模电课程设计

山东农业大学信息学院

课程设计

课程名称：模拟电子技术基础课程设计

题目名称：函数信号发生器

姓名：

学号：20104616

班级：3班

专业：电子信息科学与技术

设计时间：2011-2012-1学期15、16周

教师评分：

2011 年12 月10 日

目录

1设计的目的及任务 (1)

1.1 课程设计的目的 (1)

1.2 课程设计的任务与要求 (1)

2 电路设计总方案及各部分电路工作原理 (1)

2.1 电路设计总体方案 (1)

2.2 正弦波发生电路的工作原理 (1)

2.3 正弦波---方波工作原理 (2)

2.4 方波---三角波工作原理 (2)

2.5 方波---尖顶波工作原理 (3)

2.6 三角波---正弦波工作原理 (3)

3 电路仿真及结果 (4)

3.1 仿真电路图及参数选择 (4)

3.2 仿真结果及分析 (4)

4收获与体会 (7)

5 仪器仪表明细清单 (7)

参考文献 (8)

（一）设计的目的及任务

1、课程设计的目的：产生各种要求的函数信号，并加深对其运算处理的理解。

2、课程设计的任务和要求：设计一函数信号发生器，能输出正弦波（两个）、方波和三角波、尖顶脉冲波共五种波形，且频率可调，振幅固定。

实现步骤：

正弦波→方波→三角波→正弦波

↘尖顶波

（二）电路设计总方案及各部分电路工作原理

1、电路设计原理框图：

初步设计思想：正弦波的产生可以用RC桥式振荡电路来产生；用过零比较器来实现对正弦波变成方波的转换；再用对方波的积分运算电路来实现对方波变成三角波的转换，同时，用对方波的微分运算电路来实现方波变成尖顶波的转换；最后再用低通滤波器来实现对三角波变成正弦波的转换。

系统组成框图，如图（1）所示

图（1）

2、正弦波发生电路的工作原理

正弦波发生电路的电路图，如图（2）所示

图（2）

原理：图（2）是一个RC串并联的桥式振荡电路。正弦波振荡的平衡条件为AF=1，因为当f=f0时，F=1/3,所以，A=3,因此只要为RC串并联选频网络匹配一个电压放大倍数等于3的放大电路就可以构成正弦波振荡电路。同时，考虑到起振条件，所以放大电路的电压放大倍数应略大于3。在上面的电路图中，通过调节滑动变阻器R21，R22的阻值，就可以改变输出波形的频率，从而达到了频率可调的作用。

3、正弦波——方波转换电路的工作原理

正弦波——方波转换电路的电路图，如图（3）所示

图(3)

原理：图（3）是一个过零比较器，则阈值电压UT=0V，集成运放工作在开环状

态，当输入电压U I<0V时，U o=+U OM;当输入电压U I>0V时，U o=-U OM。用稳压管接到反馈电路中的作用是限制输出同时让电路能够正常工作。因此，当输入为方波时，输出电压波形就是三角波。

4、方波——三角波转换电路的工作原理

方波——三角波转换电路的电路图，如图（4）所示

图（4）

原理：由积分运算电路的积分公式u o=-1/RC∫t1t2u I dt+u o(t1)，u I为常量时，可以看出,当输入为方波时，输出电压波形就是三角波。

5、方波——尖顶波转换电路的工作原理

方波——尖顶波转换电路的电路图，如图（5）所示

图（5）

原理：由微分电路的微分公式u o=-RCdu I/dt得，若输入电压为方波，且R11C6<

6、三角波——正弦波转换电路的工作原理

三角波——正弦波转换电路的电路图，如图（6）所示

图（6）

原理：图（6）是一个一阶低通滤波器，它具有滤波的作用。由公式A u=（1+R2/R1）(1/1+jf/f o)得，只有低频的波能够通过，而高频的波不能通过，达到了滤波的作用，输出正弦波。

（三）电路仿真及结果

1、仿真电路图及参数选择

仿真电路图，见图（1）

参数的选择：首先，根据所需原器件的功能，粗略确定下元器件的参数选择范围，然后，通过一个一个的接到电路中，进行仿真，观察波形，直到输出波形与理论波形一致为止。

2、仿真结果及分析

各波形的关系：方波是由正弦波通过比较器输出的，三角波是由方波

的积分得到的，尖顶波是由方波的微分得到的，最后又输出方波是由滤波器对三角波的滤波完成的。

（四）收获与体会

1、在进行调频率时，会有输出波形失真的情况的发生，可以通过减小输入端的反馈电阻得以实现。

2、纸上的设计不能完全代替操作，必须要在软件上运行仿真观察输出结果。当发现输出的波形与理论波形不一致时，要重新分析电路图，查找原因，并分析原因。对于电路中得每一个电阻的阻值的确定，要根据它的作用适当的进行调节。

3、再简单的电路，在进行仿真时，也会出现错误，要耐心分析，不能一略而过，如果这样的话，极易导致后面的波形输出不正确。（五）仪器仪表明细清单

参考文献：

[1]华成英、童诗白、《模拟电子技术基础》、2006、高等教育出版社

[2]君兰工作室、《电子技术一点通》、2008、科学出版社