模拟电子技术课程设计报告

课程设计报告题目方波、三角波、正弦波信号发生器设计课程名称模拟电子技术课程设计院部名称机电工程学院专业10自动化班级10自动化学生姓名吉钰源学号1004104001 课程设计地点 C206课程设计学时 1周指导教师赵国树金陵科技学院教务处制成绩目录1、绪论 (3)1.1相关背景知识 (3)1.2课程设计目的 (3)1.3课程设计的任务 (3)1.4课程设计的技术指标 (3)2、信号发生器的基本原理 (4)2.1总体设计思路 (4)2.2原理框图 (4)3、各组成部分的工作原理 (5)3.1 正弦波产生电路 (5)3.1.1正弦波产生电路 (5)3.1.2正弦波产生电路的工作原理 (6)3.2 正弦波到方波转换电路 (7)3.2.1正弦波到方波转换电路图 (7)3.2.2正弦波到方波转换电路的工作原理 (8)3.3 方波到三角波转换电路 (9)3.3.1方波到三角波转换电路图 (9)3.3.2方波到三角波转换电路的工作原理 (10)4、电路仿真结果 (11)4.1正弦波产生电路的仿真结果 (11)4.2 正弦波到方波转换电路的仿真结果 (11)4.3方波到三角波转换电路的仿真结果 (13)5、电路调试结果 (13)5.1正弦波产生电路的调试结果 (13)5.2正弦波到方波转换电路的调试结果 (14)5.3方波到三角波转换电路的调试结果 (14)6、设计结果分析与总结 (15)1、绪论1.1相关背景知识由于物理学的重大突破，电子技术在20世纪取得了惊人的进步。

特别是近50年来，微电子技术和其他高技术的飞速发展，致使农业、工业、科技和国防等领域发生了令人瞩目的变革。

与此同时，电子技术也正在改变着人们日常生活。

在电子技术中，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）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。

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，可以用于生产测试、仪器维修和实验室，还广泛使用在其它科技领域，如医学、教育、化学、通讯、地球物理学、工业控制、军事和宇航等。

它是一种不可缺少的通用信号源。

1.2课程设计目的通过本次课程设计所要达到的目的是：增进自己对模拟集成电路方面所学知识的理解，提高自己在模拟集成电路应用方面的技能，树立严谨的科学作风，培养自身综合运用理论知识解决实际问题的能力。

通过电路设计初步掌握工程设计方法，逐步熟悉开展科学实践的程序和方法，为后续课程的学习和今后从事的实际工作提供引导性的背景知识，打下必要的基础。

1.3课程设计的任务①设计一个方波、三角波、正弦波函数发生器；②能同时输出一定频率一定幅度的三种波形：正弦波、方波和三角波；③用±12V电源供电；先对课程设计任务进行分析，及根据参数的确定选择出一种最适合本课题的方案。

在达到课题要求的前提下保证最经济、最方便、最优化的设计策略。

然后运用仿真软件Multisim对电路进行仿真，观察效果并与课题要求的性能指标作对比。

仿真成功后，用实物搭建电路，进行调试，观测示波器输出的波形。

1.4课程设计的技术指标①设计、组装、调试信号发生器；②输出波形：正弦波、方波、三角波；③频率范围在10Hz~10000Hz范围内可调；④比较器用LM339,运算放大器用LM324，双向稳压管用两个稳压管代替。

整形电路积分电路2、信号发生器的基本原理2.1 总体设计思路本次课程设计要求设计方波、正弦波、三角波函数发生器，产生正弦波、方波、三角波的方案，所以结合课本【1】所学知识，我将设计思路定位如下：先产生正弦波信号，然后通过整形电路将正弦波变成方波，再由积分电路将方波变成三角波。

其中，根据课本9.6RC 正弦波震荡电路可知RC 正弦波震荡电路有桥式振荡电路、双T 网络式和移相式振荡电路等类型。

这里主要采用桥式振荡电路来产生正弦波，并采用二极管进行稳幅，获得稳定输出的正弦波。

由课本9.8.1电压比较器得，过零比较器是单门限电压比较器，即输入电压Vi 每次过零时，输出就要产生突然的变化，在高电位和低电位间相互切换，因而产生了方波。

用集成运放构成的电压比较器可以用加限幅措施，避免内部管子进入深度饱和区，来提高相应速度。

方波的函数表示形式是常数函数，对常数函数进行积分则可以得到一次线性函数，用图像表示为以直线，所以考虑到用积分电路将方波变为三角波。

2.2 原理框图总体框架结构示意图：已设计信号发生器模拟电路图：已设计信号发生器实物图：正弦波方波三角波正弦波信号发生器产生方波产生三角波3、各组成部分的工作原理3.1正弦波产生电路3.1.1 正弦波产生电路图3.1.2 正弦波产生电路的工作原理1.电路组成由上图可知，正弦波由RC桥式振荡电路。

RC桥式振荡电路由选频网络和放大电路组成。

其中，选频网络有RC串、并联组成，属正反馈网络。

放大电路由运放741、电阻R3、R4、R5及两个型号为1N4148的二极管构成。

R3、R4为负反馈网络。

RC串并联网络与R3、R4负反馈支路正好构成一个四臂桥路，中间分别连接到同相和反相两个输入端。

2.原理分析 ①选频特性反馈系数令Wo=1\RC得当该电路可以输出频率为 ，RC 振荡电路一般用于产生频率低于1MHz 的正弦波。

②稳幅措施采用非线性元件二极管： 起振时 ，其中R ’3是R3、D1和D2并联支路的等效电阻sC sRC sC R Z +=+=111sRC R sC R sC R Z +=+⋅=1112212o f )()()(Z Z Z s V s V s F V+==()[]RC s R sC sRC sRC R ++++=1//)1(1/）（2)(31sRC sRC sRC ++=由s=jw RCC R RCF Vωωω3j )1(j 222+-=&2002)(31ωωωω-+=V F 3)(arctg 00f ωωωωϕ--=RCf fRC π21100====或ωω幅频响应有最大值 相频响应 0f =ϕRC f π210=31132>'++=R R R A V 稳幅环节31max=V F稳幅条件：AvFv=13.2 正弦波到方波转换电路3.2.1 正弦波到方波转换电路图3.2.2正弦波到方波转换电路的工作原理1.电路组成该电路主要由过零比较器LM339、两只型号为1N4735A的齐纳二极管组成。

2.原理分析过零比较器其参考电压V REF=0，则输入电压Vi每次过零时，输出就要产生突然的变化，在高、低电位间相互切换。

①电路图②电压传输特性（过零比较器的特点：门限电压为零）解说：当输入信号电压Vi小于参考电压0时，即差模输入电压Vid=Vi<0时，运放处于负饱和状态，Vo=Vol;当输入信号电压Vi升高到略大于参考电压0V，即Vid=Vi>0，运放立即转入正饱和状态，Vo=Voh。

如上图电压传输特性图所示。

所以，根据过零比较器的特性，有以下输入输出：3.3 方波到三角波转换电路3.3.1方波到三角波转换电路图3.3.2方波到三角波转换电路的工作原理1.电路组成积分电路的用途主要有：扫描电路，模数转换器,数学模拟运算器。

该部分电路主要由运放LM324AD 、10K 欧姆电阻、100K 欧姆电阻及一个100n F 电容组成。

2.原理分析 ①基本积分电路②特性推理i 1 v i++RR PCv o_v cR v i i1 =∴虚地Θt i C v v d 1C C O ⎰-=-=此时，运放进入饱和状态，Vo 保持不变，而停止积分。

4、电路仿真结果 4.1 正弦波产生电路的仿真结果vV I(a )V-vV I(b )τ1 i i C =∴虚短Θt v RCv o d 1i ⎰-=当输入电压如图a 所示时,t RCV t V RC v I o id 1-=-=⎰RC =τ:由积分时间常数t V v I o τ-=I V v t =-=0,τ当omv v v t +=->00,,直到增大当τ4.2 正弦波到方波转换电路的仿真结果4.3 YYY到ZZZ转换电路的仿真结果5、电路调试结果5.1正弦波产生电路的调试结果5.2正弦波到方波转换电路的调试结果5、3方波到三角波转换电路的调试结果6、设计结果分析与总结人们总说，是我们成长的不是时间而是经历。

通过本次模电课程设计，我受益匪浅。

这次课程设计不仅加深了我对模电知识的理解，更锻炼了我的思维，增强了我的动手能力。

在课程设计初期，我对信号发生器的概念非常模糊，对自己能否顺利完成任务感到非常担心和紧张。

通过仔细阅读课本和理解老师PPT的讲解内容，我逐渐明白：产生正弦波、方波、三角波的基本电路原理及相关参数的计算，开始渐渐对课程设计感兴趣。

在设计过程中，每一元件都需要精心的计算，电路图的设计也需精心琢磨，所有这一切都是对我耐心和学问严谨态度和科学精神的考验。

在实物连接过程中，我接触了以前从未接触过的小器件，比如：二极管、电容、变阻器各种运放等等，对他们的属性也有了一定的了解。

此外，此次课程设计也促使我以后要注重理论知识的学习和理解，要及时巩固所学知识。

在课程设计的整个过程中，我感慨最深的是我们的赵老师一直陪伴着我们，有时周五晚上都会知道我们至9点多，课后还为我们找机房练习模拟。

虽然他平时对我们的要求很严格，但我还是很喜欢这样的老师，老师的严格往往也是我学好一门课的动力。

感谢老师的精心指导。

参考文献【1】康华光.电子技术基础模拟部分（第五版）【M】北京：高等教育出版社.2011。