方波三角波正弦波函数发生器报告

课程设计任务书

学生姓名：专业班级：

指导教师：工作单位：

题目：方波－三角波－正弦波函数发生器

初始条件：

具备模拟电子电路的理论知识；具备模拟电路基本电路的设计能力；具备模拟电路的基本调试手段；自选相关电子器件；可以使用实验室仪器调试。

要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）

1、频率范围三段：10～100Hz，100 Hz～1KHz，1 KHz～10 KHz；

2、正弦波Uopp≈3V，三角波Uopp≈5V，方波Uopp≈14V；

3、幅度连续可调，线性失真小；

4、安装调试并完成符合学校要求的设计说明书

时间安排：

一周，其中3天硬件设计，2天硬件调试

指导教师签名：年月日

系主任（或责任教师）签名：年月日

目录

1.概论 (1)

1.1 (1)

2.方案设计与论证 (3)

2.1 (3)

3.单元电路设计 (9)

3.1方波发生电路的工作原理 (9)

3.2三角波正弦波电路的工作原理 (10)

3.3电路参数选择及计算 (6)

3.4.正负12V直流稳压电源的设计 (7)

3.5总电路图 (8)

4.电路仿真 (11)

4.1方波三角波发生电路 (11)

4.2三角波正弦波发生电路 (11)

5.实物制作 (12)

5.1焊接原理 (12)

5.2焊接工具及材料 (12)

5.3焊接方法及步骤 (13)

5.4电路板实物图 (14)

6.性能参数......................................................

7.数据分析 (16)

8.实验总结 (21)

9.参考书 (22)

10.附录 (23)

附录1：原件清单 (22)

附录2：原理图 (22)

附录3：本科生课程设计成绩测定表 (24)

1.概论

在人们认识自然、改造自然的过程中，经常需要对各种各样的电子信号进行测量，因而如何根据被测量电子信号的不同特征和测量要求，灵活、快速的选用不同特征的信号源成了现代测量技术值得深入研究的课题。信号源主要给被测电路提供所需要的已知信号各种波形，然后用其它仪表测量感兴趣的参数。可见信号源在各种实验应测试处理中，它不是测量仪器，而是根据使用者的要求，作为激励源，仿真各种测试、信号，提供给被测电路，以满足测量或各种实际需要。波形发生器就是信号源的一种，能够给被测电路提供所需要的波形。传统的波形发生器多采用模拟电子技术，由分立元件或模拟集成电路构成，其电路结构复杂，不能根据实际需要灵活扩展。随着微电子技术的发展，运用单片机技术，通过巧妙的软件设计和简易的硬件电路，产生数字式的正弦波、方波、三角波、锯齿等幅值可调的信号。与现有各类型波形发生器比较而言，产生的数字信号干扰小，输出稳定，可靠性高，特别在人们认识自然、改造自然的过程中，经常需要对各种各样的电子信号进行测量，因而如何根据被测量电子信号的不同特征和测量要求，灵活、快速的选用不同特征的信号源成了现代测量技术值得深入研究的课题。信号源主要给被测电路提供所需的已知信号(各种波形)，然后用其它仪表测量感兴

趣的参数。可见信号源在各种实验应用和实验测试处理中，它不是测量仪器，而是根据使用者的要求，作为激励源，仿真各种测试信号，提供给被测电路，以满足测量或各种实际需要。波形发生器就是信号源的一种，能够给被测电路提供所需要的波形。传统的波形发生器多采用模拟电子技术，由分立元件或模拟集成电路构成，其电路结构复杂，不能根据实际需要灵活扩展。随着微电子技术的发展，运用单片机技术

2.方案设计与论证

2.1信号产生电路

方案一

正弦波 方波 三角波

图1-2 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，电路框图如图

1-2。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。 方案二

本方案采用由集成运算放大器与晶体管差分放大器共同组成的方波—三角波—正弦波函数发生器的设计方法。先产生方波—三角波，再将三角波变换成正弦波的电路设计方法，由比较器和积分器组成方波—三角波产生电路，比较器输出的方波积分电路

RC 正弦波振荡电路

电压比较器

经积分器得到三角波，三角波到正弦波的变换电路主要由差分放大器来完成。差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强等优点。特别是作为直流放大器时，可以有效地抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性。

此方法已用，但差分很难调实际和仿真有较大差别；因此舍去。

方案三

此电路结构、思路简单，运行时性能稳定且能较好的符合设计要求，且成本低廉、调整方便，关于输出正弦波波形的变形，可以通过可变电阻的调节来调整。但RC滤波性能不太好

3.单元电路设计

由于考虑成本，方案实现简单，电路性能等问题用方案三。

3.1方波发生电路的工作原理

图3.1.1

工作原理如下：若a 点断开，运算放大器A1与R 1、R 2及R 3、R P 1组成电压比较器，C 1为加速电容，可加速比较器的翻转。

由图3.1.2分析可知比较器有两个门限电压

CC th V RP R R U 1

321+-= CC th V RP R R U 1322+=

运放A2与R 4、R P 2、C 2及R 5组成反相积分器，其输入信号为方波U o1时，则输出积分器的电压为

t U C RP R U o o d )(112142⎰

+-= 当U o1=+V CC 时

t C RP R U o 2

14CC 2)(V +-= 当U o1=-V EE 时 t C RP R U o 2

14EE 2)(V +=