模拟电子技术
课程设计
课题名称：方波-三角波-正弦波函数发生器专业班级：
姓名：
学号：
指导教师：
目录
摘要 ........................................................................................................................................... - 3 -1.函数发生器总方案及原理框图.............................................................................................. - 4 -
1.1 函数发生器的总方案................................................................................................... - 4 -
1.2函数发生器总方案及原理框图.................................................................................... - 4 -
2.课程设计的目的和设计的任务............................................................................................... - 5 -
2.1 设计的目的................................................................................................................... - 5 -
2.2 设计任务....................................................................................................................... - 5 -
2.3课程设计的要求及技术指标........................................................................................ - 5 -
3. 各组成部分的工作原理......................................................................................................... - 5 -
3.1 方波发生电路的工作原理........................................................................................... - 5 -
3.2 运放lm324工作原理与电路图................................................................................... - 6 -
3.3 方波——三角波转换电路的工作原理....................................................................... - 7 -
3.4 三角波——正弦波转换电路的工作原理................................................................... - 9 -
3.5 电路的参数选择及计算............................................................................................. - 10 -
4. 用Multisim10电路仿真...................................................................................................... - 11 -
4.1 方波—三角波的仿真................................................................................................. - 11 -
4.2 三角波—正弦波仿真结果....................................................................................... - 13 -
5. 课题总结............................................................................................................................... - 15 -附录 ........................................................................................................................................... - 15 -附录一电路的总方案图............................................................................................ - 15 -附录二参考文献........................................................................................................ - 16 -附录三LM324引脚图（管脚图）....................................................................... - 17 -
《模拟电子技术基础》课程设计任务
题目设计制作一个产生方波-三角波-正弦波函数发生器
内容及要求
①输出波形频率范围为0.02Hz~20kHz且连续可调；
②正弦波幅值为±2V，；
③方波幅值为2V；
④三角波峰-峰值为2V，占空比可调；
⑤设计电路所需的直流电源可用实验室电源。
摘要
在人们认识自然、改造自然的过程中，经常需要对各种各样的电子信号进行测量，因而如何根据被测量电子信号的不同特征和测量要求，灵活、快速的选用不同特征的信号源成了现代测量技术值得深入研究的课题。信号源主要给被测电路提供所需要的已知信号(各种波形)，然后用其它仪表测量感兴趣的参数。可见信号源在各种实验应用和实验测试处理中，它不是测量仪器，而是根据使用者的要求，作为激励源，仿真各种测试信号，提供给被测电路，以满足测量或各种实际需要。
波形发生器就是信号源的一种，能够给被测电路提供所需要的波形,广泛地应用于各大院校和科研场所。随着科技的进步，社会的发展，单一的波形发生器已经不能满足人们的需求，而我们设计的正是多种波形发生器。本次设计用运放来组成RC积分电路，低通滤波电路来分别实现方波，三角波和正弦波的输出。它的制作成本不高，电路简单，使用方便，有效的节省了人力，物力资源。
本文通过介绍一种电路的连接，实现函数发生器的基本功能。将其接入电源，具有实际的应用价值。并通过在示波器上观察波形及数据，得到结果。电压比较器实现方波的输出，又连接积分器得到三角波，并通过三角波-正弦波转换电路看到正弦波，得到想要的信号。
关键词：电源，波形，比较器，积分器，转换电路，低通滤波，Multisim
1.函数发生器总方案及原理框图
1.1 函数发生器的总方案
函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，使用的器件可以是分立器件，也可以采用集成电路。为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术，本课题采用由集成运算放大器与二阶低通滤波器共同组成的方波—三角波—正弦波函数发生器的设计方法。
产生正弦波、方波、三角波的方案有多种，如首先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可以首先产生三角波—方波，再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波等等。本课题采用先产生方波—三角波，再将三角波变换成正弦波的电路设计方法，然而这种方法也有几套方案。
方案一：首先由一个RC振荡电路产生方波，然后将此波形接入一个积分电路产生三角波，用折线法将三角波转换成正弦波。此方案在执行时比较困难，原因在于三角波到正弦波的转换上，折线法的参数很难确定。
方案二：首先由一个RC振荡电路产生方波，然后将此波形接入一个积分电路产生三角波，将三角波通过滤波电路实现到正弦波的转换。此方案很好，但是没采用，原因在于电路的前面部分比较繁琐，如果电路太繁琐，那么对后面的结果影响也就更大，会增大误差，故而放弃。
方案三：首先由一个RC振荡电路产生方波，然后将此波形接入一个积分电路产生三角波，用一个差分电路来实现波形的转换，。差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强等优点。特别是作为直流放大器时，可以有效地抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性。但是最终不好调试，故而启弃用。
方案四：在方案三的基础上进行了改进，用一个积分电路替代了前面的RC 振荡回路，这样做起来就更简洁，焊点较少，那么负面影响也就相对会减小，故而采用了本方案。
本课题中函数发生器电路组成框图如下所示：
由比较器和积分器组成方波—三角波产生电路，比较器输出的方波经积分器得到三角波，三角波到正弦波的变换电路主要由二阶低通滤波器来实现。二阶低通滤波器是在一阶的基础上再加上一个RC电路构成，能够很好的抑制低频率信号的通过，从而将处于低频率的三角波转换成为正弦波，实现波形变换。
1.2函数发生器总方案及原理框图
原理框图：
图1 原理框图
2.课程设计的目的和设计的任务
2.1 设计的目的
1.掌握电子系统的一般设计方法；
2.掌握模拟IC 器件的应用；
3.培养综合应用所学知识来指导实践的能力；
4.掌握常用元器件的识别和测试；
5.熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法。
2.2 设计任务
设计方波——三角波——正弦波函数信号发生器
2.3课程设计的要求及技术指标
1.设计.组装.调试函数发生器；
2.输出波形：正弦波.方波.三角波；
3.频率范围：0.02—20kHZ 范围内可调；
4.输出电压：方波幅值为2V ；正弦波幅值为±2V ；
三角波峰-峰值为2V ，占空比可调。
3. 各组成部分的工作原理
3.1 方波发生电路的工作原理
此电路由反相输入的滞回比较器和RC 电路组成。RC 回路即作为迟滞环节，又作为反馈网络，通过RC 冲、放电实现输出状态的自动转换。设某一时刻输出电压Uo=+Uz ，则同相输入端电位Up=+Ut,Uo 通过R3对电容C 正向充电，如图中箭头所示。反相输入端电位n 随时间的增长而逐渐增高，当t 趋于无穷时，Un 趋于+Uz ；但是Un=+Ut ，再稍增大，Uo 从+Uz 跃变为-Uz ，与此同时Up 从+Ut 跃变为-U T 。随后，Uo 又通过R3对电容反相充电，如图中虚线箭头所示。Un 随时间逐渐增长而减低，当T 趋于无穷大时，U n 趋于-Uz ；但
方波 三角波 正弦波 电压比较器 积分电路 低通滤波器
是，一旦Un=-Uz再减小，U O就从-Uz跃变为+Uz，U O从-Ut跃变为+Ut，电容又开是正向充电。上述过程周而复始，电路产生了自激振荡。
图2 同相滞回比较器的电压传输特性曲线
3.2 运放lm324工作原理与电路图
LM324系列器件为价格便宜的带有真差动输入的四运算放大器。与单电源应用场合的标准运算放大器相比，它们有一些显着优点。该四放大器可以工作在低到3。0伏或者高到32伏的电源下，静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。共模输入范围包括负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置组件的必要性。
LM324的特点：
1.短跑保护输出；
2.真差动输入级；
3.可单电源工作：3V-32V；
4.低偏置电流：最大100nA（LM324A）；
5.每封装含四个运算放大器。
6.共模范围扩展到负电源
7.具有内部补偿的功能；8.输入端具有静电保护功能
9.行业标准的引脚排列；
LM324引脚图（管脚图）（见附录）
3.3 方波——三角波转换电路的工作原理
图3 方波——三角波转换电路的工作原理
工作原理
如图3所示，在电路的左边为同相滞回比较器，右边为积分运算电路。同相滞回比较器的输出高低电平分别为
Uoh=+Uz，Uol=-Uz
积分运算电路的输出电压uo作为输入电压，A1同乡输入端的电位
Up1=uo1·R1/(R1+R2+R6)+Uo·(R2+R6)/(R1+R2+R6)
令Up1=Un1=0，并将uo1=±Uz带入得
±Ut=±Uz·R1/(R2+R6)
电路的振荡原理
合闸通电，通常C 上电压为0。设Uo1↑→Up1↑→Uo1↑↑，直至Uo1 ＝Uz；积分电路反向积分，t↑→Uo↓，一旦Uo过－Ut ，Uo1从＋Uz跃变为－Uz。积分电路正向积分，t↑→Uo↑，一旦Uo过＋Ut ，Uo1从－Uz跃变为＋Uz ，返回第一暂态。重复上述过程，产生周期性的变化，即振荡。由于积分电路反向积分和正向积分的电流大小均为Uo1/(R3+R7)，使得U0在一个周期内的下降时间和上升时间相等，且斜率的绝对值也相等，因而将方波转换为三角波。
主要参数估算：
1振荡幅值
在如图所示的三角波—方波发生电路中，因为积分电路的输出电压就是同相滞回比较器的输入电压，所以三角波的幅值为
±Uom=±Ut=±Uz·R1/R2
因为方波的幅值决定于由稳压管组成的限幅电路，所以
Uoh=+Uz，Uol=—Uz
2 振荡周期
在图3中，在振荡的二分之一周期内，起始值为—Ut，终了值为+Ut
Ut=Uz·T/2·1/R3·C-Ut
得到
T=4·R1·(R3+R7)·C/(R2+R6)
积分器的输出
Uo=—1/（R3+R7）·∫Uo1dt
Uo1=+Vcc时，Uo2=—（+Vcc）·t/(R3+R7)·C1
可见积分器的输入为方波时，输出是一个上升速度与下降速度相等的三角波，其波形关系下图所示。
图4 方波—三角波的波形变换
比较器与积分器首尾相连，形成闭环回路，则自动产生方波——三角波，三角波的幅度为
Uo2=Vcc·R1/(R3+R7)
方波——三角波的频率为
f= (R2+R6)/4R1(R3+R7)
所以有以下结论：
1.电位器R7在调节方波——三角波的输出频率时，不会影响输出波形的幅度，若要求输出频率的范围较宽，可用C1改变频率的范围，R7实现频率微调。
2.方波的输出幅度应等于电源电压+Vcc,三角波的输出幅度应不超过电源电压+Vcc,电位器R6可实现幅度微调，但会影响方波——三角波的频率。
3.4 三角波——正弦波转换电路的工作原理
三角波——正弦波的变换电路主要由二阶低通滤波器电路来完成。
图5 三角波—正弦波转换电路
工作原理
由RC串联接一个同相比例运算电路组成一个一阶有源低通滤波器，滤出一部分干扰，得到想要的波形，但是往往一个RC回路的过渡带还很宽，所以，为了更好的达到滤波的效果，尽量减小过渡带，可以多加RC回路，构成多节低通滤波器，因此，在这用了二阶滤波器来达到目的。
在电路中，当信号频率趋于零时，同相输入端的电位Up=Ui，故电路的通带放大倍数等于同相比例运算电路的比例系数，即
Aup=Up/Ui=1+R11/R12
电路的电压放大倍数
Au=Uo/Ui=(1+Rf/R1)·Up/Ui=Aup/(1+jwRC)=Aup/1+j·f/fp
其中，
fp=f0=1/2πRC
图6 输出波形
3.5 电路的参数选择及计算
1.方波——三角波中电容C1变化（关键性变化之一）
比较器A1与积分器A2的元件计算如下：
得U02m=Vc c·R1/(R2+R6)
即R1/(R2+R6)=1/3
取R1=10KΩ，则R2+R6=30KΩ，取R2=20KΩ，R6为200KΩ的点位器。区平衡电阻R9=R1//(R2+R6)≈10KΩ
由式f= (R2+R6)/4R1(R3+R7)
即R3+R7=(R2+R6)/4R1·C1
当0.02HZ≤f≤20khz时，取C1=10μf，则R3+R7=1.5Ω～1.5KΩ，取R3=1K Ω，为10KΩ电位器。
2.三角波——正弦波变化时参数计算
当C2=C3==C时，f0=1/2πRC。所以取C2=C3=0.1μf，R8=R10=10KΩ，R12=100KΩ,R11取最大阻值为40kΩ的电位器。
4. 用Multisim10电路仿真4.1 方波—三角波的仿真
图7 方波—三角波发生器方波仿真结果
图8 方波仿真效果图三角波仿真结果
图9 三角波仿真效果图
方波—三角波转换仿真结果
图10 方波—三角波转换仿真结果
4.2 三角波—正弦波仿真结果
图11 正弦波发生电路正弦波结果
图12 正弦波仿真结果
三角波—正弦波转换仿真结果
图13 三角波—正弦波转换仿真结果总的仿真结果
图14 仿真结果
5. 课题总结
通过对函数信号发生器的设计，我深刻认识到了“理论联系实际”的这句话的重要性与真实性。而且通过对此课程的设计，我不但知道了以前不知道的理论知识，而且也巩固了以前知道的知识。最重要的是在实践中理解了书本上的知识，明白了学以致用的真谛。
附录
附录一电路的总方案图
附图1 调试电路
附录二参考文献
1、王港元《电工电子实践指导》（第二版）[M] 江西科学技术出版社，2005.
2、谢自美《电子线路设计、课题、测试》（第二版）[M]华中理工大学出版社，2000
3、张友汉《电子线路设计应用手册》[M] 福建科学技术出版社，2000.
4、陈兆仁《电子技术基础课题研究与设计》[M] 电子工业出版社，2000.
5、毕满清《电子技术课题与课程设计》[M] 机械工业出版社.
6、杜龙林《用万用表检测电子元器件》[M] 辽宁科学技术出版社，2001.
7、梁宗善《新型集成电路的应用》[M] 华中理工大学出版社，2001.
8、杨振江《等新颖实用电子设计与制作》[M] 西安电子科大出版社，2001
9、梁宗善《电子技术基础课程设计》[M] 华中理工大学出版社
10、崔瑞雪张增良《电子技术动手实践》[M] 北京航空航天大学出版社
11、陈先荣《电子技术课题基础》[M] 国防工业出版社
12、汪学典《电子技术基础课题》[M] 华中科技大学出版社
13、华成英童诗白《模拟电子技术基本教程》[M] 清华大学出版社，2006
附录三LM324引脚图（管脚图）
附图2、LM324引脚图
第1章绪论 1.1简介 在人们认识自然、改造自然的过程中，经常需要对各种各样的电子信号进行测量，因而如何根据被测量电子信号的不同特征和测量要求，灵活、快速的选用不同特征的信号源成了现代测量技术值得深入研究的课题。信号源主要给被测电路提供所需要的已知信号(各种波形)，然后用其它仪表测量感兴趣的参数。可见信号源在各种实验应用和实验测试处理中，它不是测量仪器，而是根据使用者的要求，作为激励源，仿真各种测试信号，提供给被测电路，以满足测量或各种实际需要。 波形发生器就是信号源的一种，能够给被测电路提供所需要的波形。传统的波形发生器多采用模拟电子技术，由分立元件或模拟集成电路构成，其电路结构复杂，不能根据实际需要灵活扩展。随着微电子技术的发展，运用单片机技术，通过巧妙的软件设计和简易的硬件电路，产生数字式的正弦波、方波、三角波、锯齿等幅值可调的信号。与现有各类型波形发生器比较而言，产生的数字信号干扰小，输出稳定，可靠性高，特别是操作简单方便。根据用途不同，有产生三种或多种波形的波形发生器，使用的器件可以是分立器件 (如低频信号函数发生器S101全部采用晶体管)，也可以采用集成电路(如单片函数发生器模块8038)。 信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。它用于产生被测电路所需特定参数的电测试信号。在测试、研究或调整电子电路及设备时，为测定电路的一些电参量，如测量频率响应、噪声系数，为电压表定度等，都要求提供符合所定技术条件的电信号，以模拟在实际工作中使用的待测设备的激励信号。当要求进行系统的稳态特性测量时，需使用振幅、频率已知的正弦信号源。当测试系统的瞬态特性时，又需使用前沿时间、脉冲宽度和重复周期已知的矩形脉冲源。并且要求信号源输出信号的参数，如频率、波形、输出电压或功率等，能在一定围进行精确调整，有很好的稳定性，有输出指示。信号源可以根据输出波形的不同，划分为正弦波信号发生器、矩形脉冲信号发生器、函数信号发生器和随机信号发生器等四大类。正弦信号是使用最广泛的测试信号。 现在,我们通过对函数信号发生器的原理以及构成设计一个能变换出正弦波、方波、三角波的简易发生器。 众所周知，制作函数发生器的电路有很多种。本次设计先通过RC正弦波振荡电路产生正弦波，这是一种频率可调的移相式正弦波发生器电路，其频率稳定一般为实验所
课程设计(论文)说明书 题目：方波发生器的设计 院（系）： 专业：电子信息工程 学生姓名： 学号： 指导教师： 职称： 20 年月日
摘要 本次课程设计以AT89S51单片机为核心器件，外围采用按键作为控制以及LCD1602作为显示器所设计的方波发生器。该方波发生器能实现0-1kHz频率范围、占空比可调的方波输出。其核心技术为单片机并行端口的应用、单片机定时器中断应用和数字分离的ASCII码液晶显示技术。采用8个独立的按键组成控制模块，操作方便，按键控制模式可以通过程序进行设定；显示模块则由液晶屏1602构成，能显示出实时输出方波的频率及占空比，直观明了。设计过程中遇到的问题是输出方波的频率、占空比与液晶显示数据存在误差，通过不断调试程序，合理编写中断服务程序来修正误差提高精确度，达到设计要求。该方波发生器具有线路简单、结构紧凑、价格低廉、性能优越等优点。 关键词：方波发生器；AT89S51单片机；键盘；LCD1602
Abstract The course design AT89S51 microcontroller as the core device, the external use of buttons as a control and LCD1602 displays are designed as a square wave generator. The square wave generator to achieve 0-1kHz frequency range, adjustable duty cycle square wave output. The core technology for the application of single chip parallel port, SCM applications and digital timer interrupt ASCII code separate liquid crystal display technology. 8-independent component control module buttons, easy to operate key control mode can be set through the program; display module constituted by the LCD1602, can show real-time output frequency and duty cycle square wave, intuitive and clear. Problems encountered in the design process is the output square wave frequency, duty cycle and LCD display data errors exist, through continuous commissioning process, a reasonable write interrupt service routine to correct the error to improve accuracy, to meet the design requirements. The square wave generator has a simple circuit, compact, low cost, superior performance advantages. Keywords: Square wave generator；AT89S51 microcontroller；keyboard；liquid crystal 1602
一方波、三角波发生器 设计目的 1．学习由运算放大器组成的方波——三角波发生器电路，提高对运算放大器非线性应用的认识。 2．掌握方波——三角波发生电路的分析、设计和调试方法。 3．熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法 4．培养综合应用所学知识来指导实践的能力法 二、 设计要求 1.复习教材中波形发生电路的原理。 2.根据所给的性能指标，设计一个方波、三角波发生器，计算电路中的元件参数， 3.设计一个能产生方波、三角波信号发生器， 4.能同时输出一定频率一定幅度的2种波形：方波、和三角波； 5.可以用±12V 或±15V 直流稳压电源供电 6.画出标有元件值的电路图，制定出实验方案，选择实验仪器设备。 7实现方波和三角波输出电压：方波输出幅值110o p p U V -≤， 28o p p U V -≤。能够输出确定频率的三角波 三、 原理图 四、 设计说明书
1、设计题目 方波、三角波发生器 2设计目的 1．学习由运算放大器组成的方波——三角波发生器电路，提高对运算放大器非线性应用的认识。 2．掌握方波——三角波发生电路的分析、设计和调试方法。 3．熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法 4．培养综合应用所学知识来指导实践的能力法 3、设计要求 1.复习教材中波形发生电路的原理。 2.根据所给的性能指标，设计一个方波、三角波发生器，计算电路中的元件参数， 3.设计一个能产生方波、三角波信号发生器， 4.能同时输出一定频率一定幅度的2种波形：方波、和三角波； 5.可以用±12V或±15V直流稳压电源供电 6.画出标有元件值的电路图，制定出实验方案，选择实验仪器设备。 4、设计过程 实验器材 1)uA741 2片
X X X X X X X大学 课程设计报告 课程名称：电子技术基础 设计题目：方波三角波正弦波锯齿波函数发生器 系别： 专业： 班级： 学生姓名: 学号: 同组同学: 学号: 指导教师: XXXX大学XXXX学院 XXXX年月日
摘要 波形函数信号发生器广泛地应用于各场所。函数信号发生器应用范围：通信、广播、电视系统中，都需要射频（高频）发射，这里的射频波就是载波。除供通信、仪表和自动控制系统测试用外，还广泛用于其他非电测量领域，而我设计的正是多种波形发生器。设计了多种波形发生器，该发生器通过将滞回电压比较器的输出信号通过RC电路反馈到输入端，即可组成矩形波信号发生器。然后经过积分电路产生三角波，三角波通过低通滤波电路来实现正弦波的输出。其优点是制作成本低，电路简单，使用方便，频率和幅值可调，具有实际的应用价值。 函数（波形）信号发生器。能产生某些特定的周期性时间函数波形（正弦波、方波、三角波、锯齿波和脉冲波等）信号，频率范围可从几个微赫到几十兆赫函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途 而因此电子专业的学生，对函数信号发生器的设计，仿真，制作已成为最基本的一种技能，也是一个很好的锻炼机会，是一种综合能力的锻炼，它涉及基本的电路原理知识，仿真软件的使用，以及电路的搭建，既考验基础知识的掌握，又锻练动手能力。 关键词：振荡电路；电压比较器；积分电路；低通滤波电路
目录 · 设计要求 (1) 1．前言 (1) 2方波、三角波、正弦波发生器方案 (2) 2.1原理框图 (2) 3．各组成部分的工作原理 (3) 3.1方波发生电路的工作原理 (3) 3.2方波--三角波转换电路的工作原理 (4) 3.3三角波--正弦波转换电路的工作原理 (5) 3.4方波—锯齿波转换电路的工作原理 (6) 3.5总电路图 (7) 4.用Multisim10电路仿真 (8) 4.1输出方波电路的仿真 (8) 4.2三角波电路的仿真 (9) 4.3正弦波电路的仿真 (10) 4.4锯齿波电路的仿真 (11) 5实验总结 (11) 6．仪器仪表清单 (13) 7．参考文献 (13) 8.致谢 (13)
课程设计任务书 学生姓名: 专业班级: 指导教师: 工作单位: 题目: 正弦波－三角波－方波函数发生器 初始条件: 具备模拟电子电路的理论知识; 具备模拟电路基本电路的设计能力; 具备模拟电路的基本调试手段; 自选相关电子器件; 能够使用实验室仪器调试。 要求完成的主要任务: ( 包括课程设计工作量及其技术要求, 以及说明书撰写等具体要求) 1、频率范围三段: 10～100Hz, 100 Hz～1KHz, 1 KHz～10 KHz; 2、正弦波Uopp≈3V, 三角波Uopp≈5V, 方波Uopp≈14V; 3、幅度连续可调, 线性失真小; 4、安装调试并完成符合学校要求的设计说明书 时间安排: 一周, 其中3天硬件设计, 2天硬件调试 指导教师签名: 年月日 系主任( 或责任教师) 签名: 年月日
目录 1.综述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 1.1信号发生器概论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 1.2 Multisim简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 1.3集成运放lm324简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 2.方案设计与论证．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 2.1方案一．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 2.2方案二．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 2.3方案三．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 3.单元电路设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6
波形发生电路 要求：设计并制作用分立元件和集成运算放大器组成的能产生方波、三角波和正弦波的波形发生器。 指标：输出频率分别为：102H Z、103H Z和104Hz；方波的输出电压峰峰值V PP≥20V （1）方案的提出 方案一： 1、由文氏桥振荡产生一个正弦波信号。 2、把文氏桥产生的正弦波通过一个过零比较器 从而把正弦波转换成方波。 3、把方波信号通过一个积分器。转换成三角波。 方案二： 1、由滞回比较器和积分器构成方波三角波产生电路。 2、然后通过低通滤波把三角波转换成正弦波信号。 方案三： 1、由比较器和积分器构成方波三角波产生电路。 2、用折线法把三角波转换成正弦波。 （2）方案的比较与确定
方案一： 文氏桥的振荡原理：正反馈RC网络与反馈支路构成桥式反馈电路。当R1=R2、C1=C2。即f=f0时，F=1/3、Au=3。然而，起振条件为Au略大于3。实际操作时，如果要满足振荡条件R4/R3=2时，起振很慢。如果R4/R3大于2时，正弦波信号顶部失真。调试困难。RC串、并联选频电路的幅频特性不对称，且选择性较差。因此放弃方案一。 方案二： 把滞回比较器和积分比较器首尾相接形成正反馈闭环系统，就构成三角波发生器和方波发生器。比较器输出的方波经积分可得到三角波、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和方波发生器。 通过低通滤波把三角波转换成正弦波是在三角波电压为固定频率或频率变化围很小的情况下使用。然而，指标要求输出频率分别为102H Z、103H Z和104Hz 。因此不满足使用低通滤波的条件。放弃方案二。 方案三： 方波、三角波发生器原理如同方案二。 比较三角波和正弦波的波形可以发现，在正弦波从零逐渐增大到峰值的过程中，与三角波的差别越来越大;即零附近的差别最小,峰值附近差别最大。 因此，根据正弦波与三角波的差别，将三角波分成若干段，按不同的比 例衰减，就可以得到近似与正弦波的折线化波形。而且折线法不受频率 围的限制。 综合以上三种方案的优缺点，最终选择方案三来完成本次课程设计。 （3）工作原理：
一设计实验目的 （1）掌握电子系统的一般设计方法 （2）掌握模拟IC器件的应用 （3）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 （4）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 （5）掌握模拟电路的安装\测量与调试的基本技能,熟悉电子仪器的正确使用方法，能力分析实验中出现的正常或不正常现象(或数据)独立解决 调试中所发生的问题 （6）学会撰写课程设计报告 （7）培养实事求是，严谨的工作态度和严肃的工作作风 （8）培养综合应用所学知识来指导实践的能力 （9）完成一个实际的电子产品；进一步提高分析问题、解决问题的能力 设计一个正弦波-方波-三角波发生电路 （1）正弦波-方波-三角波的频率在100HZ~20KHZ范围内连续可调； （2）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 （3）正弦波失真度≦5%。 二实验中的仪器设备 三实验所用电路 调节方波脉冲宽度 调节正弦波失真程度 调节方波电压大小
调节反馈电路的放大倍数 四实验结果 1.正弦波-方波-三角波的频率在~范围内连续可调；对应的时,对应的电容大小为1uf；对应的时,对应的电容大小为 2.方波的输出幅值为6V；正弦波的一级输出幅值为,二级输出幅值为；三角波峰值在0~4V内连续可调 3.正弦波失真度 一讨论 1.实验中发生的问题 (1) 我们由一级电路得到的方波峰峰值达到24V左右,后通过分压电路得到 所需要的方波电压峰值为6V
(2) 正弦波也可以通过负反馈电路适当放大
2.建议或其它 555电路产生方波，通过RC电路得到三角波，也可以通过积分器得到三角波，三角波到正弦波的转化，可以通过RC电路，或者通过低通滤波器，另外频率的调节可以通过可调电容！ 器件清单表: 数量 LM358芯片 1 电阻 R8=R9 22kΩ 2 R1 1kΩ 1 R2 62kΩ 1 R3 100Ω 1 R4=R5=R6=10k 3 可调电阻 A 20k 1 R10 100k 1 电容 C3=470nF 1 C4=C5=10nF 2 可调电容 A=B=20nF 2 直流电源 Vcc=6v 1 555电路板 1
摘要 本实验是基于PHILIPS AT89C51 单片机所设计的，可以实现键位和数字动态显示的一种频率可调方波发生器。通过键盘键入(10HZ-9999HZ)随机频率，使用七段数码管显示，每一个数码管对应一个键位。单片机对各个键位进行扫描，确定键位的输入，然后数码管显示输入的数值，方波发生器输出以数码管显示的数值为频率的方波。 关键词：单片机七段数码管键盘电路频率可调方波发生器
一、目的和功能 1.1 目的： 设计一种频率范围限定且可调的方波发生器，志在产生特定频率的方波。 1.2功能： 假设键盘是4*4的键盘，当键盘输入范围在10hz-9999hz的数字，单片机控制数码管显示该数值，并把该数值当做方波发生器的输入频率，单片机控制该方波发生器以该数值作为频率显示方波，从而得到我们想要频率的方波。 二、硬件设计 2.1 硬件设计思想 键盘的数字和键位关系固定，通过键盘输入产生频率，通过LED数码管显示出来，每一个数码管对应一个键位。基本设备是基于PHILIPS AT89C51单片机，外围设备采用的是4个七段数码管，PHILIPS A T89C51单片机，1个OSCILLOSCOPE 方波发生器，16个Button，若干电阻，电源电池。 2.2 部分硬件方案论述 2.2.1 七段数码管扫描显示方式的方案比较 方案一：静态显示方式：静态显示方式是指当显示器显示某一字符时，七段数码管的每段发光二极管的位选始终被选中。在这种显示方式下，每一个LED数码管显示器都需要一个8位的输出口进行控制。静态显示主要的优点是显示稳定，在发光二极管导通电流一定的情况下显示器的亮度大，系统运行过程中，在需要更新显示内容时，CPU才去执行显示更新子程序，这样既节约了CPU的时间，又提高了CPU的工作效率。其不足之处是占用硬件资源较多，每个LED数码管需要独占8条输出线。随着显示器位数的增加，需要的I/O口线也将增加。
方波-三角波产生电路的设计 1 技术指标 设计一个方波- 三角波产生电路，要求方波和三角波的重复频率为500Hz，方波脉冲幅度为6- 6.5V，三角波为1.5-2V，振幅基本稳定，振荡波形对称，无明显非线性失真。 2 设计方案及其比较 产生方波、三角波的方案有多种，如首先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可以直接产生三角波—方波。由比较器和积分器组成方波—三角波产生电路，比较器输出的方波经积分器得到三角波。 2.1 方案一 非正弦波发生器的组成原理是电路中必须有开关特性的器件，可以是电压比较器，、集成模拟开关、TTL与非门等；具有反馈网络，它的作用是通过输出信号的反馈，改变开关器件的状态；具有延迟环节，常用RC电路充放电来实现；具有其他辅助部分，，如积分电路等。 矩形经过积分器就变成三角波形，即三角波形发生器是由方波发生器和反向积分器所组成的。但此时要求前后电路的时间常数配合好，不能让积分器饱和。 如图1所示为该电路设计图。 由集成运算放大器构成的方波和三角波发生器，一般均包括比较器和RC积分器两大部分。如图所示为由迟滞比较器和集成运放组成的积分电路所构成的方波和三角波发生 器。构成迟滞比较器，用于输出方波；构成积分电路，用于把方波转变为三角波，即输出三角波。
图1 方案一电路设计图 U1构成迟滞比较器，同相端电位由和决定。利用叠加定理可得： 当时，U1输出为正，即 当时，U1输出为负，即 构成反相积分器，为负时，正向变化。为正时，负向变化。 当时，可得： 当上升使略高于0v时，U1的输出翻转到 同样，时，当下降使略低于0时，。 这样不断重复就可以得到方波和三角波，输出方波的幅值由稳压管决定，被限制在之间。 积分电路的输入电压是滞回比较器的输出电压，而且不是，就是，所以输出电压的表达式为：
电子线路CAD课程设计报告 函数发生器的设计 专业：电子信息科学与技术 班级：电科二班 姓名：郭晓超 学号：2 指导老师：宋戈
电子通信与物理学院 日期：2015 年12 月31 日
指导教师评语
目录 1 绪论错误!未定义书签。 2 设计内容 2.1 设计总方案2 2.2 设计目的2 2.3 设计要求任务3 2.4设计要求 (3) 3 原理图设计 3.1 总体电路原理框图4 3.2 各功能模块的设计5 3.3 总体电路原理图11 4 PCB板图设计 4.1布局与布线132 4.2本设计PCB板图14 5 总结14 6 参考文献15
1.绪论 在电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域，经常需要用到各种各样的信号波形发生器。用三角波，方波发生电路实现的信号波形发生器与其它信号波形发生器相比，其波形质量、幅度和频率稳定性等性能指标，都有了很大的提高。因此，本设计意在用LM324放大器设计一个产生方波—正弦波的函数转换器。为了使这三种波形实现转换，需要设计一个电路将直流电转换成方波和三角波，继而将三角波转换成正弦波。首先直流电源通过一个同相滞回比电路转换为方波，方波通过一个积分电路转换为三角波，最后经滤波电路（Rc振荡电路产生）转换为正弦波。从而实现转换器的设计。（关键字：放大、波形转换、积分）
2.设计内容 2.1 设计总方案 函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，使用的器件可以是分立器件(如低频信号函数发生器S101全部采用晶体管)，也可以采用集成电路(如单片函数发生器模块8038)。为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术，本课题采用由集成运算放大器与晶体管差分放大器共同组成的方波—三角波—正弦波函数发生器的设计方法。 产生正弦波、方波、三角波的方案有多种，如首先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可以首先产生三角波—方波，再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波等等。本课题采用先产生方波—三角波，再将三角波变换成正弦波的电路设计方法， 本课题中函数发生器电路组成框图如下所示： 由比较器和积分器组成方波—三角波产生电路，比较器输出的方波经积分器得到三角波，三角波到正弦波的变换电路主要由差分放大器来完成。差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强等优点。特别是作为直流放大器时，可以有效地抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性。 2.2 设计目的 1．掌握电子系统的一般设计方法 2．掌握模拟IC器件的应用
微型计算机技术专业方向课程设计 任务书 题目名称：基于单片机的方波信号发生器 专业自动化班级122 姓名学号 学校： 指导教师： 2014年12月9日
课程设计任务书 课程名称：微型计算机技术 设计题目：基于单片机的方波信号发生器系 统硬件要求： 从P1.0口输出方波，分四个档：按下S1时输出1HZ，按下S2时输出10HZ，按下S3时输出1KHZ，按下S4时输出10KHZ的方波，要求误差少于1%， 软件设计： 1）主程序设计 2）各功能子程序设计 其他要求： 1、每位同学独立完成本设计。 2、依据题目要求，提出系统设计方案。 3、设计系统电路原理图。 1、调试系统硬件电路、功能程序。 2、编制课程设计报告书并装订成册，报告书内容（按顺序） （1）报告书封面 （2）课程设计任务书 （3）系统设计方案的提出、分析 （4）系统中典型电路的分析 （5）系统软件结构框图 （6）系统电路原理图 （7）源程序 （8）课设字数不少于2000字 成绩 评语
摘要 本实验是基于AT89C51单片机单片机所设计的，可以实现四种频率不同的方波信号的发生。本实验方波输出在89C51的P1.0口，分为四档，按下S1时输出1HZ，按下S2时输出10HZ，按下S3时输出1KHZ，按下S4时输出10KHZ的方波。 关键词：51单片机；方波；四档
目录 第一章前言 (5) 第二章系统总体设计 2.1系统介绍 (5) 2.2 硬件简介 (5) 2.3 软件简介 (5) 2.4 系统结构框图 (5) 第三章硬件电路 3.1硬件设计思想 (6) 3.2开关信号采集 (6) 3.3复位电路及晶振电路 (8) 3.4方波输出 (8) 第四章软件系统 4.1软件系统概述 (8) 4.2各部分程序 (10) 第五章总结 (15) 附录 (16)
课程：Multisim课程设计班级：10电信本2班 姓名： 6 2 2 学号：100917024 教师：吕老师
课程设计---- 基于Multisim的方波、三角波和正弦波发生器 一．设计目的 1．掌握电子系统的一般设计方法 2．掌握模拟IC器件的应用 3．培养综合应用所学知识来指导实践的能力 4．掌握常用元器件的识别和测试 5．熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法 二．设计要求 能够同时显示出方波、三角波和正弦波。 三．设计原理 函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，使用 的器件可以是分立器件(如低频信号函数发生器S101全部采用晶体管)，也可以采 用集成电路(如单片函数发生器模块8038)。为进一步掌握电路的基本理论及实验调 试技术，本课题采用由集成运算放大器与晶体管差分放大器共同组成的方波—三角 波—正弦波函数发生器的设计方法。 产生正弦波、方波、三角波的方案有多种，如首先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可以首先产生三角 波—方波，再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波等等。本课题采用先产生方 波—三角波，再将三角波变换成正弦波的电路设计方法， 本课程设计中函数发生器电路组成框图如下所示： 由比较器和积分器组成方波—三角波产生电路，比较器输出的方波经积分器得到三角波，三角波到正弦波的变换电路主要由差分放大器来完成。差分放大器具有 工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强等优点。特别是作为直流放大器时，可 以有效地抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。波形变换的原 理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性。
1.概述 波形发生器是一种常用的信号源，广泛地应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域。函数信号发生器是一种能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路。函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。通过对函数波形发生器的原理以及构成分析，可设计一个能变换出三角波、正弦波、方波的函数波形发生器。本课程采用采用RC正弦波振荡电路、电压比较器、积分电路共同组成的正弦波—方波—三角波函数发生器的设计方法。先通过RC正弦波振荡电路产生正弦波，再通过电压比较器产生方波，最后通过积分电路形成三角波。
2．设计方案 采用RC正弦波振荡电路、电压比较器、积分电路共同组成的正弦波—方波—三角波函数发生器的设计方法。先通过RC正弦波振荡电路产生正弦波，再通过电压比较器产生方波，最后通过积分电路形成三角波。文氏桥振荡器产生正弦波输出，其特点是采用RC串并联网络作为选频和反馈网络，其振荡频率f=1/2πRC.改变RC的值，可得到不同的频率正弦波信号输出。用集成运放构成电压比较器，将正弦波变换成方
3. 设计原理 3.1正弦波产生电路 正弦波由RC 桥式振荡电路（如图3-1所示），即文氏桥振荡电路产生。文氏桥振荡器具有电路简单、易起振、频率可调等特点而大量应用于低频振荡电路。正弦波振荡电路由一个放大器和一个带有选频功能的正反馈网络组成。其振荡平衡的条件是AF ＝1以及ψa+ψf=2n π。其中A 为放大电路的放大倍数，F 为反馈系数。振荡开始时，信号非常弱，为了使振荡建立起来，应该使AF 略大于1。 放大电路应具有尽可能大的输入电阻和尽可能小的输出电阻以减少放大电路对选频特性的影响，使振荡频率几乎仅决定于选频网络，因此通常选用引入电压串联负反馈的放大电路。正反馈网络的反馈电压U f 是同相比例运算电路的输入电压，因而要把同相比例运算电路作为整体看成电路放大电路，它的比例系数是电压放大倍数，根据起振条件和幅值平衡条件有 31 1≥+ =R Rf Av （Rf=R2+R1//D1//D2） 且振荡产生正弦波频率 Rc f π210= 图中D1、D2的作用是，当Vo1幅值很小时，二极管D1、D2接近开路，近似有Rf ＝9.1K ＋2.7K ＝11.8K ，，Av=1+Rf/R1=3.3>=3,有利于起振；反之当Vo 的幅值较大时，D1或D2导通，Rf 减小，Av 随之下降，Vo1幅值趋于稳定。
课程设计报告 题 目 方波、三角波、正弦波信号 发生器设计 课 程 名 称 模拟电子技术课程设计 院 部 名 称 机电工程学院 专 业 电气工程及其自动化 班 级 电气及其自动化（2）班 学 生 姓 名 李丽 学 号 1104102067 课程设计地点 C206 课程设计学时 1周 指 导 教 师 赵国树 金陵科技学院教务处制
目录 1、绪论 (4) 1.1相关背景知识 (4) 1.2课程设计条件................................................... . (4) 1.3课程设计目的.......... (4) 1.4课程设计的任务 (4) 1.5课程设计的技术指标 (5) 2、信号发生器的基本原理 (5) 2.1原理框图 (4) 2.2总体设计思路 (5) 3、各组成部分的工作原理 (5) 3.1 正弦波产生电路 (5) 3.1.1正弦波产生电路 (5) 3.1.2正弦波产生电路的工作原理 (6) 3.2 正弦波到方波转换电路 (8) 3.2.1正弦波到方波转换电路图 (6) 3.2.2正弦波到方波转换电路的工作原理 (8) 3.3 方波到三角波转换电路 (11) 3.3.1方波到三角波转换电路图 (11) 3.3.2方波到三角波转换电路的工作原理 (13) 4、电路仿真结果 (13) 4.1正弦波产生电路的仿真结果 (14) 4.2 正弦波到方波转换电路的仿真结果 (14) 4.3方波到三角波转换电路的仿真结果 (15) 5、设计结果分析与总结 (16)
1、绪论 1.1相关背景知识 信号发生器是一种能够产生多种波形,如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途，可以用于生产测试、仪器维修和实验室，还广泛使用在其它科技领域，如医学、教育、化学、通讯、地球物理学、工业控制、军事和宇航等。它是一种不可缺少的通用信号源。 1.2课程设计条件 以本学期学习的电子技术基础(模拟部分)为知识背景,我们知道通过放大器、比较器等元器件可构成集成电路、反馈放大电路、运算放大电路等一系列组合放大电路。信号在我们的生活中是无处不在的，模拟信号是时间和幅度连续变化的信号。通过传感器我们可以将各种物理信号转换为电信号，再进过一系列信号的处理。如滤波、幅度放大等，我们可以获得自己需要的信号。 正弦波振荡电路。在通信、广播、医疗、电视系统中，都有广泛的应用。非正弦波产生电路。在一些电子系统中，如数学领域，方波、三角波的应用都是极其广泛的。 1.3课程设计目的 通过本次课程设计所要达到的目的是：提高学生在模拟集成电路应用方面的技能，树立严谨的科学作风，培养学生综合运用理论知识解决实际问题的能力。学生通过电路设计初步掌握工程设计方法，逐步熟悉开展科学实践的程序和方法，为后续课程的学习和今后从事的实际工作打下必要的基础。 1.4课程设计的任务 ①设计一个方波、三角波、正弦波函数发生器； ②能同时输出一定频率一定幅度的三种波形：正弦波、方波、三角波； ③用±5V电源供电。 产生正弦波、方波、三角波的方案有多种，如： ①首先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波；②也可以首先产生三角波—方波，再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波；③也可以通过单片集成函数发生器8038来实现… 先是对电路的分析，参数的确定选择出一种最适合本课题的方案。在达到课题要求的前提下保证最经济。最方便。最优化的死亡合剂策略。然后运用仿真软件Multisim对电路进行仿真。观察效果并与要求的性能指标作对比。
课程设计说明书 课程设计名称：电子课程设计 课程设计题目：设计制作一个产生方波-三角波-正弦波函数转换器学院名称：信息工程学院 专业：电子信息科学与技术班级：xxxxxxxx 学号：xxxxxxx 姓名：xxxxx 评分：教师：xxxxxx 20 13 年10 月15 日
电子课程设计 课程设计任务书 20 13 －20 14 学年 第 1 学期 第 1 周－ 3 周 注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。 2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。
摘要 当今世界在以电子信息技术为前提下推动了社会跨越式的进步，科学技术的飞速发展日新月异带动了各国生产力的大规模提高。由此可见科技已成为各国竞争的核心，尤其是电子通信方面更显得尤为重要，在国民生产各部门都得到了广泛的应用，而各种仪器在科技的作用性也非常重要，如信号发生器、单片机、集成电路等。 信号发生器是一种常用的信号源，广泛地应用于电子电路、自动控制系统和 教学实验等领域。常用超低频信号发生器的输出只有几种固定的波形，有方波、 三角波、正弦波、锯齿波等，不能更改信号发生器作为一种常见的应用电子仪器 设备，传统的可以完全由硬件电路搭接而成，如采用LM324振荡电路发生正弦波、 三角波和方波的电路便是可取的路径之一，不用依靠单片机。 本系统本课题将介绍由LM324集成电路组成的方波——三角波——正弦波 函数信号发生器的设计方法，了解多功能函数信号发生器的功能及特点，进一步 掌握波形参数的测试方法，制作这种低频的函数信号发生器成本较低，适合学生 学习电子技术测量使用。制作时只需要个别的外部元件就能产生正弦波、三角波、 方波等脉冲信号。输出波形的频率和占空比还可以由电流或电阻控制。 关键字：信号发生器、波形转换、LM324
苏州科技学院天平学院 模拟电子技术课程设计指导书 课设名称正弦波－方波－三角波信号发生器设计 组长李为学号1232106101 组员谢渊博学号1232106102 组员张翔学号1232106104 专业电子物联网 指导教师 二〇一二年七月 模拟电子技术课程设计指导书
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）实践所掌握的电子制作技能； （3）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；（4）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； （5）掌握模拟电路的安装\测量与调试的基本技能,熟悉电子仪器的正确使用方法,能力分析实验中出现的正常或不正常现象(或数据)独立解决调试中所发生的问题； （6）学会撰写课程设计报告； （7）培养实事求是,严谨的工作态度和严肃的工作作风； （8）完成一个实际的电子产品，提高分析问题、解决问题的能力。 2.2课程设计要求 （1）根据技术指标要求及实验室条件设计出电路图，分析工作原理，计算元件参数；（2）列出所有元器件清单； （3）安装调试所设计的电路，达到设计要求； 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； γ。 （4）正弦波失真度：% ≤ 5 三系统知识介绍 3 函数发生器原理 本设计要求产生三种不同的波形分别为正弦波\方波\ 三角波。实现该要求有多种方案。 方案一：首先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波。 方案二：首先产生方波——三角波，再将方波变成正弦波或将三角波变成正弦波。 3.1函数发生器的各方案比较 我选的是第一个方案，上述两个方案均可以产生三种波形。方案二的电路过多连接部方便而且这样用了很多元器件，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连接可以节省元器件，但是在调节波形的时候会比较费力，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。 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 我们组总体设计思路为：先通过比较器产生方波，方波通过积分器产生三角波，三角波通过差分放大器产生正弦波。 函数发生器电路组成框图如下所示
1.设计题目:波形发生电路 2.设计任务和要求: 要求：设计并用分立元件和集成运算放大器制作能产生方波和三角波波形的波形发生器。 基本指标：输出频率分别为：102H Z 、103H Z ；输出电压峰峰值V PP ≥20V 3.整体电路设计 1）信号发生器: 信号发生器又称信号源或振荡器。按信号波形可分为正弦信号、函数（波形）信号、脉冲信号和随机信号发生器等四大类。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波。通过模拟电子技术设计的波形发生器是一个不需要外加输入信号，靠自身振荡产生信号的电路。2）电路设计： 整体电路由RC振荡电路，反相输入的滞回比较器和积分电路组成。 理由：a）矩形波电压只有两种状态，不是高电平，就是低电平，所以电压比较器是它的重要组成部分； b）产生振荡，就是要求输出的两种状态自动地相互转换，所以电路中必须引入反馈； c）输出状态应按一定的时间间隔交替变化，即产生周期性变化，所以电路中要有延迟环节来确定每种状态维持的时间。 RC振荡电路：即作为延迟环节，又作为反馈电路，通过RC充放电实现输出状态的自动转换。 反相输入的滞回比较器：矩形波产生的重要组成部分。 积分电路：将方波变为三角波。 3）整体电路框图： 为实现方波，三角波的输出,先通过 RC振荡电路，反相输入的滞回比较器得到方波，方波的输出，是三角波的输入信号。三角波进入积分电路，得出的波形为所求的三角波。其电路的整体电路框图如图1所示：
图1 4）单元电路设计及元器件选择 a ） 方波产生电路 根据本实验的设计电路产生振荡，通过RC 电路和滞回比较器时将产生幅值约为12V 的方波，因为稳压管选择1N4742A （约12V ）。电压比较电路用于比较模拟输入电压与设定参考电压的大小关系，比较的结果决定输出是高电平还是低电平。滞回比较器主要用来将信号与零电位进行比较，以决定输出电压。图3为一种滞回电压比较器电路，双稳压管用于输出电压限幅，R 3起限流作用，R 2和R 1构成正反馈，运算放大器当u p >u n 时工作在正饱和区，而当u n >u p 时工作在负饱和区。从电路结构可知，当输入电压u in 小于某一负值电压时，输出电压u o = -U Z ；当输入电压u in 大于某一电压时，u o = +U Z 。运算放大器在两个饱和区翻转时u p =u n =0，由此可确定出翻转时的输入电压。u p 用u in 和u o 表示，有 2 1o 1in 22 1o 2 in 1p 111 1R R u R u R R R u R u R u ++= ++= 根据翻转条件，令上式右方为零，得此时的输入电压 th Z 2 1 o 21in U U R R u R R u ==-= U th 称为阈值电压。滞回电压比较器的直流传递特性如图4所示。设输入电压初始值小于-U th ，此时u o = -U Z ；增大u in ，当u in =U th 时，运放输出状态翻转，进入正饱和区。如果初始时刻运放工作在正饱和区，减小u in ，当u in = -U th 时，运放则开始进入负饱和区。 RC 振荡电路 积分电路 方波 三角波 反相输入的滞回比较 生成 生成 输入 积分电路 输入
集成运放构成的三角波方波发生器 一、实验目的 1．理解三角波方波发生器的设计思路，搭接出最简单的电路，获得固定频率、幅度的三角波、方波输出。 2．理解独立可调的设计思路，搭接出频率、占空比、三角波幅度、三角波直流偏移、方波幅度、方波直流偏移均独立可调的电路，调整范围不限。 3．理解分块调试的方法，进一步增强故障排查能力。 二、实验思路 利用集成运放构成的比较器和电容的充放电，可以实现集成运放的周期性翻转，进而在输出端产生一个方波。这个电路如图2.3.1所示，它的工作原理请参阅相关教科书。注意在这个电路中，给电容的充电是恒压充电，随着电容电压的升高，其充电电流越来越小，电容电压上升也越来越缓慢。理论分析可知，电容上电压的变化，是一个负指数曲线。因此，这个电路只能实现方波发生。但是，我们注意到，这个负指数曲线在工作过程中是不停地正向充电、反向放电，已经和三角波有些类似。如果能够使得电容上充电电流固定，则其电压的上升或者下降将是线性的，就可以在电容端获得一个三角波。 我们可以立即联想到这样一个事实：当积分器的输入是固定电压，则其输出是线性上升或者下降的。因此，将图2.3.1中的RC充电电路去掉，用一个积分器替代，并考虑到极性，再增加一级反相电路，就可以实现三角波的产生，如图2.3.2所示。 图2.3.2电路使用了3个集成运放。电路设计者认为，A3并不是必须的，因为它仅仅完成了1倍的反相放大，这个功能完全可以利用A1的输入端极性进行巧妙设计来实现。为了节省1个运放，设计者给出了新的电路，如图2.3.3所示，它仅使用2个运放。
图2.3.3所示电路的工作原理，请参阅相关教科书。图中稳压管DZ和电阻R3组成稳压电路，目的是克服运放输出的不对称。 本实验在实现上述基本电路的基础上，还提出了新的要求。有下列6个量：三角波和方波共有的频率、共有的占空比、三角波的幅度、方波的幅度、三角波的直流偏移、方波的直流偏移，其中每个量都由一个独立的电位器控制，当调节某个量时，其它5个量不能发生变化。这就是独立可调的要求。 本实验将给出一个独立可调的三角波方波发生器电路，要求学生在认真分析的基础上，用运放、电阻、电容、稳压管等元器件，自己实现搭接。然后在搭接好的电路上，观察、调节、记录，体会其中的设计思想。 三、实验原理 图2.3.4是可以满足设计要求的最终电路。其中A1、A2、A3及其附属电路，完成三角波、方波的发生，并且实现频率和占空比的可调。A4、A5及其附属电路，实现三角波和方波的幅度、直流偏移可调。 图2.3.4电路与图2.3.3电路有3点主要的区别。第一、用R13、RW2、DZ1、DZ2组成一个双向电阻值不同的电路，取代图2.3.3中的积分器电阻R，使得积分器工作过程中，正向充电和反向放电的时间常数不一致，三角波上升斜率和下降斜率大小不同，造成方波的占空比不同。需要注意的是，由于用一个电位器调节，无论在什么位置，积分器的正向时间常数和反向时间常数的和，是一个常数，就造成单纯调节RW2，只改变占空比而不会改变频率。第二、在稳压管输出和积分器之间，加入A3构成的反相放大器，可以通过RW1调节积分器输入电压大小，进而改变积分器输出电压变化斜率，造成波形发生的频率变化。这样，uo1产生方波，uo2产生三角波。这两个波形的频