模电课程设计报告

苏州科技学院天平学院模拟电子技术课程设计报告课设名称正弦波－方波－三角波信号发生器设计专业电气及其自动化（电气1221）组员方晓伟学号：1230117128组员李佳媛学号：1230117127组员章健娅学号：1230117129二〇一五年一月模拟电子技术课程设计报告一设计课题名称正弦波－方波－三角波信号发生器设计二课程设计目的、要求与技术指标2.1课程设计目的（1）巩固所学的相关理论知识；（2）实践所掌握的电子技术理论；（3）通过查阅手册和文献资料,熟悉常用电子器件的类型和特性,并掌握合理选用元器件的原则；（4）会运用EDA工具对所作出的理论设计进行模拟仿真测试,进一步完善理论设计；（5）学会撰写课程设计报告；（6）培养实事求是严谨的工作态度和严肃的工作作风；（7）通过设计一个具有实际意义的电子电路，提高分析问题、解决问题的能力。2.2课程设计要求（1）根据技术指标要求设计出电路图，分析工作原理，计算元件参数；（2）列出所有元器件清单；（3）用EDA软件仿真设计的电路，达到设计要求；（4）记录仿真实验结果。2.3技术指标（1）输出波形：方波－三角波－正弦波；（2）频率范围：100HZ~200HZ连续可调；（3）输出电压：正弦波-方波的输出信号幅值为6V.三角波输出信号幅值为0~2V连续可调；（4）正弦波失真度：%5。三系统知识介绍3.1函数发生器原理函数发生器是能产生多种波形的信号发生器。如产生正弦波、三角波、方波、锯齿波、阶梯波和调频、调幅等调制波形。一般至少要求产生三角波、方波和正弦波。产生各种信号波形的方法很多，其电路主要由振荡器、波形变换器和输出电路三个部分组成。振荡电路主要产生具有一定频率要求的信号。它决定了函数发生器的输出信号的频率调节范围、调节方式和频率的稳定度；在要求不高的场合，电路往往以需要产生的波形中的一种信号作为振荡信号。常用的振荡器有脉冲振荡器和正弦波振荡器。该部分主要考虑信号频率调节范围和频率的稳定度。波形变换器功能是对振荡源产生的信号进行变换和处理，形成各种所需的信号波形。重点考虑波形的失真问题，通过采取各种措施尽可能使波形失真减少。输出电路是对各路波形信号进行幅度均衡和切换，并完成信号幅度的调节、功能；重点考虑输出端的特性，如输出波形的最大幅值、输出功率和输出阻抗等。3.2函数发生器的各方案比较方案1将直流电通过同相滞回比较电路和积分电路分别转换为方波和三角波,三角波经滤波电路转换为正弦波。方案2方波三角波的转换与方案一一样，三角波正弦波的转换电路用折线法实现，其电路频率可选较大差值。方案论证：我选的是第一个方案，上述两个方案均可以产生三种波形。方案二的电路复杂，有过多焊接部分，而且较浪费元器件，但是方案的在调节的时候比较方便，可以很快的调节出波形。方案一电路简洁利于焊接可以节省元器件，但是在调节波形的频率值时有一定的限度，由于整个电路时一起的只要调节前面部分就会影响后面的波形，所以选用方案一也可以达到要求。四电路方案与系统、参数设计4.1基于集成运算放大器与晶体管差分放大器的函数发生器4.1.1设计思路1.第一部分：将直流电通过同相滞回比较电路和积分电路分别转换为方波和三角波。2.第二部分：三角波经滤波电路转换为正弦波4.1.2工作原理1.方波三角波发生电路：通过R1、R2调节方波的幅值，R2、R3调节方波的频率，R4和稳压管的稳压值调节三角波的峰峰值，利用二极管的单向导电性可使积分电路两个方向的积分通路不同，从而使得调节R5时可调节三角波的占空比。2.三角波输入滤波电路：通过滤波作用将三角波转换成正弦波，输出正弦波的幅值由R6、R7、R8调节.4.1.3元器件与参数设计芯片LM324N；二极管1N4007；稳压二级管BZV55-C6；滑动变阻器R1,R2,R3,R4,R6。芯片LM324N：LM324N是内部有4组相同的运算放大电路。是一种高放大倍数的直流放大器。二极管1N4007：低的反向漏电流，较强的正向浪涌承受能力。滑动变阻器：滑动变阻器是电路中的一个重要元件，它可以通过移动滑片的位置来改变自身的电阻，从而起到控制电路的作用。R1：40%，R2：30%，R3：50%，R4：20%，R6：30%。直流电源同相滞回比较电路方波三角波积分电路三角波滤波电路正弦波4.1.4仿真结果与分析电路仿真图方波测试结果要求误差峰峰值（V）6.820V6V0.137频率100Hz~200Hz100Hz~200Hz三角波测试结果要求误差峰峰值(V)2.197V2V0.099频率100Hz~200Hz100Hz~200Hz测试结果要求误差峰峰值（V）6.10760.018频率100Hz~200Hz100Hz~200Hz分析：对电位器进行调节时，由于是手动控制，难以准确的到达所需的阻值，失真率跳动幅度较大。4.1.5器件清单表表１元器件清单表元件名称型号参数数量电位器1KΩ350KΩ1100KΩ2电阻1KΩ2电容1uf2芯片LM324N2二极管1N40074稳压管BZV55-C64导线若干4.2基于折线法函数发生器4.2.1设计思路方波三角波的转换与方案一一样，三角波正弦波的转换电路用折线法实现，其电路频率可选较大差值。4.2.2工作原理三角波-正弦波的转换：通过折线法，实现三角波与三角波的转换。方波-三角波的转换：通过积分器，实现方波与三角波的转换。4.2.3元器件芯片LM324N；二极管1N4007；稳压二级管BZV55-C6；滑动变阻器R2，R3,R4,R5；电阻若干。4.2.4具体仿真电路图4.2.5仿真结果与分析方波测试结果要求误差峰峰值（V）6.530V6V0.088频率100Hz~200Hz100Hz~200Hz三角波测试结果要求误差峰峰值(V)1.863V2V-0.069频率100Hz~200Hz100Hz~200Hz测试结果要求误差峰峰值（V）6.18960.032频率100Hz~200Hz100Hz~200Hz分析：方案2调节电路时比电路一简单，但连接复杂容易出错。五仿真实验结果与分析设计方案一用了两张电路图，出现了两张波形图，分别是正弦波、方波与三角波，这个设计方便、简易，容易连线，元器件都是些常用的，并且比较容易出波形图，它的波形图也比较理想，没有出现失真的情况。这个设计中主要使用差分放大器，具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力强。设计方案二电路图虽然调节较方便但比较复杂，不容易连线，稍有不慎就会连错线，看错结点，导致整个仿真的失败，并且不容易修改。还有一些元器件不容易找到，对于那些元器件的原理也不太了解。所以我们选用了第一个设计方案。六讨论线路连接完毕后，调节电路使三种波的幅度和频率达到要求时，发现有些滑动变阻器的值和调节的值不太合适。于是将一部分滑动变阻器改成适用的小阻值滑动变阻器。这样使滑动变阻器的利用合理化。七成员分工主要成员主要完成工作自评方晓伟设计方案一电路和完成报告良章健娅设计方案二电路，观察记录数据良李佳媛查资料、比较电路图良八设计总结（1）实现本次实验的方法不唯一，但相较而言，方案一所用的元器件最少，提高了实验电路的稳定性，且实验的调节方法也很简单，做到了节约、简便、迅速的基本要求。（2）本次试验采用集成运算放大器、电阻和电容组成简单的电路，实现波形的产生和转换。（3）进行实验时为了便于调节参数，选用了较多的电位器，实际上有的电位器可以用定值电阻代替而不影响实验结果。主要参考文献（1）康华光《模拟电子技术基础》高等教育出版社；（2）毕满清编《电子技术实验与课程设计》机械工业大学出版社；（3）百度、豆丁。