函数信号发生器课程设计

50k¦¸ Key=A
50%
0
D4 1N4467
8 D1 1N4467
0
A +_
B +_
Ext T rig +
_
7
VC1C0.6V
R6
R5
15k¦¸
13
21R16
0
C5 100nF C2 12
C4
470uF 10
Q1 11
14 R7
Q2 100nF 17 R12 0 1k¦¸
15
R14 1k¦¸
0
100¦¸
Ve2
8.29
8.17
-0.56
-0.56
Ui3 正弦信号 1k/0.5VPP Uo3=8.1(VPP)
二、 总结收获体会
在这次设计、焊接过程中我对抽象的理论有了进一步的认识。 通过这次课程设计，我了解了常用元件的识别和测试；熟悉了常用的 仪器仪表；了解了电路的连接、焊接方法；以及如何提高电路的性能
又通过 Rf 对电容 C 反向充电，Un 随时间逐渐增长而减低，当 t 趋
于无穷大时，Un 趋于-Uz；但是，一旦 Un=-Ut,再减小，Uo 就从-Uz 跃
变为+Uz，Up 从-Ut 跃变为+Ut，电容又开始正相充电。上述过程周
而复始，电路产生了自激振荡。
3. 三角波电路
三角波的产生是由积分电路实现的，积分电路将方波转换成三 角波。积分电路的原理图如下：
100Ω）
3 只 470uf、2 只 0.1uf 4只
741 脚图：
1. 焊接电路板注意事项：
b) 元件没有错焊、漏焊。
c) 元器件摆放端正，焊接点圆滑。
d) 工艺布局美观。
e) 焊接牢固。
2．万用表检查记录表
+
-
GND
U1
U2
R1
R2
√
7
7
0
0
√
4
4
0
0
√
2
3
5.5k 9.9k
3、6
10.3k
3
6
5.01k
6
2
1.48k
差动放大器
VC1
VC2
Ve1
三、 参考文献
电子技术基础--模拟部分（第五版）康华光..高等教育出版社
线路设计.实验.测试 谢自美 华中科技大学出版社
四、仪表清单
设计图所用仪器及器件
1.直流稳压电源
1台
2．双踪示波器
2台
3.万用表
1台
4.运放 741 5.电位器
6.电容 7.三极管 9013
2片 4 只（2 只 50k，1 只 100k，1 只
函数信号发生器课程设计
信号发生器
一、 设计目的
1. 进一步掌握模拟电子技术的理论知识，培养工程设计能力 和综合分析问题、解决问题的能力。
2. 基本掌握常用电子电路的一般设计方法，提高电子电路的 设计和实验能力。
3. 学会运用 Multisim10 仿真软件对所作出的理论设计进行 仿真测试，并能进一步完善设计。
)
，
根据上式可以分别画出 RC 串并联网络的幅频特性和相频特性：
1. 正弦波振荡电路的原理如下图 a、b 所示：
由上图得出正弦波振荡的条件为：
根据 RC 串并联网络的选频特性及上述平衡条件容易得到 RC
正弦波振荡电路的振荡频率为：
f
o
1 2RC
；
振荡的幅度平衡条件| AF | 1 是表示振荡电路已达到稳幅振
50% 1R6 13 Q4
18
Q3
R8
8k¦¸
19
20 0
R11
R9
2k¦¸
VEE
-10.6V
总电路中，R5 用来使电路起振；R1 和 R7 用来调节振荡的频率，
R6、R9、R8 分别用来调节正弦波、方波、三角波的幅值。左边第一个
运放与 RC 串并联电路产生正弦波，中间部分为过零比较器，用来输
出方波，最好一个运放与电容组成积分电路，用来输出三角波。
等等。虽然这次实验让我觉得有难度，但收获的确很多。 在这次实验中，总结了很多感触体会，我们不能盲目的图快，一
定要在心底有个具体的谱然后下手去焊接，这样能让我们少走弯路， 更加节省时间。在实验过程中，我也遇到了不少的问题，如波形失真， 电路板测试时甚至不出波形这样的问题。在老师和同学的帮助下，自 己的总结思索下，把问题一一解决。实验中暴露出我们在理论学习中 所存在的问题，有些理论知识还处于懵懂状态，这次实验让我对过去 未理解的很多知识有了明了的认识。这次课程设计让我体会到了在接 好电路后测试出波形的喜悦与如重释负的轻松。这次课程设计让我意 识到运用所学的知识去解决实际的问题的重要性，我们学理工科的同 学应更多的锻炼提高我们的动手能力。还有感谢我们的团队,谢谢他 们努力付出以及对我的各种帮助.
4. 掌握常用元器件的识别和测试，熟悉常用仪表，了解电路 调试的基本方法。
二、设计内容与要求
1. 设计、组装、调试函数信号发生器 2. 输出波形：正弦波、三角波、方波 3. 频率范围：10Hz-10KHz 范围内可调 4. 输出电压：方波 VPP<20V, 三角波 VPP=6V, 正弦波 VPP>1V
荡时的情况。若要振荡电路能够自行起振，开始时必须满足| AF | 1
的幅度条件。
已知当 f
f
o 时，| F
|
1 ，由此可求得振荡电路的起振条件为：
3
| Au | 3
同相比例运算电路输出电压与输入电压之间的比例系数为：
1
RF R
3
（即 RF=2R′）
电路原理分析：
在电路中 ,运放 741 和电阻 R3 , Rw , R4 构成正常的负反馈放
三、 设计方案仿真结果
1. 正弦波—矩形波—三角波电路 原理图：
文氏桥 振荡电
过零 比较
积分 电路
首先产路生正弦波，再由过零器比较器产生方波，最后由积分电路产
生三角波。正弦波通过 RC 串并联振荡电路（文氏桥振荡电路）产生，
利用集成运放工作在非线性区的特点，由最简单的过零比较器将正弦
波转换为方波，然后将方波经过积分运算变换成三角波。
t
，
u u u 输出波形以 I 的斜率上升，当 I<0 时，输出波形以 I 的斜率下降。上升和
RC
RC
下降的斜率相等所以波形对称，形成三角波。
原理图：
输出波形频率为：
一、 安装调试步骤
电路用到的元件：741 集成运放、稳压管、电位器、
电容、三
极管、电阻、若干导线
1. 焊接总电路图：
C1
R1
3 U1
பைடு நூலகம்
仿真波形：
调频和调幅原理
调频原理：根据
RC
振荡电路的频率计算公式
f
o
1 2RC
可知，只
需改变 R 或 C 的值即可，本方案中采用两个可变电阻 R1 和 R7 同时调
节来改变频率。
调幅原理：本方案选用了最简单有效的电阻分压的方式调幅，在
输出端通过电阻接地，输出信号的幅值取决于电阻分得的电压多少。
其最大幅值为电路的输出电压峰值，最小值为 0。
起振过程分析：
根据起振条件| AF| > 1 ,选频网络的反馈系数 Fmax =1/ 3 ,只
要负反馈放大器的放大倍数 A 大于 3 ,即 RW(接入电阻)与 R4 的和
略大于 R3 的两倍,就可产生正弦波振荡,
2. 矩形波电路
电路
由反相输入
的滞回 比
较器和 RC
电路组成。
RC 回 路 既
作为延迟环
2
R4
4
1
R2
5
R3
Rp1
3 U2
Rp2
C4
2
C3
50%
4
R10
1 R17
5
50%
50%
VCC12V
R5
R6
C5
C2
R12 R14 R7
R13
50%
R8
R9 R11 VCC1
-12V
a) 集成运放
V4 EE
同3 相 输 入 端
反2 调 1 相零 输端 入 端
调 零5 端
输 出6 端
V 空 CC 7
8
RC 串并联网络的频率特性可以表示为
R
F
U f
U
Z2 Z1 Z2 R
1 jRC
1
1 R jC 1 jRC
3
j(RC
1 RC
)
令o
1 RC
,
则上式可简化为
F
3
j
1
(
O
，以上频率特性
O
)
可分别用幅频特性和相频特性的表达式表示如下：
|F
|
1
32
(
o
o
2
)
F
arctan
(
o
3
o
大电路,而 R1 , C1 , R2 , C2 则构成 RC 串并联选频网络,同时又由该
选频网络作为反馈网络形成正反馈环节,其 R1 , C2 上的反馈电压作
为输入代替放大器的输入信号, D1 , D2 起稳幅作用。
选频特性分析：
采用参数扫描还可以对振荡频率进行分析. 同时改变选频网络的 电阻 R1 , R2 (或同时改变 C1 , C2 ) ,即可改变振荡输出的频率， 使得频率分别为 300Hz、1KHz、10KHz，输出幅值通过 RW 可调。
节 ，又 作 为
反馈网络，
通过 RC 充、
放电实现输
出状态的自
动转换。设某一时刻输出电压 Uo=+Uz,则同相输入端电位 Up=+Ut。Uo
通过 Rf 对电容 C 正向充电。反相输入端电位 Un 随时间 t 的增长而
逐渐增高，当 t 趋于无穷时，Un 趋于+Uz；但是，一旦 Un=+Ut,再稍
增大，Uo 从+Uz 跃变为-Uz,与此同时 Up 从+Ut 跃变为-Ut。随后，Uo
由于集成运放的反相输入端“虚地”，故uO uC ；又由于“虚
断”，运放反相输入端的电流为零，则 iI iC ，故 uI iI R iC R ,由
以上几个表达式可得积分电路输入电压和输出电压的关系为：
uO
1 RC
uI
dt
u 由于输入的是方波，所以 I
的值为两个状态，当
uI
>0
时， uO
uI
RC
正弦—矩形波—三角波产生电路：
VEE
R1 1
2
VE-E10.6V
4
U1
R2 2
6
3
0
7VC1C 5
VCC
10.6V R3
10k¦¸
XSC2
XSC1
A +_
B +_
Ext T rig +
_
C1 4
VEE
VE-E10.6V
4
U2
Rp2 50%
5
2
C3
3
6
R10 9
63
470uF
R17 7VC1C 5 5.1k¦¸ VCC 0 10.6V