課程設(shè)計題 目 信號發(fā)生器設(shè)計 學(xué)院名稱 指導(dǎo)老師 班 級 學(xué) 號 學(xué)生姓名 2012年1月ii目錄1設(shè)計任務(wù)-12總體方案框圖-12.1 信號發(fā)生器的總方案-12.2 原理框圖-13各單元電路設(shè)計、電路參數(shù)計算及簡要說明-2 3.1正弦波-23.2方波-3 3.3 三角波-44.總體電路原理圖及原理說明-44.1 總原理圖及其原理-44.2 Multisim仿真結(jié)果-54.3 輸出信號的頻率范圍-75. 安裝調(diào)試（儀器選用、調(diào)試步驟、故障分析處理）-105.1 安裝與調(diào)試-105.2 注意事項-116. 心得體會-127. 電子元器件清單-138. 參考文獻(xiàn)書目-13i1. 設(shè)計任務(wù)設(shè)計一個能夠輸出正弦波、三角波和矩形波的信號源電路，電路形式自行選擇。輸出信號的頻率可通過開關(guān)進(jìn)行設(shè)定，具體要求如下：（） 輸出信號的頻率范圍為100800Hz，步進(jìn)為100Hz。（） 要求輸出信號無明顯失真，特別是正弦波信號。2. 總體方案框圖2.1 信號發(fā)生器的總方案函數(shù)信號發(fā)生器一般是指能自動產(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?。本課題中函數(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、電路參數(shù)計算及簡要說明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)的輸入電壓即為運放的輸出電壓Uo,選頻網(wǎng)絡(luò)的輸出電壓Uf為運放的輸入電壓。由于電路中存在兩個容性元件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)頻率為fo 的輸出電壓uo，通過選頻網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)郊蛇\放同相端，才能使Uf 與Uo 同相，即 a+f=2n，滿足相位平衡的條件。同時，防虧電壓Uf的幅值最大，而且為輸出電壓Uo的 1/3倍。故只要集成運放組成的同相輸入比列器的電壓放大倍數(shù)A3，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，運放的一個輸入端接地，因而只要另一個輸入端電平高與地電位，則輸出一種電平；反之就輸出一個反相的電平，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是具有一定幅度而且連續(xù)變化的周期信號時候，在其輸出端可得到與輸入信號同頻的方波（高電平與低電平時間相等）或矩形波（高電平與低電平時間不相等）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 三角波遲滯比較器的反相輸入端接地，同相是如端電壓ub由u01和u02兩個電壓共同作用，比較器的輸出電壓uo1作為積分器的輸入信號，因uo1d大小等于穩(wěn)壓管的穩(wěn)定值，積分電容器被恒流充電。若uo1為+z，則電容器充電，輸出電壓uo線性下降，當(dāng)uo下降到某一個負(fù)值時，使的同相輸入端電壓ub低于零時，的輸出電壓uo1從+z跳到z。在uo1變?yōu)閦后，電容器放電，輸出電壓uo線性上升，當(dāng)uo從z跳回到+z，如此周期，產(chǎn)生振蕩。的輸出端產(chǎn)生方波信號，的輸出端產(chǎn)生三角波信號。當(dāng)Uo1從+Uz跳變到-Uz時，或是從-Uz跳到變到+Uz時，對應(yīng)的Uo1的值就是其振幅Uom。而Uo發(fā)生轉(zhuǎn)變的時刻，又是對應(yīng)A1的同相輸入端電壓Ub等于零的時刻，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，實現(xiàn)了設(shè)計的基本要求，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。在實際電路中，對電阻、電容等參數(shù)的計算需進(jìn)一步改進(jìn)。圖4.1 三角波-方波-正弦波函數(shù)發(fā)生器實驗電路圖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：4.3輸出信號的頻率范圍（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 把兩塊KIA324集成塊插入面包板，注意布局； 分別把各電阻放入適當(dāng)位置，尤其注意電位器的接法； 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)換電路的安裝與調(diào)試安裝正弦波變換電路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；搭生成直流源電路，注意R*的阻值選?。唤尤敫麟娙菁半娢黄?； 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 整個電路連接完之后，就可以對該電路進(jìn)行調(diào)試和檢測了，以發(fā)現(xiàn)和糾正設(shè)計方案的不足之處。在進(jìn)行調(diào)試和測試之前，首先要對電路進(jìn)行檢查。對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，把每個元器件的引腳依次檢查，看是否有接錯線或者漏接等問題，為了防止出現(xiàn)錯誤，最好對已經(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，則可以對線路進(jìn)行調(diào)試和測試了。 用萬用表適當(dāng)?shù)臋n位對線路進(jìn)行測試，看線路是否有短路或者斷路等問題，如果出現(xiàn)錯誤，就立即進(jìn)行改進(jìn)，修改再進(jìn)行調(diào)試。5.2 注意事項為了保證效果，必須減小測量誤差，提高測量精度。為此，需注意以下幾點： (1)正確使用測量儀器的接地端。(2)測量電壓所用儀器的輸入端阻抗必須遠(yuǎn)大于被測處的等效阻抗。因為，若測量儀器輸入阻抗小，則在測量時會引起分流給測量結(jié)果帶來很大的誤差。(3)儀器的帶寬必須大于被測電路的帶寬。(4)用同一臺測量儀進(jìn)行測量進(jìn)，測量點不同，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)真觀察和測量，還要記錄。記錄的內(nèi)容包括實驗條件，觀察的現(xiàn)象，測量的數(shù)據(jù)，波形和相位關(guān)系等。只有有了大量的可靠實驗記錄并與理論結(jié)果加以比較，才能發(fā)現(xiàn)電路設(shè)計上的問題，完善設(shè)計方案。(6)調(diào)試時出現(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。因為重新安裝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，在很大程度上受測量正確與否和測量精度的影響。6.心得體會經(jīng)過兩個星期的奮戰(zhàn)，我終于完成了電子技術(shù)課程設(shè)計。在這次課程設(shè)計中，通過親手動手，在實踐中也學(xué)習(xí)到了很多。在這兩星期的學(xué)習(xí)、設(shè)計過程中我感觸頗深。通過這次課程設(shè)計，使我對抽象的理論有了具體的認(rèn)識。我掌握了方波，三角波及正弦波的產(chǎn)生和三者之間的轉(zhuǎn)換過程，此外，在設(shè)計過程 中我掌握了常用元件的識別和測試，如電阻阻值的判斷，三極管極性的判斷等常用元件的識別和測試；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)計中，需要使用Multisim軟件，因為許久沒有使用過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，也成功的檢測出了波形。這整個過程讓我對Multisim等軟件的使用有了更多的體會，大大提高了自己的動手能力。接下來，最辛苦的還是做實物了。整個焊接過程用了整整兩天，這兩天真的過的充實而有意義。首先，布局是整個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了大部分的時間，接下來的焊接工作才可以說是得心應(yīng)手。雖然制作實物非常的幸苦，手經(jīng)常被燙傷，但是當(dāng)看到一個完整的信號發(fā)生器做出來，心里還是非常開心的！在沒有做課程設(shè)計以前，我覺得課程設(shè)計只是對所學(xué)知識的單純總結(jié)，但是通過這次課程設(shè)計后，發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。課程設(shè)計不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次課程設(shè)計使我明白了自己所學(xué)的知識還非常欠缺。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)計報告，前面一份有太多需要修改的地方，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)計方面很多不成熟的地方。整個過程雖然有些辛苦，可是當(dāng)看見一份完整的課程設(shè)計在自己的努力下終于做成的時候，此時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：名稱型號與主要參數(shù)數(shù)量運放器KIA324P1個電容10nF3個二極管1N41482個穩(wěn)壓二極管3V2個電阻1k/2.7k/5.1k/9.1k/10k/15k/25k1/1/1/1/2/3/1個 可變電阻50k/100k1/1個同軸電位器100K1個恒壓電源12V1個單刀雙擲開關(guān)2個8. 參考文獻(xiàn)書目1.彭介華.電子技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)M，北京：高等教育出版社，2008.122.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，2000.73.高吉祥主編. 電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗與課程設(shè)計. 北京：電子工業(yè)出版社，2002.24.黃智偉主編.基于NI Multisim的電子電路計算機(jī)仿真設(shè)計與分析.北京：電子工業(yè)出版社，2008.15.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，2005.713