《模拟电子技术》简易函数信号发生器的设计与制作

《模拟电子技术》简易函数信号发生器的设计与制作
1 整机设计
1.1 设计任务及要求
结合所学的模拟电子技术知识，运用AD画图软件，设计并制作完成一简易函数信号发生器，要求能产生方波和三角波信号，且频率可调，并自行设计电路所需电源电路。

1.2 整机实现的基本原理及框图
函数信号发生器能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形。

其电路中使用的器件可以是分立器件，也可以是集成电路。

本课题需要完成一个能产生方波、三角波的简易函数信号发生器。

产生方波、三角波的方案有很多种，本课题采用运放构成电压比较器出方波信号，采用积分器将方波变为三角波输出，其原理框图如图1所示。

直流电源电路一般由"降压--整流--滤波--稳压"这四个环节构成。

基本组成框图如图2所示。

电源变压器的作用是将电网220V的交流电压变成整流电路所需要的电压u。

因此，
u 1=nu
i
(n为变压器的变比）。

整流电路的作用是将交流电压u
1
变换成单方向脉动的直流U
2。

整流电路主要有半波整
流、全波整流方式。

以单相桥式整流电路为例，U
2=0.9u
1。

每只二极管所承受的最大反向
电压U
RM =√2u1，平均电流I D(av)=1
2
I
R
=0.45u1
R
对于RC滤波电路，C的选择应适应下式，即RC放电时间常数应该满足：RC=(3~5)T/2,T为50Hz交流电压的周期，即20ms。

2 硬件电路设计
这是直流电源电路的原理图，由“降压——整流——滤波——稳压”这四个环节构成。

通过变压把电网 220V 的交流电压变成整流电路所需要的电压，4个二极管的作用是整流，电容起滤波的作用，再经过7812跟7912进行稳压，2个LED灯起指示作用。

这部分采用运放构成电压比较器出方波信号
这部分采用运放构成积分器将方波变为三角波输出
3 制作与调试过程
根据要求画出实验电路的原理图，根据测量元器件来确定孔径的大小，元器件管脚间的距离以及元器件的大小，导入PCB后改好规则，布好局后连线，布局时要留出一定位置来放变压器，放置姓名学号，这样制版的第一步就做好了。

然后去激光刻板，刻板结束后，手机拍摄一张PCB图打孔时备用，然后观察、或用万用表蜂鸣档检查激光雕刻好的板是否存在未雕刻透、短路等现象，若有可采用砂纸打磨、手动雕刻等方式进一步解决。

进行打孔，注意对着手机所拍摄的PCB图把每个孔都打完，不要漏打和多打。

板子四周和固定变压器
的两端记得打3mm的孔，以便于撑板子和安装变压器，刷松香水防氧化，板子制好以后再把所有的元器件按照原理图与PCB焊接好在板子上，焊接时注意不要有虚焊、漏焊。

板子装配好了以后进行调试：装配好后先不要插NE5532运放芯片，上电后用万用表先检查芯片槽8脚和4脚对地电压是否为+12V和-12V，电压正常后插上运放芯片，用示波器观察能否出方波和三角波波形，且波形频率是否可调。

调试过程中出现电压不正常、无波形等现象，仔细检查自己的原理图是否画正确，同时用数字万用表的蜂鸣器档检测电路走线是否出现未连通或短路等现象，可采用跳
线、割线等方法处理。

4 电路测试
4.1 测试仪器与设备
万用表 1台
示波器 1台
4.2 性能指标测试
正电压：+12V
负电压：-11.8V
方波幅度：××V
三角波幅度：××V
波形频率范围：39Hz ~3KHz
4.3 波形图
5 实训心得体会
以下是我在实训中的5个心得体会：
(1)对实验仪器的操作要熟悉。

在本次实验中，我使用了示波器、信号发生器等实验仪器，深刻认识到操作实验仪器的重要性。

(2)立足于实验结果。

对电路的设计和实验过程中，我时刻关注实验结果，分析每一个输出波形的特征，以此不断完善电路设计。

(3)团队协作。

在本次实训中，我和同组的同学们一起合作完成电路的设计与制作，以及实验过程中的数据采集和分析，感受到了团队协作的重要性，对我日后的工作生活也是有很大
帮助的。

(4)解决问题的能力。

在实验过程中，我们遇到了不少问题，如电路连接不良、信号干扰等。

这些问题锻炼了我们解决问题的能力，并提高了我们的技术水平。

(5)质量控制的重要性。

在电路的制作和实验过程中，我们时刻关注质量控制，从确定电路原件的质量、尺寸、精度等方面入手，保证电路质量可靠。

通过本次实训，我不仅学习到了大量的电子工程知识，还掌握了电路设计、信号发生器设计和制作等实用技能，收获颇丰
附录
附录一：电路PCB图
附录二：实物图正面（PCB装配板和洞洞板各一张）
附录三：实物图反面（PCB装配板和洞洞板各一张）。