正弦波方波锯齿波函数转换器

课程设计说明书

课程设计名称：模拟电子技术课程设计

课程设计题目：正弦波-方波-锯齿波函数转换器

学院名称：信息工程学院

专业：通信工程班级：090421

学号：09042134 姓名：赵尚虎

评分：教师：

20 11 年 3 月16 日

任务书

题目3：设计制作一个产生正弦波—方波—锯齿波函数转换器。

设计任务和要求

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2 V；

④锯齿波峰-峰值为2V，占空比可调；

摘要

本次课程设计的目的是：

应用电路分析低频等所学的知识设计一个正弦波-方波-锯齿波函数发生器。设计的正弦波-方波-锯齿波函数发生器是由正弦波发生器、过零比较器、积分电路等三大部分组成。正弦波发生器产生正弦波，正弦波经过过零比较器转变为方波，方波经过积分电路产生锯齿波。

关键字：正弦波、方波、锯齿波

目录

第一章设计目的及任务

1.1 课程设计的目的 (5)

1.2 课程设计的任务与要求 (5)

1.3 课程设计的技术指标 (5)

第二章系统设计方案选择……………………………………………

2.1 方案提出 (6)

2.2 方案论证和选择 (6)

第三章系统组成及工作原理………………………………………………

3.1 系统组成 (7)

3.2 正弦波发生电路的工作原理 (7)

3.3 正弦波转换方波电路的工作原理 (8)

3.4 方波转换成锯齿波电路的工作原理 (9)

3.5 总电路图 (11)

第四章单元电路设计、参数计算、器件选择……………………

4.1 正弦波发生电路的设计 (12)

4.2 正弦波转换方波电路的设计 (13)

4.3 方波转换成锯齿波电路的设计 (14)

第五章实验、调试及测试结果与分析……………………………

5.1电路总体仿真图如下所示 (17)

5.2 调试方法与调试过程 (18)

第六章结论 (21)

参考文献 (23)

附录（元器件清单） (23)

第一章设计的目的及任务

1．1课程设计的目的

1．掌握电子系统的一般设计方法

2．掌握模拟器件的应用

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

1．2课程设计任务与要求

1.设计制作一个正弦波-方波-锯齿波函数转换器

2.能同时输出一定频率一定幅度的3种波形：正弦波、方波和锯齿波

3.可以用±12V或±15V直流稳压电源供电

1．3 课程设计的技术指标

1．设计、组装、调试函数发生器

2．输出波形：正弦波、方波、锯齿波

3．频率范围：在0.02HZ-20KHZ范围内连续可调

4．输出电压：正弦波幅值+2V、方波幅值2V，锯齿波峰峰值2V，占空比可调

第二章系统设计方案选择

2.1 方案提出

方案一：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—锯齿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锯齿波。

方案二：采用直接频率合成器，从信号的幅度相位关系出发进行频率合成。

2.2 方案论证和选择

方案一电路是通过RC正弦波振荡电路，具有良好的正弦波，正弦波通过电压比较器产生稳定的方波信号，方波信号经过积分器产生锯齿波，方案一的电路能通过改变门限电压，改变方波的占空比，而且此方案可调节正弦波的幅值。电路简单有效，精度较高，性价比高，易于制作，能应用于各种波形仿真、实验应用等。

方案二能实现快速频率变换，具有低相位噪声以及所有方法中最高的工作频率。但由于采用大量的倍频、分频、混频和滤波环节，导致直接频率合成器的结构复杂、体积庞大、成本高，而且容易产生过多的杂散分量，难以达到较高的频谱纯度。相对而言，方案一较为合理有效，因此选择方案一。

第三章系统组成及工作原理

3.1 系统组成及设计框图

RC正弦波振荡电路：确定选频网络是串联还是并联，用滑动变阻器代替电阻，以起到选频的效果，反馈部分用两个并联的二极管，起到稳幅的作用，再加滑动变阻器，用以改变正弦波的幅度；

电压比较器：正弦波经过电压比较器变成方波，要改变方波的占空比就得改变其门限电压，通过外加受滑动变阻器调节的电源来实现可调门限电压；

积分器：占空比调小后的方波经过积分器即可得到锯齿波。

产生正弦振荡的条件

:

正弦波产生电路的目的就是使电路产生一定频率和幅度的正弦波，我们一般在放大电路中引入正反馈，并创造条件，使其产生稳定可靠的振荡。正弦波产生电路的基本结构是：引入正反馈的反馈网络和放大电路。其中：接入正反

馈是产生振荡的首要条件，它又被称为相位条件；产生振荡必须满足幅度条件；要保证输出波形为单一频率的正弦波，必须具有选频特性；同时它还应具有稳幅特性。因此，正弦波产生电路一般包括：放大电路、反馈网络、选频网络、稳幅电路等四个部分。

正弦波振荡电路的组成判断及分类：

1）放大电路：保证电路能够有从起振到动态平衡的过程，电路获得一定幅值的输出值，实现自由控制。

2）选频网络：确定电路的振荡频率，是电路产生单一频率的振荡，即保证电路产生正弦波振荡。

3）正反馈网络：引入正反馈，使放大电路的输入信号等于其反馈信号。

4）稳幅环节：也就是非线性环节，作用是输出信号幅值稳定。

判断电路是否振荡的方法是：