电子电路综合实验报告

电子电路实验3

综合设计总结报告题目：波形发生器

班级：20110513

学号：2011051316

姓名：仲云龙

成绩：

日期：2014.3.31-2014.4.4

一、摘要

波形发生器作为一种常用的信号源，是现代测试领域内应用最为广泛的通用仪器之一。在研制、生产、测试和维修各种电子元件、部件以及整机设备时，都需要信号源，由它产生不同频率不同波形的电压、电流信号并加到被测器件或设备上，用其他仪器观察、测量被测仪器的输出响应，以分析确定它们的性能参数。波形发生器是电子测量领域中最基本、应用最广泛的一类电子仪器。它可以产生多种波形信号，如正弦波、三角波、方波等，因而广泛用于通信、雷达、导航等领域。

二、设计任务

2.1 设计选题

选题七波形发生器

2.2 设计任务要求

（1）同时四通道输出，每通道输出矩形波、锯齿波、正弦波Ⅰ、正弦波Ⅱ中的一种波形，每通道输出的负载电阻均为1K欧姆。

（2）四种波形的频率关系为1:1:1:3（三次谐波），矩形波、锯齿波、正弦波Ⅰ输出频率范围为8 kHz—10kHz，正弦波Ⅱ输出频率范围为24 kHz—30kHz；矩形波和锯齿波输出电压幅度峰峰值为1V，正弦波Ⅰ、Ⅱ输出幅度为峰峰值2V。（3）频率误差不大于5%，矩形波，锯齿波，正弦波Ⅰ通带内输出电压幅度峰峰值误差不大于5%，正弦波Ⅱ通带内输出电压幅度峰峰值误差不大于10%，矩形波占空比在0～1范围内可调。

（4）电源只能选用+9V单电源，由稳压电源供给，不得使用额外电源。

三、方案论证

1.利用555多谐振荡器6管脚产生8kHz三角波，3管脚Vpp为1V的8kHz的方波。

2.三角波通过滞回比较器和衰减网络产生8kHzVpp为1V的方波。

3.方波通过反向积分电路产生8kHzVpp为1V的三角波。

4.方波通过二阶低通滤波器产生8kHz低通正弦波。

5.方波通过带通滤波器产生中心频率为27kHz的正弦波。

系统方框图见图1

图1 系统方框图

此方案可以满足本选题技术指标，分五个模块实现产生所需的波形，而且电路模块清晰，容易调试，电路结构简单容易实现。

四、电路单元参数的选定和设计实现

4.1.模块一 555多谐振荡电路

通过555芯片使3管脚输出方波、6管脚输出三角波，通过衰减网络将方波衰减为Vpp=1V的方波。

T1=(R6+R7)C3ln2

T2=(R8+R9)C3ln2

q=T1/(T1+T2)=(R6+R7)/(R6+R7+R8+R9)

T=T1+T2

f=1/T

4.2.模块二滞回比较器

555振荡电路输出的三角波通过以TL081为核心的滞回比较电路输出占空比可调的矩形波。（由于软件的问题无法完成仿真）

UTH1=(1+R5/R6)UR-(R5/R6)UOL

UTH2=(1+R5/R6)UR-(R5/R6)UOH

UOL=-9V, UOH=9V

UR=(R1+AR2)/(R1+R2+R3)

4.3.模块三反向积分器

555多谐振荡电路产生的方波通过以TL081为核心的反向积分电路产生三角波。

fx=1/2 fx=1/2πR9C5

f=1/2πR8C5

f>10fx

R7=R8//R9

U0=UiT/4R8C2 U0=0.5V Ui=0.5V

C5=1nF

得R8=27K,

R9远远大于R8

所以R9可取100K

所以R2=22K

4.4.模块四二阶压控低通滤波器

555多谐振荡电路产生的方波通过如下以TL081为核心的电路产生低通正弦波。

4.5.模块五带通滤波器

555振荡器输出的方波通过如下2阶电路产生中心频率为27kHz的带通正弦波。

五、装配调试过程

测试仪器

（1）示波器；TDS3502B 500MHz （2）电源：EM1712 DC （3）波形发射器（4）万用表

5.1 555多谐振荡器

方波：Vpp=1.02v，f=8.285kHz，占空比=50%

三角波：Vpp=3.24v，f=8.386kHz

两个波形都良好，符合题目要求。

5.2 滞回比较器

三角波——》方波Vpp=1.10v，f=8.346kHz，占空比=50%

方波波形不是理想状态的陡。

5.3 反相器

方波——》三角波 Vpp=1.02v，f=8.448kHz，占空比=50%。

5.4 低通滤波器

方波——》正弦波，Vpp=2.20v，f=8.546kHz，占空比=50%。

5.5 带通滤波器

方波——》正弦波，这个模块焊接完成后没有得到理想的波形，波形不是27k的正弦波，波形没被滤出来。我怀疑是电路元件的参数选得不合适。可遗憾

的是没有时间改了。

六、实验注意事项及主要可能故障分析

6.1作品评估

本作品共分为5个模块，我完成了4个模块，并没有完全完成。在完成的个模块中，调试性能与联调都很成功，基本达到了技术指标要求。

6.2存在问题

本实验将元器件焊在电路板上，整体布局很重要。焊接过程中存在飞线问题，对信号会有影响。

6.3产生问题的原因及解决办法

在第三个电路反向积分器的调试中，出现了失真的波形。我分析是积分电容没有加进去，后来我用万用表查电容的连接时，发现出现了虚焊现象。我用烙铁重新焊了一遍，再用万用表测了一遍，测试元器件都连接上了，再用示波器测输出波形，终于符合要求，解决了问题。

6.4心得体会

通过这次课程设计，我收获了很多，体会到了理论与实践相结合的重要性。最重要的是，学会了独立思考，而不是发现问题就去问老师，自己会学着思考什么地方出现了问题，自己去试着解决，解决了问题后心情会很愉悦，课后自己找地方焊电路，测电路，虽然很忙，但很充实，体会到了知识能带给我的快乐，这是我最大的收获！

六．附录1 元器件清单

555

C 0.025μF 1

C 0.1μF 2

C 10μF 1

R 2.4K 2

R 1K 2

R 1.3K 2

R 4.3K 1

二极管 2

电位器1K 2

555 1

滞回比较器

C 10μF 1

C 0.1μF 1

R 82k 2

R 10k 1

R 36k 1

R 1k 1

电位器50k 1

TL081ACD 1