模电课设 多种波形发生器

课程设计（论文）题目：多种波形发生器

院（系）：

专业班级：

学号：

学生姓名：

指导教师：

教师职称：

起止时间：

目录

第1章多种波形发生器设计方案论证 (1)

1.1多种波形发生器的应用意义 (1)

1.2 多种波形发生器设计的要求及技术指标 (1)

1.3 设计方案论证 (2)

1.4 总体设计方案框图及分析 (3)

第2章多种波形发生器各单元电路设计 (4)

2.1 直流稳压电源电路设计 (4)

2.2 方波-三角波电路设计 (6)

2.3 三角波-正弦波电路设计 (8)

第3章多种波形发生器整体电路设计 (9)

3.1 整体电路图及工作原理 (9)

3.2 电路参数计算 (10)

3.3 整机电路性能分析 (12)

第4章设计总结 (12)

参考文献 (12)

附录：器件清单 (13)

第1章多种波形发生器设计方案论证

1.1多种波形发生器的应用意义

多种波形发生器可以说室电子领域最为实际，最为基础，最为广泛的器材，这次设计的发生器需要发出正弦波、方波、三角波。函数发生器作为一种常用的信号源，是现代信号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，都需要有信号源，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。信号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，因而广泛应用于通信、雷达、导航、宇航等领域。所以各种波形发生器的设计是一个与实际应用最密切，最重要的任务

1.2 多种波形发生器设计的要求及技术指标

（一）设计要求：

1 .分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。

2 .确定合理的总体方案。对各种方案进行比较，以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行方案。

3 .设计各单元电路。总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计。

4.组成系统。在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向，采用左进右出的规律摆放各电路，并标出必要的说明。

（二）功能要求：

1.输出的各种波形工作频率范围0.02Hz～1kHz连续可调。

2.正弦波幅值±10V，失真度小于1.5％。

3.方波幅值±10V。

4.三角波峰峰值20V；各种输出波形幅值均连续可调。

1.3 设计方案论证

（一）波形产生电路方案构思与论证：

方案1：可以用正弦振荡器产生正弦波输出，然后通过整形电路将正弦波变换成方波，再用积分电路将方波变换成三角波输出。

图1.1 方案1原理框图

该方案结构简单，具有较好的正弦波和方波信号，要通过积分器电路产生同步的三角波，存在一定的困难。原因是积分电路的积分常数通常是不变的，而随着方波信号

频率的改变，积分电路输出三角波幅度将同时改变。若要保持三角波输出幅度不变，则须同时改变积分时间常数的大小。

方案2：可以先用比较器产生方波输出，方波经积分电路可得到三角波输出，利用折线近似法三角波变换为正弦波输出。

图1.2 方案2原理框图

该电路方波——三角波产生电路视为一体，因为比较器A1与积分器A2组成正反馈闭电路。集成运放构成电压比较器，输出方波信号，运放构成积分器，将方波变换成三角波输出。三角波——正弦波电路的转换可以通过折线法来实现，而且实际效果要优于理论。

方案3：随着集成制造技术的不断发展，信号发生器已被制造成集成专用集成电路。利用单片函数发生器5G8038、集成振荡 555 等。可灵活地组成各种波形产生电路。考虑到该方案的器件来源，舍弃该方案。因此，考虑题目选择了方案2

（二）直流稳压电源原理方框图

图1.3 自流稳压电压源原理方框图

本实验直流电源部分选择串联型直流稳压电源，整个电路包括：变压器将220v 电压降到我们试验所需的电压，然后经过整流电路，整流电路通常用单相桥式整流电路、滤波电路常采用无源元件R 、L 、C 构成的不同类型滤波电路。由于本电路为小功率可用电容输入式滤波电路。稳压电路采用串联型稳压电路，比较放大单元采用分立三极管组成的差动放大器或者集成运算放大器，可提高电路的稳定性。

1.4 总体设计方案框图及分析

经过比较，以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，最终选择方案2。

总体设计方案框图：

图1.4 总体设计方案框图及分析

该电路方波——三角波产生电路视为一体，因为比较器A1与积分器A2组成正反馈闭电路。集成运放构成电压比较器，输出方波信号，运放构成积分器，将方波变换成三角波输出。本电路的不足可以通过分多个频率波段选多个电容的方法来弥补。三角波——正弦波电路的转换可以通过折线法来实现，而且实际效果要优于理论。

第2章多种波形发生器各单元电路设计

2.1 直流稳压电源电路设计

直流稳压电源是提供直流电压的电源设备,由电源变压器,整流,滤波,和稳压电路四部分组成,图示为由分立元件组成的串联型稳压电源的电路图,其整流部分为单相桥式整流电路,滤波部分为电容滤波电路,稳压部分为串联稳压电路. 对输入电压的要求,输入电压的选取原则是,在最坏的条件下仍能保证调整管处于放大状态,不能饱和. 对调整管的要求,晶体管的额定电流Icm应大于输出电流.晶体管的耐压应高于输入电压,晶体管的最大允许耗散功率应大于调整管集电极最大功率.

（1）．电源变压器：

将电网交流电压变为整流电路所需的交流电压，一般次级电压u2较小。（2）．整流电路：

将变压器次级交流电压u2变成单向的直流电压u3，它包含直流成份和许多谐波分量。

（3）．滤波电路：

滤除脉动电压u3中的谐波分量，输出比较平滑的直流电压u4。该电压往往随电网电压和负载电流的变化而变化。

（4）．稳压电路：

它能在电网电压和负载电流的变化时，保持输出直流电压的稳定。它是直流稳压电源的重要组成部分，决定着直流电源的重要性能指标。