简易函数信号发生器

课程设计任务书

（一）设计目的

1、掌握信号发生器的设计方法和测试技术。

2、了解单片函数发生器IC8038的工作原理和应用。

3、学会安装和调试分立元件与集成电路组成的多级电子电路小系统。

（二）设计技术指标与要求

1、设计要求

（1）电路能输出正弦波、方波和三角波等三种波形；

（2）输出信号的频率要求可调；

（3）拟定测试方案和设计步骤；

（4）根据性能指标，计算元件参数，选好元件，设计电路并画出电路图；

（5）在面包板上或万能板或PCB板上安装电路；

（6）测量输出信号的幅度和频率；

（7）撰写设计报告。

2、技术指标

频率范围：100Hz~1KHz 1KHz~10KHz；

输出电压：方波V P-P≤24V，三角波V P-P=6V，正弦波V P-P=1V；方波t r小于1uS。

（三）设计提示

1、方案提示：

（1）设计方案可先产生正弦波，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；也可先产生三角波-方波，再将三角波变成正弦波。

（2）也可用单片集成芯片IC8038实现，采用这种方案时要求幅度可调。

2、设计用仪器设备：

示波器，交流毫伏表，数字万用表，低频信号发生器，实验面包板或万能板，智能电工实验台。

3、设计用主要器件：

（1）双运放NE5532（或747）1只（或741 2只）、差分管3DG100 4个、电阻电容若干；

（2）IC8038、数字电位器、电阻电容若干。

4、参考书：

《电子线路设计·实验·测试》谢自美主编华中科技大学出版社

《模拟电子技术基础》康华光主编高等教育出版社

《模拟电子技术》胡宴如主编高等教育出版社

（四）设计报告要求

1、选定设计方案；

2、拟出设计步骤，画出设计电路，分析并计算主要元件参数值；

3、列出测试数据表格；

4、调试总结，并写出设计报告。

（五）设计总结与思考

1、总结信号发生器的设计和测试方法；

2、总结设计信号发生器所用的知识点；

3、三角波的输出幅度是否可以超过方波？

4、IC8038的输出频率与哪些参数有关？如何减小失?

目录

第1章设计要求与设计指标 (5)

1.1设计技术指标与要求 (5)

1.1.1设计要求 (5)

1.1.2设计技术指标 (5)

第2章理论分析 (6)

2.1简易信号发生器设计方案 (7)

2.1.1方案一原理框图 (7)

2.1.2方案二原理框图 (7)

2.1.3方案三原理框图...........................‥ (7)

2.2函数发生器的选择方案 (8)

第3章具体内容设计 (8)

3.1各组成部分的工作原理 (8)

3.1.1方波、三角波发生电路的工作原理 (8)

3.1.2三角波--正弦波转换电路的工作原理 (8)

3.1.3总电路图 (8)

3.2参数确定 (9)

3.3 EWB仿真电路 (10)

3.3.1仿真输出三角波和方波 (10)

3.3.2仿真正弦波和方波输出……………………………………………(10）3.3.3

仿真三角波与正弦波输出 (11)

3.4 protel制图及PCB板的制作和电路的安装 (12)

3.4.1PCB布线图 (12)

3.4.2 PCB板底层布线图 (13)

3.4.3 PCB板的制作 (14)

3.4.4将各元件安装到PCB板上 (14)

第4章实验结果与测试 (15)

4.1方波---三角波转换电路的实验结果 (15)

4.2正弦波发生电路的实验结果 (16)

结束语 (16)

仪器仪表清单 (17)

参考文献 (17)

致谢 (18)

第1章设计要求与设计指标

1.1设计技术指标与要求

1.1.1设计要求

（1）电路能输出正弦波、方波和三角波等三种波形；

（2）输出信号的频率要求可调；

（3）拟定测试方案和设计步骤；

（4）根据性能指标，计算元件参数，选好元件，设计电路并画出电路图；（5）在面包板上或万能板或PCB板上安装电路；

（6）测量输出信号的幅度和频率；

（7）撰写设计报告。

1.1.2技术指标

（1）频率范围：100Hz~1KHz 1KHz~10KHz；

（2）输出电压：方波VP-P≤24V，三角波VP-P=6V，正弦波VP-P=1V；方波tr 小于1uS。

第2章理论分析

2.1简易信号发生器设计方案

2.1.1方案一原理框图

图1 方波、三角波、正弦波、信号发生器的原理框图

首先由555定时器组成的多谐振荡器产生方波，然后由积分电路将方波转化为三角波，最后用低通滤波器将方波转化为正弦波，但这样的输出将造成负载的输出正弦波波形变形，因为负载的变动将拉动波形的崎变。

2.1.2方案二原理框图

图2 正弦波、方波、三角波信号发生器的原理框图

RC 正弦波振荡电路、电压比较器、积分电路共同组成的正弦波—方波—三角波函数发生器的设计方法，电路框图如上。先通过RC 正弦波振荡电路产生正弦波，再通过电压比较器产生方波，最后通过积分电路形成三角波。此电路具有良好的正弦波和方波信号。但经过积分器电路产生的同步三角波信号，存在难度。原因是积分器电路的积分时间常数是不变的，而随着方波信号频率的改变，积分电路输出的三角波幅度同时改变。若要保持三角波幅度不变，需同时改变积分时间常数的大小。 2.1.3方案三原理框图

图3 正弦波、方波、三角波信号发生器的原理框图

由运算放大器单路及分立元件构成，方波——三角波——正弦波函数发生器电路组成如图1所示，由于技术难点在三角波到正弦波的变换，正弦波可由三角波经过低通滤波器生成.原理如下:

三角波展开成傅里叶级数形式,经过低通滤波器之后电路知只有低频正弦或余弦分量流出。