模电课程设计报告

题目名称：波形发生器的设计（一）

姓 名：

班 级：

学 号：

日 期：2012.6.18–2012.6.21

模拟电子技术课程设计任务书

设计周期：一周

一、设计题目：信号发生器（一）

二、设计目的

1、 研究正弦波等振荡电路的振荡条件。

2、 学习波形产生、变换电路的应用及设计方法以及主要技术指标的测试方法。

三、设计要求及主要技术指标

设计要求：设计并仿真能产生方波、三角波及正弦波等多种波形信号输出的波形发生器。

1、方案论证，确定总体电路原理方框图。

2、单元电路设计，元器件选择。

3、仿真调试及测量结果。

主要技术指标

1、正弦波信号源：信号频率范围20Hz～20kHz 连续可调；频率稳定度较高。信号幅度可以在一定范围内连续可调；

2、各种输出波形幅值均连续可调，方波占空比可调；

3、设计完成后可以利用示波器测量出其输出频率的上限和下限，还可以进一步测出其输出电压的范围。

四、仿真需要的主要电子元器件

1、运算放大电路 2、滑线变阻器 3、电阻器、电容器等

五、设计报告总结（要求自己独立完成，不允许抄袭）。

1、 对所测结果（如：输出频率的上限和下限，输出电压的范围等）进行全面分析，总结振荡电路的振荡条件、波形稳定等的条件。

2、 分析讨论仿真测试中出现的故障及其排除方法。

3、 给出完整的电路仿真图 。

4、 体会与收获。

一、方案论证与比较

1.1 方案提出

方案一：先通过RC文氏电桥振荡器产生正弦波，然后通过迟滞比较器把正弦波变成方波，在通过积分电路将方波变成三角波。

方案二：用迟滞比较器与反相积分电路首尾相串联构成方波-三角波产生电路，然后采用差分放大器，作为三角波—正弦波变换电路利用差分对管的饱和与截止特性进行变换。

方案三：先由比较器和积分电路同时产生方波和三角波，再通过低通滤波器把三角波变成正弦波。

1.2设计方案的论证和选择

方案一 开环电路，结构简单，产生的正弦波和方波失真很小，但调试困难，RC串、并联选频电路的的幅频特性不对称，且选择性较差。

方案二 线路简单，线性良好，但频率可调性不大，只能在一定的范围内微小调整，且性价比不高。

方案三 结构简单，波形输出稳定，线性良好，频率易调，性价比高。

故选方案三。

二、系统的功能及设计框图

2.1 系统的全部功能、要求及技术指标。

1、 正弦波信号源：信号频率范围20Hz～20kHz 连续可调；频率稳定度较高。信号幅度可以在一定范围内连续可调；

2、 各种输出波形幅值均连续可调，方波占空比可调；

3、 设计完成后可以利用示波器测量出其输出频率的上限和下限，还可以进一步测出其输出电压的范围。

2.2确定设计框图（系统包含的单元电路及结构）和总体设计方案

2.3单元电路的分析与设计：

2.3.1 方波发生电路的工作原理

此电路由反向输入的迟滞比较器和RC振荡电路组成。RC电路既作为延迟环节，又作为反馈网络，通过RC充、放电实现输出状态的自动转换，设某一时可输出电压Up=+Uz,则同相输入端电位Up=+Ut。Uo通过R3对电容C正向充电。反向输入端电位N随时间t的增长而逐渐增高，当t趋于无穷大时，Un趋于+Uz；但是，一旦Un=+Ut，再稍增大，Uo从+Uz跃变为-Uz，同时Up从+Ut跃变为-Ut。随后，Uo又通过R3对电容C反向充电。Un随时间逐渐增长而减小，而t趋于无穷大时，Un趋于-Uz；但是，一旦Un=-Ut跃变为+Uz,Up从-Ut跃变为+Ut,电容又开始正相充电，上述过程周而复始，电路产生了自激震荡。

2.3.2方波-三角波转换电路的原理

把比较器和积分器首尾相连接形成正反馈闭环系统，则比较器输出的方波经过积分电路积分可得到三角波，三角波又触发比较器自动翻转形成方波，这样即可构成三角波、方波发生器。由于采用运放组成的积分电路， 因此可实现恒流充电，是三角波线性大大改善。 如图波形Vo为三角波，Vo1为方波电压。

2.3.3低通滤波器原理

通过将三角波按傅立叶级数展开之后，只要设计一个

低通滤波器，使其截止频率大于三角波的基波且频率小于

三角波的三角谐波频率，既可以将三角波变成正弦波。

三、 系统仿真调试分析

3.1软件仿真原理图

3.2模拟仿真过程

3.2.1方波仿真

3.2.2三角波仿真

3.2.3正弦波仿真

3.2.4方波-三角波仿真

3.2.5三角波-正弦波仿真

3.3各项指标测试

3.3.1

3.3.2

波形的频率范围：41.188Hz-426.224Hz

四、结语

通过本次课程设计，让我重温了过去所学的知识，同时还接触了过去不了解的很多知识，让我对各种电路有了基本的了解，让我进一步了解了信号发生器及其工作原理。

在这次课程设计过程中，体现出自己单独设计的能力以及综合运用知识的能力，体现了学以致用，并且从设计中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。

同时我又认识到，电路设计需要耐心，需要一种整体的思维，而且遇到一些问题很正常，关键是学会分析问题，善于解决问题，很多东西要弄懂弄透，不断积累经验。所以说，对于这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻的理解。

五、参考文献

1.彭介华．电子技术课程设计指导．北京：高等教育出版社，2005

2.陈大钦主编．电子技术基础实验—电子电路实验·设计·仿真．北京：高等教育出版社，2000

3.高吉祥主编．电子技术基础实验与课程设计．北京：电子工业出版社，2002

4．郑步生. Multisim2001电路设计及仿真入门与应用.电子工业出版社.2002

5．姚福安，电子电路设计与实践，山东科学技术出版社

6．http://www.21ic.com/

7．http://www.cediy.com/

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/2891a20f647d27284b735147.html