模拟电路课程设计

电子技术课程设计

所属学院：电气信息工程学院

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学号：

指导老师：

同组成员：

完成时间： 2016年1月16日

目录

（1）设计题目名称

（2）设计任务、技术指标和要求

（3）设计方案选择与论证

（4）总体电路的原理和功能框图（方案比较和说明）（5）功能块及单元电路的设计与主要参数计算，元器件选择和电路参数计算的说明等

（6）全部元器件、型号清单

（7）仿真过程波形和结果

（8）PCB底版布线图及说明（选择）

（9）课程设计体会和收获

课程题目：波形发生器

一、设计目的

1.掌握运用模数电知识的应用能力

2.提高自身动手能力与实践能力

二、设计任务、技术指标及要求

1.设计任务

设计制作一台能产生方波、锯齿波、正弦波和三次正弦波的波形发生器。

2.技术指标

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±10V，失真度小于2%；

③方波幅值为10V；

④锯齿波峰-峰值为20V；

⑤各种波形幅值均连续可调；

3.设计要求

①设计电路所需的直流电源；

②出集成运放、二极管、电阻、电容、电位器、转换开关等全部元件的清单；

三、设计方案选择与论证

（1）使用NE555芯片构成多谐振荡器，输出方波；

（2）从NE555的THR 与THI 端引出信号接上一个比例放大器即可产生锯齿波，同时作为产生正弦波与三次正弦波的输入；

（3）让锯齿波通过一个KHz f H 10=的二阶无源低通滤波器，通过滤波产生一次，8KHz 到10KHz 的正弦波；

（4）让锯齿波通过一个24KHz~30KHz 的带通滤波器，输出三次正弦波。其中滤出三次谐波的理论依据是，由于锯齿波是一个关于t 的周期函数，并且满足狄利克里条件：在一个周期内具有有限个间断点，且在这些间断点上，函数是有限值；在一个周期内具有有限个极值点绝对可积，则有如下公式（*）成立。称为积分运算()t f 的傅里叶变换

()()dt e t f w F jwt -∞

∞

-⎰

=

（*）

根据欧拉公式2

cos 000t

jw t jw e e t w -+=

就可以将锯齿波中的三次正弦波滤出来。

四、总体电路的原理与功能框图

（1）功能框图

555定时器

小信号锯齿波比例放大锯齿波

二阶无源低通

正弦波

带通滤波器

三次正弦波

多谐振荡方波

（2）原理图

五、功能块及单元电路的设计与主要参数计算，元器件选

择和电路参数计算的说明等

（1）方波产生电路

方波由NE555芯片搭建的多稳态谐振器振动产生，频率可调，为8~KHz

KHz

10，参考NE555芯片使用手册可知，芯片输出波形的峰峰值为10V左右。

从NE555的THR 与THI 端引出信号接上一个比例放大器即可产生锯齿波，同时作为产生正弦波与三次正弦波的输入；

让脉冲波的占空比接近一半。锯齿波发生电路是一个反向比例运

算电路，由公式⎪⎪⎭

⎫ ⎝

⎛-=R

R u f

o u 参数的选择如下：

Ω

=Ω==K R K R V u f o 35101取

由

让锯齿波通过一个二阶无源低通滤波器，通过两次滤波产生一次正弦波；

f=2π*RC=26.5k

（4）三次正弦波产生电路

让锯齿波通过一个24KHz~30KHz 的带通滤波器，输出三次正弦波。

无限增益多路反馈电路原理图

该电路有以下公式方便参数选择

1

3

0002

3212

12

02)(R R A w BW BW f

BW w Q C R R R R R w v -=<<≈

+=

时或

对电路的波形进行仿真，发现峰峰值比较小，与实验要求差距较大，由1

323212

1202R R A C R R R R R w v

-=+=

，，可知，缩小1R 的值会使放大倍数v A 增大，而且对通带的中心频率0w 影响也较小。电容值取实验室有的电容

nF C 3.3=。最终三次正弦波产生电路如下：

六、全部元器件、型号清单

材料值封装NE555芯片DIP8 LM324 DIP14

电阻R1 1 Kohm AXIAL-0.4

电阻R2 6 Kohm AXIAL-0.4 电阻R4、R6、R7、R9 10 Kohm AXIAL-0.4 电阻R8、R10、R11 600 ohm AXIAL-0.4 电阻R5 35 Kohm AXIAL-0.4

电阻R16 200 ohm AXIAL-0.4

电阻R17 16K ohm AXIAL-0.4

电阻R18 182 ohm AXIAL-0.4 电阻R19、R20 2 Kohm AXIAL-0.4 滑动变阻器R3 2 Kohm AXIAL-0.4 电容C1、C2、C3、C4 0.01 uF RAD-0.3 电容C5、C6 3.3 nF RAD-0.3

七、仿真过程波形和结果

1、仿真结果

（1）方波

（2）锯齿波