模拟电子技术课程设计--函数发生器的设计与调试

《模拟电子技术课程设计》
学生姓名：王思嘉
指导教师：缪新颖
学号： 1005130315 专业班级：自动化10-3 所在学院：信息工程学院
时间： 2012年6月25～29日
大连海洋大学课程设计报告纸
目录
1.设计题目┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 3
2.技术指标┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 3
3. 方案的分析┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 3
4. 电路设计及方案选择┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 4
5. 电路调试┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 7
6. 原件清单┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄８
7. 实验总结┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 9
8. 参考文献┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 10
学院: 信息工程学院专业班级: 自动化10-3 姓名: 王思嘉学号:1005130315 函数发生器的设计与调试
一.设计题目：函数发生器的设计与调试
二.技术指标：f=100HZ—1KHZ 可调，方波幅值±6V，三角波幅值±4V
三.方案的分析：共有两种方案可供选择。

方案一从方波发生器开始，接一个积分电路获得
三角波，再通过低通滤波器将三角波转化为正弦波，从而获得三种波形。

方案1、方波发生器、积分电路、低通滤波器
方案二由ＲＣ振荡电路开始获得一个正弦波，再通过电压比较器得到方波，最后接
积分电路获得三角波。

方案2、RC振荡电路、电压比较器、积分电路
我用Multisim软件分别模拟了两种情方案。

四.电路设计及方案选择
仿真软件为Multisim，Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。

它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。

方案一、
从左到右三个７４
１芯片分别接了方
波电路，三角波电路
以及低通滤波器。

此为产生的方波波
形。

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此为方波转化后的三角
波波形。

此为三角波通过低通滤
波器后产生的正弦波波
形。

虽然软件模拟时波形产生的很稳定。

但是，具有理想幅频特性的滤波器是很难实现的。

只能用实际的幅频特性去逼近理想的。

一般来说，滤波器的幅频特性越好，其相频持性越差，反之亦然。

滤波器的阶数越高，幅频特性衰减的速率越快，但RC网络的节数越多，元件参数计算越繁琐，电路调试困难。

所以我仅用软件模拟了方案一的情况。

所以我们最终的选择是方案二。

方案二、
从做到右三个
741芯片分别构
成了RC正弦波
振荡电路，方波
发生器，积分电
路。

此为RC振荡电路产
生的正弦波波形。

由选频网络和放大
电路两部分组成。

选频网络兼作放大电路的正反馈，反馈系数Fv = Vf / Vo ，当f =1 / (2πRC) 时，幅频响应的幅值为最大Fmax = 1/3 ，相频响应的相位角为零。

也就是说，只有当f =1 / (2 πRC) 时，输出电压的幅值最大，为输入电压的1/3，且输出电压与输入电压同相。

此为产生的正弦波
通过滞回比较器后
产生的方波。

此为方波通过积分
电路之后产生的三
角波波形。

五．电路调试
在软件模拟的过程中，方案二的RC振荡电路产生的正弦波幅值会随时间推移而衰减。

经调试后发现，RC振荡电路中R的阻值越大，衰减的越缓慢，反则反之。

起偏时要先将滑动变阻器的阻值调大，而后缓慢降至20K便能得到不失真的正弦波形。

在后面积分电路中的滑动变阻器需要先置零，待波形出现后再拉高电阻至合适位置，稳定波形。

所选用的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，减小放大电路对选频特性的影响，是振荡频率几乎仅仅决定于选频网络。

为提高桥式正弦波振荡电路的振荡频率，必须减小ＲＣ的数值。

但是减少必须适当。

六．原件选取列表
选取3个示波器的原因是，由于示波器的Ｙ１和Ｙ２共同接受信号导致信号不稳定，而且实验设备和环境的影响同样会导致波形的失真，所以选取三个示波器以减小示波器对信号的影响。

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七．实验总结
为期一个星期的课程设计已经结束了，最后完成了电路仿真调试成功，得出一系列的实验结果，我们还是很高兴的。

刚开始的时候，面对已经画好的图时，仿真怎么都出不来结果的时候，我很是着急，无论电路怎么修改时都不能得出结果，后来我们互相讨论，仔细研究了之前老师讲解的内容，总算是得出了正确的波形，很高兴，接下来就比较容易了，根据不同结果的电容得出对应的波形。

接下来的日子里我继续对我的课程设计进行改造，尽量讲所有需要输出的波形调到任务的要求。

我觉得这似乎是这部分设计最麻烦的地方，同时也是计算最多的地方。

根据方波、三角波和正弦波所需要输出的波形的幅值的要求，我换了许多次电容和电阻，比较头痛的是三角波的幅值变换和正弦波的变化。

每次调整三角波幅值的变化时，都会改变其频率，这也是我在本次课程设计的过程中比较遗憾的地方。

正弦波遇到的问题最为苦恼。

首先是波形的成型。

在第一天下午忙完了一天的我，出现了所要的波形。

但后来发现，方波和三角波的图形稳定，而正弦波的幅值再不断下降。

在反复改变与其有关的电容和电阻后仍然出现这样的状况，但是在模拟时，采用方案一的低通滤波器没有出现这样的情况，虽然到最后也没有弄明白这到底是什么原因造成的，但是这次课程设计给了我们动手自己操作的机会，让我学会了很多。

课程设计给了我们一次实际掌握知识的机会，离开了课堂严谨的环境，接触到真正的电路元件，实际的动手操作，解决问题。

对于我们而言，最缺少的就是实习动手能力了，在课堂上，我们可以学到许多知识，但是当我们自己操作的时候就会遇到好多困难，就会觉得实践真的是我们在平时很需要的。

只凭着自己单独的思考是不能完成实际的工作的。

只有在拥有扎实的知识基础上，通过不断的实践，机械操作和经验的积累，然后才能把所学的知识有效的运用到实际工作中。

所以这半个星期的课程设计对我们而言是必不可少的，不仅是给我们锻炼自己实践能力的机会，也是检验我们在课堂上所学的知识是否扎实的时机。

通过我们自己的观察才能对课上所学器件进行实际化，更能让我们记得更深更牢。

当然也会对我们所掌握的知识进行补充，填补其中的空白，弥补其中的盲点。

这一个星期的实习，让我学到了很多，当然也有许多感触。

在学校，如果我们不能学到一点技能的话，出了校门我们能够去干什么样的工作呢。

而且对于以后自己是从事技术开发工作还是其他的车间操作还是其他的等等都有了一些了解，能够为自己的将来做个正确的决定。

而且有个好的搭档对我们的操作也起到了一个事半功倍的效果，我们整个过程中都是通过互相讨论来一起解决遇到的种种难题，所以说以后的学习和工作中，与搭档的好好相处与互相协助也是模拟电子技术课程设计必不可少的一件事情。

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八．参考文献
清华大学电子学教研组编，童诗白﹑华成英主编，模拟电子技术基础．第四版．北京：高等教育出版社，2006 ．
程绍洪主编，张新颖审。

低频电子线路实验指导书。

大连海洋大学2008．
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