电子综合课程设计报告

课程设计任务书

目录

一、摘要 (2)

二、设计原理 (3)

2.1 简易信号发生器的基本原理 (3)

2.2 数字频率计的基本原理 (5)

三、方案设计 (9)

四、电路仿真 (10)

4.1 简易信号发生器电路仿真 (10)

4.2 数字频率计 (15)

五、电路焊接与调试 (17)

六、心得体会 (20)

附录一：参考文献 (22)

附录二：元器件表 (23)

附录三：原理图 (28)

摘要

电子技术综合课程设计是通过做函数发生器和频率计数器，来提高学生对学过的数电、模电课程以及信号处理等课程的实践能力。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。数字频率计属于时序电路，它主要由具有记忆功能的触发器构成。在计算机及各种数字仪表中，都得到了广泛的应用。

关键字：函数发生器、频率计数器、数电、模电

二、设计原理

2.1简易信号发生器

运用集成运算放大器为主要器件，设计一个正弦波、三角波和方波产生电路，具有输出幅度调节、直流偏置调节和频率调节的功能；实现此功能的原理框图如图3-1所示。

信号发生器原理框图

1.正弦波振荡电路

由RC桥式正弦波振荡电路产生正弦波,正弦波的频率可通过R和C 来调节。要求设计的电路频率为四个两成，可通过改变电容值来进行量

程的切换，但所选择的最大电容不应超过几个微法。

RC桥式振荡电路为了实现频率的微调功能，可将R选择为符合要求的电位器。当量程确定之后，通过调节电位器便可实现频率的微调。为了保护电路，电位器通常要和一个小电阻串联。

为了使RC桥式正弦波振荡电路产生对称的正弦波，应选用双电源供电

的运算放大器。

2.调偏电路

通常RC桥式正弦波振荡电路产生的正弦波的偏移不会很大，但是经过

逐级放大、器件本身的离散型以及高频时电容充放电的影响，输出的三角波会产生严重偏移，所以需要在电路中设置直流偏置电路，来调节偏移。偏执电路可由运算放大器组成的加法运算电路来实现，即实现正弦波和可调直流电压的叠加。这样不仅可以调节正弦波直流偏置，还可以调节后面电路产生的方波以及三角波的偏执。为了避免调偏电路产生的正弦波产生失真，通常调偏电路的放大倍数应小于1。

3.方波发生器

方波发生器可由运算放大器组成的过零比较器来实现。

4.三角波发生器

有运算放大器组成的积分电路可实现方波到三角波的转换。方波、三角波的频率与正弦波相同，均由RC正弦波振荡电路来调节。

在积分电路中，积分时间常数与信号的频率应匹配，否则会导致输出三角波失真。信号的频率分为四个量程，因此积分电路中也应对应四个电容值，通过调节电容获得较好的三角波。如图3-2（a）所示，积分时间常数过小，电容充放电速度过快，很快进入运放饱和区，产生失真。如图3-2（b）所示，如果积分时间常数过大，电容的充放电会过慢，则

输出的三角

波的电压数

值就会过

小。

图3-2（a）积分时间常数过小图3-2（b）积分时间常数过大

二、简易频率计

数字频率计的基本原理

频率是单位时间（1S）内信号发生周期变化的次数。如果能再给定的1S时间内对信号波形计数，并将计数结果显示出来，就能读取被测信号的频率。数字频率计首先必须获得相对稳定与准确的时基信号，同时将被测信号转换成幅度与波形均能被数字电路识别的脉冲信号，然后通过计数器计算这一段时间间隔内的脉冲个数，将其换算后显示出来。数

字频率计的框图如图3-3所示。

图3-3频率计原理框图

放大整形电路

数字频率计由放大整形电路、脉冲计数器、数据锁存电路、译码驱动、LED显示电路、时钟电路和产生清零脉冲的单稳态电路组成。

由二极管及电阻组成的幅度扩展电路和555构成的施密特触发电路构成整形电路如图

D1 10BQ015

R7

1k

R5

10k

R6

10k

C61

1uF

D2

10BQ015

R

4

DC

7

Q

3

G

N

D

1

V

C

C

8

TR

2

TH

6

CV

5

U14

555

C51

0.01uF

U

1

4

(

V

C

C

)

D1(K)

放大整形电路

二极管D1，D2及电阻R1，R2构成信号幅度扩展电路，当输入信号较小时，限幅器的二极管均截止，不起作用。用555构成的施密特触器作用是将输入的周期性信号，如正弦波，三角波或其他呈周期性变化的波形变换成脉冲波形，其周期不变。

时基电路

时基电路的作用是控制计数器的输入脉冲。当标准时间信号（1s正脉冲）到来时，闸门开通，被测信号通过闸门进入计数器计数；当标准脉冲结束时，闸门关闭，计数器无脉冲输入。时基电路可以有555定时器构成的多谐振荡器实现

时基电路

时间长度为0.25s。利用式t1=0.7(R1+R2）C；t2=0.7R2C计算参数，器件参数如图