IIO、IB）小，開環增益（Auo）和增益帶寬積大，輸入電阻高的集成運算放大器。
四.電路框圖：
五.單元電路的計算
在習題中偶然見到改變UT的值，便設計了如是電路，通過疊加定理可算得 V=U*Rp2/(R4+Rp2)(+/-)Uz*R4/(R4+Rp2)六.問題及解決：
實踐表明，一個電子裝置，即使按照設計的電路參數進行安裝往往也難于達到預期效果。這是因為人們在設計時，不可能周全地考慮各種復雜的客觀問題，必須通過安裝后的測試和調整，來發現和糾正設計方案的不足。然后采取措施加以改
進，使裝置達到預定的技術指標。因此調整電子電路的技能對從事電子技術及有關領域工作的人員來說，是不應缺少的。調試的常用儀器有：萬用表、示波器、信號發生器。
1、調試前的檢查
在電子元器件安裝完畢后，通常不宜急于通電，要形成這種習慣，先要仔細檢查。其檢查內容包括： *檢查連線是否正確
檢查的方法通常有兩種方法：
（1）按照電路圖檢查安裝的線路。這種方法的特點是根據電路圖連線，按一定順序安裝好的線路，這樣比較容易查出哪里有錯誤。
（2）按照實際線路來對照原理圖電路進行查線。這是一種以元件為中心進行查線的方法。把每個元件引腳的連線一次查清，檢查每個去處在電路圖上是否存在，這種方法不但可以查出錯線和少線，還容易查出多線。為了防止出錯，對于已查過的線通常應在電路圖上做出標記，最好用指針式萬用表“歐姆1”擋，或數字萬用表“歐姆擋”的蜂鳴器來測量，可直接測量元、器件引腳，這樣可以同時發現接觸不良的地方。*檢查元器件的安裝情況
檢查元器件引腳之間有無短路和接觸不良，尤其是電源和地腳，發光二極管“+”、“-”極不要接反。2、調試方法與原則（1）通電觀察
把經過準確測量的電源接入電路。觀察有無異常現象，包括有無元件發熱，甚至冒煙有異味電源是否有短路現象等；如有此現象，應立即斷電源，待排除故障后才能通電。（2）靜態調試
交流和直流并存是電子電路工作的一個重要組成部分。一般情況下，直流為交流服務，直流是電路工作的基礎。因此，電子電路的調試有靜態和動態調試之分。靜態調試過程：如，通過靜態測試模擬電路的靜態工作點，數字電路和各輸入端和輸出端的高低電平值及邏輯關系等，可以及時發現已損壞的元器件，判斷電路工作情況，并及時調整電路參數，使電路工作狀態符合設計要求。（3）動態調試
調試的方法是在電路的輸入端接入適當頻率和幅值的信號，并循著信號流向來檢測各有關點的波形，參數和性能指標。發現故障應采取各種方法來排除。通過調試，最后檢查功能塊和整機的各種指標是否滿足設計要求，如必要再進一步對電路參數提出合理的修正。
七．電路與實驗結果圖
八.誤差分析：
a.測得輸出電流時接觸點之間的微小電阻造成的誤差;b.電流表內阻串入回路造成的誤差;c.測得紋波電壓時示波器造成的誤差;d.示波器, 萬用表本身的準確度而造成的系統誤差;
九．實驗心得：
實驗箱的接觸不良，示波器的故障都是磨練我們心智的一道道門檻，跨過去，就像從幽寂的冷夜投入曜陽的擁抱。課程設計中的“命運多舛”從來都不曾組織我們的腳步，我們能做的就是邁向最終的清風與花香。對我來講，這就是一步，而在這一步中，我們收獲良多良多： 一個人做不到的，你還有隊友；不懂的，你還有文獻??這個世界上有太多困難，也有太多克服困難的方法，關鍵在于是否有前進的心。
十.參考文獻：
童詩白模擬電子技術基礎北京高等教育出版社,2006。付揚電路與電子技術實驗教程北京機械工業出版社
第二篇：函數信號發生器課程設計
一 緒論
1.1 函數信號發生器的應用意義
函數發生器一般是指能自動產生正弦波、三角波、方波及鋸齒波、階梯波等電壓波形的電路或儀器。根據用途不同，有產生三種或多種波形的函數發生器，使用的器件可以是分立器件也可以是集成電路。為進一步掌握電路的基本理論及實驗調試技術，本課題采用有集成運算放大器與晶體差分放大器共同組成的方波—三角波—正弦波函數發生器的設計方法。具體方法是由比較器和積分器組成方波—三角波產生電路，比較器輸出的方波經積分器得到三角波，三角波到正弦波的變換電路主要由差分放大器來完成。差分放大器具有工作點穩定，輸入阻抗高，抗干擾能力較強等優點。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。
通過此次設計，我們能將理論知識很好的應用于實踐，不僅鞏固了書本上的理論知識，而且鍛煉了我們獨立查閱資料、設計電路、獨立思考的能力
1.2設計任務
設計能產生方波、三角波、正弦波的函數信號發生器電路
1.3設計要求
1）輸出各種波形工作頻率范圍：10—100Hz,100—1KHz,1K—10KHz。
2)輸出電壓：正弦波U=3V , 三角波U=5V , 方波U=14V。3)波形特征：幅度連續可調，線性失真小。
4)選擇電路方案，完成對確定方案電路的設計;計算電路元件參數與元件選擇、并畫出各部分原理圖，闡述基本原理。
1.4設計方案
函數信號發生器是是由基礎的非正弦信號發生電路和正弦波形發生電路組合而成。由運算放大器單路及分立元件構成，方波——三角波——正弦波函數信號發生器一般基本組成框圖如圖1所示。
圖1 函數信號發生器框圖
1、方波—三角波—正弦波信號發生器電路有運算放大器及分立元件構成，其結構如圖1所示。他利用比較器產生方波輸出，方波通過積分產生三角波輸出，三角波通過差分放大電路產生正弦波輸出。
2、利用差分放大電路實現三角波—正弦波的變換
波形變換原理是利用差分放大器傳輸特性曲線的非線性，波形變換過程如圖2所示
圖 2 三角波和正弦波得轉換示意圖
由圖2可以看出，傳輸特性曲線越對稱，線性區域越窄越好；三角波的幅度Uim應正好使晶體接近飽和區域或者截至區域。
二
函數信號發生器各單元電路的設計
2.1方波產生電路圖及元件參數的確定
2.1.1 方波產生電路 如圖3所示
圖 3 方波發生電路
2.1.2 元件參數的確定
圖3中U2構成同相輸入遲滯比較器電路，用于產生輸出方波。可變電容C1具有調頻作用，可用于調節方波的頻率。使產生的頻率范圍在10~~100Hz。方波振蕩周期
T = 2 R1 C1 ln(1+2R4/R3)。
C1的值可以改變電 R1=7K，R3=7K，R4=7K。
振蕩頻率 f = 1/T。可見，f與C1成反比，調整電容路的振蕩頻率。圖中穩壓管 D1 D2 為調整方波幅值，UP-P = D1 +D2。
2.2方波—三角波轉換電路圖及元件參數確定
2.2.1 方波—三角波轉換電路 如圖 4 所示
圖 4 方波-三角波電路圖
2.2.2 方波→三角波的參數確定
圖4中U2構成同相輸入遲滯比較器電路，用于產生輸出方波。可變電容C1具有調頻作用，可用于調節方波的頻率。運算放大器U1與電阻R5及電容C2構成積分電路，用于將U2電路輸出的方波作為輸入，產生輸出三角波。
圖中R6在調整方波—三角波的輸出頻率時，不會影響輸出波形的幅度。若要求三角波的幅值，可以調節可變電容C2。
三角波部分參數設定如下：
對于輸出三角波 其振蕩周期
T =(4 R5 R6 C2)/ R3，f = 1/T。而要調整輸出三角波的振幅，則需要調整可變電容C2的值。以使三角波UP-P = 5V。
2.3正弦波參數電路及元件參數確定
2.3.1 正弦波參數電路 如圖 5 所示
圖 5 三角波-正弦波電路圖
2.3.2正弦波的參數確定
.改變輸入頻率，是電路中的頻率一定時三角波頻率為固定或變化范圍很小。加入低通濾波器，而將三角波轉化為正弦波。在圖5中當改變輸入頻率后，三角波與正弦波的幅度將發生相應改變。由于
振蕩周期
T =(4 R5 R6 C2)/ R3，C2為調節三角波的幅度使UP-P = 5V，R10調節輸出正弦波得幅值UP-P = 3V。三角波→正弦波的變換主要用差分放大器來完成。差分放大器具有工作點穩定，輸入阻抗高、抗干擾能力強等優點。特別是做直流放大器時，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的非線性。
2.4方波-三角波-正弦波函數發生器整體電路圖
根據以上設計，畫出方波-三角波-正弦波函數發生器電路圖如圖 6 所示。
圖 6
方波-三角-正弦波函數發生器電路圖
3、電路的仿真調試
3.1 利用Multisim軟件畫出電路圖，模擬電路結果，觀察各波形的輸出。
3.1.1 方波、三角波產生電路的仿真波形如圖7所示
圖7 方波、三角波仿真圖形
3.1.2 方波—三角波轉換電路的仿真 如圖 8 所示
圖 8 方波—三角波仿真圖形
3.1.3三角波—正弦波轉換電路仿真
圖
三角波—正弦波仿真圖形
3.1.4 方波—三角波—正弦波轉換電路仿真
圖
方波—三角波—正弦波仿真圖形
3.1.4結果分析
輸出電壓
方波信號接入示波器仿真，調節C1，得方波峰峰Vpp=14 V；撤除方波信號并接入三角波信號，調節C2，測得三角波峰峰值Upp=5 V；將正弦波信號接入示波器，調節R10，測得正弦波峰峰值Upp=3V。
第三篇：模電課程設計仿真 函數發生器
《模擬電路基礎》課程設計
——函數發生器
指導教師： 學院； 學號： 姓名：
一．設計任務 要求：
設計一個正弦波信號發生器 設計一個方波信號發生器
設計一個能同時輸出正弦波、方波和三角波的函數發生器
指標： 頻率：1kHz 幅度：正弦波大于10Vpp，方波10Vpp，三角波6Vpp。
二、電路原理
函數發生器一般是指能自動產生正弦波、方波、三角波的電壓波形的電路或者儀器。電路形式可以采用由運放及分離元件構成；也可以采用單片集成函數發生器。根據用途不同，有產生三種或多種波形的函數發生器。函數信號發生器在電路實驗和設備檢測中具有十分廣泛的用途。RC正弦振蕩電路
起振條件：
?F??1A
振蕩平衡條件：
???AF?1?????A??F?(2n?1)π(n為整數)4個組成部分： 放大電路 選頻網絡 正反饋網絡 穩幅網絡 振蕩頻率
1f0?2?RC
?Ff?f0若時：
??13
R2?rDA?1??3R1運放的放大倍數 方波信號發生器
滯回比較器：引入正反饋，產生振蕩
RC電路：作為延遲環節和反饋網絡，通過對電容的充放電實現兩種狀態的轉換。
穩壓管：輸出需要的方波電壓。
滯回比較器：
提高了比較器的響應速度，同時輸出電壓的躍變不是發生在同一門限電平上，具有抗干擾能力。同相輸入端
反相輸入端
方波信號發生器
當Ui
采用RC橋式正弦振蕩電路產生正弦信號 正弦信號通過比較器電路產生方波 方波信號利用反相積分電路變換為三角波 通過開關選擇需要的輸出波形
總體電路
仿真結果
六、總結
本次電路圖的設計符合要求。通過本次設計，對函數發生器的工作原理有了更好的理解，也對運算放大電路的使用有了進一步的認識，通過查閱資料，翻看教科書以及查看課件，做出了上面的函數發生器電路，并在仿真上進行測試，而且獲得成功，達到了設計制定的標準，可以穩定的輸出我們需要的波形。但是也有不足，真正的函數發生器可以對輸出電壓和輸出頻率進行調節，而本次所設計的電路并沒有以上功能，所以還可以對電路進行優化，如把一些決定輸出幅度的電阻或者電容做成可調節的電阻和電容。這樣就可以對輸出幅度和輸出頻率進行調節，這樣的函數發生器才更適合我們用其進行電子技術實驗。
第四篇：函數信號發生器課程設計報告.
漳州師范學院 《模擬電子技術》課程設計 函數信號發生器 姓 名： 學 號： 系 別： 專 業： 年 級： 指導教師： 2012年4月3日 函數信號發生器 摘要
利用集成電路LM324設計并實現所需技術參數的各種波形發生電路。根據電壓比較器可以產生方波，方波再繼續經過基本積分電路可產生三角波，三角波經過低通濾波可以產生正弦波。經測試，所設計波形發生電路產生的波形與要求大致相符。
關鍵詞：波形發生器；集成運放；RC 充放電回路；滯回比較器；積分電路 目錄
中文摘要..........................................................錯誤！未定義書簽。1.系統設計........................................................................................4
1.1設計指標................................................................................................................................4 1.2方案論證與比較....................................................................................................................4 2.單元電路設計................................................................................5 2.1方波的設計............................................................................................................................5 2.2三角波的設計........................................................................................................................8 2.3正弦波的設計........................................................................................................................8 3．參數選擇....................................................................................11 3.1方波電路的元件參數選擇...................................................................................................11 4.系統測試......................................................................................11 4.1正弦波波形測試..................................................................................................................11 4.2方波波形測試......................................................................................................................11 4.3三角波波形測試..................................................................................................................12 5．結果分析....................................................................................12
6．工作總結....................................................................................12 7．參考文獻....................................................................................13 8．附錄............................................................................................13 1.系統設計 1.1設計指標 1.1.1 電源特性參數 ①輸入：雙電源 12V ②輸出：正弦波V pp >1V，方波V pp ≈12 V，三角波V pp ≈5V，幅度連續可調，線性失真小。
1.1.2工作頻率
工作頻率范圍：10 HZ～100HZ ,100 HZ～1000HZ 1.2方案論證與比較
1.2.1 方案1：采用集成運放電路設計方案產生要求的波形
主要是應用集成運放LM324，其芯片的內部結構是由4個集成運放所組成的, 通過RC 文氏電橋可產生正弦波，通過滯回比較器能調出方波, 并再次通過積分電路就可以調試出三角波，此電路方案能實現基本要求和擴展總分的功能，電路較簡單，調試方便，是一個優秀的可實現的方案。
1.2.2 方案2：采用集成運放電路設計方案產生要求的波形
主要是應用集成運放LM324, 其芯片的內部結構是由4個集成運放所組成的, 通過電壓比較器可以形成方波, 方波經過積分之后可以形成三角波, 三角波再經過低
通濾波可以形成正弦波, 此電路方案能實現基本要求和擴展總分的功能, 電路較簡單, 調試方便, 相比第一方案, 其操作成功率較低.2.單元電路設計 2.1方波的設計 2.1.1原理圖
2.1.2工作原理
矩形波發生電壓只有兩種狀態, 不是高電平, 就是低電平, 所以電壓比較器是它的重要成分;因為產生振蕩, 就是要求輸出的兩種狀態自動地相互轉換, 所以電路中必須引入反饋, 因為輸出狀態應按一定時間間隔交替變化, 即產生周期性變化, 所以電路中要有延遲環節來確定每種狀態維持的時間.圖所示的矩形波放生電路, 它由反相輸入的滯回比較器和RC 電路組成.RC 回路既作為延遲環節, 又作為反饋網絡, 通過RC 充放電實現輸出狀態的自動轉換.設某一時刻輸出電壓Uo=+Uz,則同相輸入端電位Up=+Ut。Uo 通過R3對電容C 正向充電，反相輸入端電位隨時間t 增長而逐漸升高，當t 趨近于無窮時，Un 趨于+Uz；但是，一旦Un=+Ut,再稍增大，Uo 就從+Uz躍變為—Uz，與此同時Up 從+Ut躍變為—Ut。隨后，Uo 又通過R3對電容C 反向充電，或者說放電。反相輸入端電位Un 隨時間t 增長而逐漸降低，當t 趨于無窮時，Un 趨于—Uz ；但是，一旦Un=—Ut, 再稍減小，Uo 就從—Uz 躍變為+Uz，與此同時Up 從—Ut 躍變為+Ut，電容又開始正向充電。上述過程周而復始，電路產生了自激振蕩。
圖2.3滯回比較器的電壓傳輸特性
2.2.2工作原理
積分電路是一種運用較為廣泛的模擬信號運算電路，它是組成各種模擬電子電路的重要基本單元，它不僅可以實現對微分方程的模擬，同時在控制和測量
2.6方波-三角波發生電路波形圖系統中，積分電路也有著廣泛運用，利用其充放電過
程可以實現延時，定時以及各種波形的產生.積分電路還可用于延時和定時。在圖2.3所示三角波發生電路圖中，將方波電壓作為積分運算電路的輸入，在積分運算電路的輸出就得到三角波電壓。.U O 3=-? I C 1 =-U O 2dt C RC ?(式2.10
U O 3=-1 U O 2(t 1-t 0+U O 2(t 0(R 4+R W C(式2.11 式中 U O 2(t 0 為初始狀態時的輸出電壓。設初始狀態時U O 2正好從-U Z 躍變為 +U Z，則式2.10應寫成 U O 3=-1 U Z(t 1-t 0+U O 2(t 0(R 4+R W C(式2.12 積分電路反向積分, U O 2隨時間的增長線性下降，根據圖2.4所示電壓傳輸特性，一旦U O 2=U T-，再稍減小，U O 2將從+U Z 躍變為-U Z。使得式2.10變為
U O 3=-1 U Z(t 2-t 1+U O 2(t 1(R 4+R W C(式2.13 為 U O 2(t 1
U O 2 產生躍變時的輸出電壓。積分電路正向積分，U O 2 隨時間的增
長線性增大，根據圖2.3的電壓傳輸特性，一旦U O 2=U T +，再稍增大, U O 2將從-U Z 躍變為+U Z，回到初態，積分電路又開始反向積分。
2.3正弦波的設計
2.3.1工作原理
采用低通濾波的方法將三角波變換為正弦波。圖中采用的是簡單的二階低通濾波電路，與同相輸入端電路類似，增加RC 環節，可以使濾波器的過渡帶變窄，衰減斜率的值加大，電路如圖所示。
輸出三角波。三角波再經R10、C1積分網絡，輸出近似的正弦波。總的原理圖
4C 3．參數選擇
3.1方波電路的元件參數選擇 3.2.1 穩壓管
由于要求方波輸出電壓約等于12V，所以采用的穩壓管的穩壓約等于6V，所以應采用6.2V 的穩壓管兩支。
電容
庫房里可以提供0.1uF 的電容，所以電路里都采用0.1uF 的電容，電阻
頻率范圍是10HZ ～100HZ ,100HZ～1000HZ, 根據公式f=R2/(4*R1*R3*C取 R1=2K R2=5K R3=100 RW1=5K Rw2=100K
經過公式計算后得到接近的電阻阻值，再把數據代入到仿真軟件進行仿真調整，得到正確的波形圖和數值。
4.系統測試 4.1方波波形測試
由于在電路圖中方波的幅值約等于+12V，所以只要電路沒有出現問題，阻值選擇合適，那么波形就可以出來。
4.2三角波波形測試
同樣保持電路完整，接入電源，通過調節RW1可改變三角波伏值及頻率，通過調整RW2使電路的周期發生變化，同時頻率也發生變化。
4.3正弦波波形測試
將電源電路接入變壓器使雙電源輸出 12V，通過調節RW1、RW2可調節正弦波的峰峰值和頻率。
5.結果分析
實驗結果和預先所設定的參數存在一定的誤差，其中跟元器件的選擇參數有關，在電子仿真軟件中的電阻參數在庫房里沒有相吻合的參數，其次在實驗焊接過程中也可導致誤差，庫房所提供的電阻其本身誤差較大，綜合各方面的考慮，實驗結果的誤差不可避免，而制作出來的電路板所能出現的波形，在一定程度上會出現失真現象。
6.工作總結
在這次課程設計中，我學會了怎樣去根據課題的要求去設計電路和調試電路。動手能力得到很大的提高。從中我發現自己并不能很好的熟練去使用我所學到的模電知識。在以后學習中我要加強對使用電路的設計和選用能力。但由于電路比較簡
單、定型，而不是真實的生產、科研任務，所以我們基本上能有章可循，完成起來并不困難。把過去熟悉的定型分析、定量計算逐步，元器件選擇等手段結合起來，掌握工程設計的步驟和方法，了解科學實驗的程序和實施方法。這對今后從事技術工作無疑是個啟蒙訓練。通過這種綜合訓練，我們可以掌握電路設計的基本方法，提高動手組織實驗的基本技能，培養分析解決電路問題的實際本領，為以后畢業設計和從事電子實驗實際工作打下基礎。
在實驗過程中收益最大的就是懂得如何去調試電路，查找電路的缺陷和看PCB 圖，通過自己動手更能對電路有更深刻的了解。
7.參考文獻 元件清單表 附錄1 器件清單
附錄2 原理圖
4C 附錄3 電子仿真 3.1輸出方波電路的仿真 圖 輸出方波電路的仿真 3.2方波—三角波電路的仿真
3.3 正弦波電路的仿真 16 17
第五篇：函數信號發生器-課程設計2.
長 安 大 學 電子技術課程設計 課題名稱 函數信號發生器 班 級 __******____ 姓 名 指導教師 *** 日 期
本次電子技術課程設計是指通過所學知識并擴展相關知識面，設計出任務所 要求功能的電路，利用計算機輔助設計的電路仿真，檢測并調整電路，設計功能完整的電路圖。我們所選擇的課設題目是函數信號發生器。函數發生器一般是指能自動產生正弦波、方波、三角波的電壓波形的電路或者儀器。電路形式可以采用由運放及分離元件構成；也可以采用單片集成函數發生器。
在資料收集后，將設計過程分為三部分：一是系統模塊設計，設計電路的系統思想，設計出能滿足電路功能的各個模塊，畫出系統的框圖。二是針對各個模塊分別設計電路的各個具體模塊的具體電路，并且分別進行仿真和改進。三是將所有的模塊綜合在一起，畫出系統總圖，并用multisim 軟件進行仿真，針對仿真過程中出現的一些問題仔細檢查，對比各個方案的優點和缺點，選出最佳的方案，修改不完善的部分。
最后，對此次課程設計進行總結，反思自己在各個方面的不足，對設計方案中的各個思想進行歸納總結，比較各種方案的優缺點，總結每種設計方案的應用領域和使用范圍，為以后得學習實踐提供經驗。最終提高我們的學習和動手能力。
前言……………………………………………………………………………2 摘要……………………………………………………………………………4
第一章 數信號發生器系統概述…………………………………………… 5 1.1總體設計方案論證及選擇………………………………………… 5 1.2函數信號發生器總體方案框圖…………………………………… 5 第二章單元電路設計分析………………………………………………… 6 2.1 信號發電路設計框圖………………………………………………6 2.2方波發生電路……………………………………………………… 7 2.3方波——三角波轉換電路………………………………………… 8 2.4三角波——正弦波轉換電路……………………………………… 9 2.5.5數字顯示輸出信號頻率和電壓幅值…………………………… 11 第三章 電路的安裝與調試………………………………………………… 15 3.1方波產生的結果………………………………………………… 15 3.2方波轉換為三角波的結果……………………………………… 15 3.3三角波轉換為正弦波的結果……………………………………… 16 3.4數字顯示頻率和幅值的結果……………………………………… 16 第四章 結束語……………………………………………………………… 17 參考文獻…………………………………………………………………… 17 附錄一 器件清單列表……………………………………………………… 18 附錄二 總體設計圖……………………………………………………… 18 收獲及體會……………………………………………………………………19 鳴謝……………………………………………………………………………20
函數信號發生器
摘要：本實驗中的信號發生器是根據555定時器構成多諧振蕩器的原理來輸出持續穩定的方波，再通過轉換電路來實現波形變化。通過對信號發生器設計掌握555多諧振蕩器產生占空比為1/2的方波，頻率和振幅的調節；掌握電路轉換的原理和實際電路圖，如方波轉換為三角波可通過簡單積分電路或者通過帶有放大器的積分電路來實現；三角波轉換為正弦波可通過低通濾波器來實現，也可通過差分放大器的非線性來實現，或者通過折現法實現。本課題要求輸出波形應有： 方波、三角形、正弦波。要完成此方案的方法有許多，既可以使用分立元件（如低頻信號發生器S101全部采用晶體管），也可以采用集成電路（如單片集成電路函數信號發生器ICL8038）。本課題決定采用555定時器構成多諧振蕩器產生方波，通過積分產生三角波，再通過低通濾波產生正弦波。設計中多用到數電和模電中的知識，以充分復習和應用自己已經學過的知識。
關鍵字：函數發生器 多諧振蕩器 積分電路 低通濾波 峰值檢波 設計要求：
1.信號頻率范圍1HZ ～100kHZ ；
2.輸出波形應有： 方波、三角形、正弦波； 3.輸出信號幅值范圍0～10V ；
4.具有數字顯示輸出信號頻率和電壓幅值功能。? 第一章、函數信號發生器系統概述 ? 1.1 總體設計方案論證及選擇：
方案一：通過RC 震蕩電路產生正弦波，然后經過過零比較器，產生三角波，在通過積分電路產生方波。其中，RC 震蕩電路為RC 橋式正弦振蕩電路，然后通
過放大器構成過零比較器來實現方波的轉換，在通過反向積分電路來實現方波到三角波的轉化。
方案二：可以由晶體管、運放IC 等通用器件制作，更多的則是用專門的函數信號發生器IC 產生。早期的函數信號發生器IC，如L8038、BA205、XR2207/2209等，它們的功能較少，精度不高，頻率上限只有300kHz，無法產生更高頻率的信號，調節方式也不夠靈活，頻率和占空比不能獨立調節，二者互相影響。方案三：可以按照方波——三角波——正弦波的順序來設計電路，其中，方波可以通過模電中的方波發生電路來產生，也可以通過數電中的555多諧振蕩電路來產生，方波到三角波為積分的過程，三角波到正弦波可以通過低通濾波來實現，也可以利用差分放大器的傳輸非線性來實現或者通過折現法來實現。
可行性分析：
縱觀以上N 種方案，對比如下，本著自己動手的觀念，首先排除第二種用集成芯片的方法，因為這種方法對設計的要求太低；其次分析方案一可得其RC 橋式正弦震蕩電路的占空比受R 和C 共同影響，調節頻率時需要調節的元器件參數太多，比較繁瑣，并且此震蕩電路的頻率也不是很好的滿足設計的要求。所以綜上所述，選擇方案三來實現本次的課程設計：555多諧振蕩器的頻率很好計算和調節，并且輸出的波形比較準確；波到三角波的轉化可通過簡單RC 積分電路來實現；角波到正弦波可通過簡單RC 低通濾波器來實現也可通過折現法或者差分法來實現。分析方案得：各個不分的實現有多種辦法，但也許理論上比較好的方法在實踐中由于環境的種種原因可能并不是最好的，所以最終的方案的細節有待在試驗仿真中作
進一步的確定。
? 1.2函數信號發生器總體方案框圖
? 第二章、單元電路設計與分析 ? 2.1 信號發電路設計框圖
2.2方波發生電路
2．2．1方案選擇
方案一：占空比可調的矩形波放聲電路（模電知識，通過比較器和積分電路來現）。
方案二：改進型555多諧振蕩器電路（數電知識，利用555定時器和積分電路來實現）。
對比如上兩個方案，方案一的頻率性較差，并且輸出電壓受到穩壓二極管的影響，輸出電壓幅值不能改變；而方案二頻率調節理與方案一很是相似，但是方案二的頻率表達式比較簡潔，容易計算，而且方案二的輸出電壓幅值的改變可通過對
555定時器的供電的改變來實現，對于占空比，已對原始的多諧振蕩器做了些許改動，能達到1/2的要求。綜上，選擇方案二。
555定時器的工作原理 ：555定時器是一種功能強大的模擬數字混合集成電路，其組成電路框圖如圖22.32所示。555定時器有二個比較器A1和A2，有一
個RS 觸發器，R 和S 高電平有效。三極管VT1對清零起跟隨作用，起緩沖作用。三極管VT2是放電管，將對外電路的元件提供放電通路。比較器的輸入端有一個由三個5kW 電阻組成的分壓器，由此可以獲得 和 兩個分壓值，一般稱為閾值。555定時器的1腳是接地端GND，2腳是低觸發端TL，3腳是輸出端OUT，4腳是清除端Rd，5腳是電壓控制端CV，6腳是高觸發端TH，7腳是放電端DIS，8腳是電源端VCC。
參數計算：改進型多諧振蕩電路主要改進了電容充電和放電的回路，使得回路的時間常數相同即可，再此引入二極管來分開充電和放電回路。
高電平，充電時間 T1=（R 3 +R5）Cln2=0.7（R 3 +R5）C 1 ； 低電平，放電時間 T2=（R 2 +R5）Cln2=0.7（R 2 +R5）C 1 ； 占空比 q= T1/（T1+T2）=（R 3 +R5）/（R 2 +R5）= 0.5 即要求R 3 = R 2 ； 所以方波周期T= T1+T2=0.7（（R 3 + R2 + 2R5）C 1）；
振蕩頻率 f=1/T=1.44/（（R 3 + R2 + 2R5）C 1）；
經過計算，選取C1為200nF，R 3 = R2 =10歐姆。當R5最大時，頻率即為1HZ（根據仿真結果），此時
f=1=1.44/（（10+10+2R5）*200*10E（-9））取 R5 =1M歐姆即可； f=100k=1.44/（（10+10+2R5）*200*10E（-9））取R 5=0時，f>100k； 綜上，取 R5 =1M歐姆即可滿足頻率范圍的要求。
2.3方波——三角波轉換電路原理圖 由積分電路構成方波—三角波產生電路，方波經反向積分電路積得到三角波。方案一：簡單的積分電路（由電阻和電容構成）。
方案二：帶有放大器的積分電路（由放大器和電阻電容構成）。
對比如上兩個方案，在方波的頻率改變的情況下，都需改變充電電容，因為方波頻率變大時，要求積分時間短，即電容的容量要小，以達到快速充電的要求，否則波形失真；當方波頻率變小時，要求積分時間要長，這時增大電容的容量，否則將產生梯形式的方波。兩個方案相對沒有理論上的優劣，現選擇方案一。
原理：輸出信號與輸入信號的積分成正比的電路，稱為積分電路。
電路結構如圖，積分電路可將矩形脈沖波轉換為鋸齒波或三角波，還可將鋸齒波轉換為拋物波。電路原理很簡單，都是基于電容的沖放電原理，這里要提的是電路的時間常數R*C，構成積分電路的條件是電路的時間常數必須要大于或等于10倍于輸入波形的寬度。
RC 積分電路是一種應用比較廣泛的模擬信號運算電路。在自動控制系統中，常用積分電路作為調節環節。此外，RC 積分電路還可以用于延時、定時以及各種波形的產生或變換。本課題采用RC 積分電路來產生三角波。
此部分的參數不需要具體的計算，可以在仿真實驗中具體的連續調節，來找到最合適的電容大小。總之頻率變大，調節電容變小；頻率變小，調節電容變大即可。2.4三角波——正弦波轉換電路原理圖
方案選擇：
方案一：低通濾波電路（通過簡單ＲＣ電路來實現）。
方案二：利用差分放大電路的傳輸曲線（差分放大器的非線性傳輸曲線）。
方案三：通過折線法來實現。
對比如上方案：
方案一利用低通濾波器將三角波變換成正弦波，將三角波按傅里葉級數展開
其中Um 是三角波的幅值。根據上式可知，低通濾波器的通帶截止頻率應大于三角波的基波頻率且小于三角波的三次諧波頻率。當然，也可以利用帶通濾波器實現
上述變換；
方案二利用差分放大器的非線性傳輸曲線來實現，具體原理如下圖所示：
方案三的電路連接比較復雜，而且需要的元器件也比較多，調試也比較不方便。
綜上所述，及根據試驗的結果來看，方案二和方案三的結果波形并不理想，而且調節繁瑣，故選擇方案一來實現三角波到正弦波的轉換。
2.5數字顯示輸出信號頻率和電壓幅值 2.5.1基于OP37的峰值檢波系統 調幅波的解調即是從調幅信號中取出調制信號的過程，通常稱為檢波。調幅波解調方法有二極管包絡檢波器、同步檢波器。不論哪種振幅調制信號，都可采用相乘器和低通濾波器組成的同步檢波電路進行解調。但是對于普通調幅信號來說，它的載波分量被抑制掉，可以直接利用非線性器件實現相乘作用，得到所需的解調電壓，而不必另加同步信號，通常將這種振幅檢波器稱為包絡檢波器。目前應用最廣的是二極管包絡檢波器，而在集成電路中，主要采用三極管射極包絡檢波器。同步檢波，又稱相干檢波，主要用來解調雙邊帶和單邊帶調制信號，它有兩種實現電路。一種由相乘器和低通濾波器組成，另一種直接采用二極管包絡檢波。
本次課設采用OP37來進行峰值檢波。11 2.5.2數碼管顯示電壓
AD 轉換就是模數轉換，顧名思義，就是把模擬信號轉換成數字信號。逐次比較型（如TLC0831）
逐次比較型AD 由一個比較器和DA 轉換器通過逐次比較邏輯構成，從MSB 開始，順序地對每一位將輸入電壓與內置DA 轉換器輸出進行比較，經n 次比較而輸出 數字值。其電路規模屬于中等。其優點是速度較高、功耗低。2.5.3對于頻率計測頻率的方案如下：
方案一：利用做課程設計三題同學的設計電路，完成本次頻率設計的要求。方案二：利用VHDL 設計頻率計并用quartusII 進行仿真。
本要求并不是此題目的重點，選擇方案一相對省時省力，故我們選擇方案一。13
? 第三章 電路的安裝與調試 ? 3.1 方波產生的結果
（555定時器構成多諧振蕩器產生的方波）? 3.2 方波轉換為三角波的結果
（積分電路產生的三角波）15 ? 3.3 三角波轉換為正弦波的結果
（二階低通濾波器產生的正弦波）? 3.4 數字顯示頻率和幅值的結果
? 第四章 結束語
函數信號發生器是本次課程設計的較難的一個題目，經過十天的團隊合作，我們勉強完成了本課題所需要求。本設計最大的特色就是信號發生流程相對簡單明了，易于理解。但是，它的難度：電路對各元件的參數選擇要求比較高，調整波形相對而言不方便。這些問題僅是受我們自身條件的限制，以及時間有限，還沒能完美解決。直接數字頻率合成器也就是DDS 卻可以很好解決這個問題。在過程中嘗試了一下，從理論到實際操作，雖然還有一段距離，但是，可以肯定，這是一個很不錯的解決方法。
? 參考文獻
1林濤?《數字電子技術基礎》?清華大學出版社?2006年6月?（ISBN 978-7-302-12064-3）
2林濤?《模擬電子技術基礎》?重慶大學出版社?2004年12月?(ISBN 7-5623-2831-X/TN?70
3黃志偉?全國大學生電子設計競賽?北京航天航空大學出版社?2007年2月（ISBN978-7-81077-983-8）
4趙文博?新型常用集成電路速查手冊?人民郵電出版社?2006年1月（ISBN7-115-13821-4/TN?2578）
5王伊娜?Multisim8?國防工業出版社?2006年6月?（IBSN7-11804542-X）6.楊剛 周群 電子系統設計與實踐 2005年1月 電子工業出版社（ISBN7-5053-9593-9）
7.謝自美 電子線路設計，實驗，測試 2006年8月 ? 元件清單列表
總體框圖：（波形發生器）
（顯示模塊）收獲及體會
課程設計已悄然走到了尾聲，回顧此次課設，感慨頗多。的確，從選題到定稿，從理論到實際，在這短短的日子里，可以說是苦多于樂。但是，通過自己動手，學到了許多，不僅鞏固了以前很學的，也同時擴展了相關的知識面。
我們拿到課題，想利用555定時器解決波形輸出，從各方面來看，利用數模電的思想完成此的設計，頗具優勢。
然而，我們在設計和仿真過程中遇到許多困難，包括仿真元件的缺失，對于元件參數的不了解，導致無法選型，面對這些困難，我們查閱了相當多的資料，包括查閱了些許元件的datasheet。我們做電子課程設計，最重要是在自己已接觸的知識的基礎上擴展，鞏固所學，從而創新！我們使用單片機既不得心應手，反而還失去了這次課程的意義。
在我們集體認識課程設計的重要思想后，我們決定用數模電的思路，利用555定時器和其他基本元器件組成合適電路 在電路的設計過程中，三角波轉換為正弦振蕩電路是其中比較有難度的一部分。第一次做，難免困難重重，主要是模電知識點的應用不靈活，到實際中，無法確定具體元件的參數，具體的計算到實際電路中顯得無從下手，實際電路圖較原理圖更加的不好理解，這是自己的缺點，在以后要重點練習彌補。
最后，我感覺通過具體的實踐，自己動手，深刻感知了實踐的重要性，明白了理解和應用還是有所不同的，我們應該朝著更高的要求即靈活的應用去努力。
鳴謝
感謝楊兆輝老師，鄧秋霞老師的悉心指導，老師淵博的知識、嚴謹的治學態度、敏銳的學術洞察力、活躍的思想、以及平易近人的師長風范，也使我們受益匪淺。值此論文完成之際，謹向老師致以深深的敬意和衷心的感謝。同樣感謝我的同
組同學和其他的老師和同學們，感謝你們的無私幫助，成功不是屬于一個人的，而是屬于大家的。
評 語 評閱人： 日期： 21
點擊咨詢 