方波转三角波转正弦波信号

课程设计报告

题目方波、三角波、正弦波信号

发生器设计

课程名称模拟电子技术课程设计院部名称机电工程学院

专业电气工程及其自动化班级

学生姓名

学号

课程设计地点

课程设计学时 1周

指导教师

目录

1、绪论 (3)

1.1课程设计目的.......... (3)

1.2课程设计的任务 (3)

1.3课程设计的技术指标 (3)

2、信号发生器的基本原理 (4)

2.1原理框图 (4)

2.2总体设计思路 (4)

3、各组成部分的工作原理 (5)

3.1 正弦波产生电路 (5)

3.1.1正弦波波产生电路的工作原理 (5)

3.2 正弦波到方波转换路 (6)

3.2.1正弦波到方波转换电路图 (7)

3.2.2正弦波到方波转换电路的工作原理 (7)

3.3 方波到三角波转换电路 (7)

3.3.1方波到三角波转换电路图 (8)

3.3.2方波到三角波转换电路的工作原理 (9)

4、电路仿真结果 (10)

4.1正弦波产生电路的仿真结果 (10)

4.2三角波到正弦波转换电路的仿真结果 (10)

4.3方波到三角波转换电路的仿真结果 (10)

5、设计结果分析与总结 (11)

1.绪论

1.1课程设计的目的

课程设计的目的在于巩固和加强电子技术理论学习，促进其工程应用，着重于提高学生的电子技术实践技能，培养学生综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力，了解开展科学实践的程序和基本方法，并逐步形成严肃、认真、一丝不苟、实事求是的科学作风和一定的生产观、经济观和全局观。

1.2课程设计的任务

设计方波——三角波——正弦波函数信号发生器。

1.3课程设计的技术指标

.设计.组装.调试函数发生器2.输出波形正弦波.方波.三角波3.频率范围0.02—20kHZ范围

内可调4.输出电压方波幅值为5V正弦波幅值为±5V三角波峰-峰值为5V占空比可调。1.4课程设计题目及要求

信号发生器是一种能够产生多种波形,如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途，可以用于生产测试、仪器维修和实验室，还广泛使用在其它科技领域，如医学、教育、化学、通讯、地球物理学、工业控制、军事和宇航等。它是一种不可缺少的通用信号源。

产生正弦波、方波、三角波的方案有多种，如：

①首先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波；②也可以首先产生三角波—方波，再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波；③也可以通过单片集成函数发生器8038来实现……。

先是对电路的分析，参数的确定选择出一种最适合本课题的方案。在达到课题要求的前提下保证最经济、最方便、最优化的设计策略。然后运用仿真软件Multisim对电路进行仿真。观察效果并与课题要求的性能指标作对比。

2、信号发生器的基本原理

2.1 原理框图

2.2 总体设计思路

函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，使用的器件可以是分立器件(如低频信号函数发生器S101全部采用晶体管)，也可以采用集成电路(如单片函数发生器模块8038)。为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术，本课题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。

产生正弦波、方波、三角波的方案有多种，如首先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可以首先产生三角波—方波，再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波等等。本课题采用先产生方波—三角波，再将三角波变换成正弦波的电路设计方法，

本课题中函数发生器电路组成框图如下所示：

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。

3、各组成部分的工作原理

3.1 正弦波产生电路

3.1.1正弦波产生电路的工作原理

图为RC 桥式正弦波振荡器。其中RC 串、并联电路构成正反馈支路，同时兼作选频网络，R 6、R 5、R W 及二极管等元件构成负反馈和稳幅环节。调节电位器R W ，可以改变负反馈深度，以满足振荡的振幅条件和改善波形。利用两个反向并联二极管D 1、D 2正向电阻的非线性特性来实现稳幅。D 1、D 2采用硅管（温度稳定性好），且要求特性匹配，才能保证输出波形正、负半周对称。R 8的接入是为了削弱二极管非线性的影响，以改善波形失真。

电路的振荡频率

2πRC

1

f O

起振的幅值条件

R f /R 5≥2

式中R f ＝R W ＋R 7＋（R 8// r D ），r D — 二极管正向导通电阻。 调整反馈电阻R f （调R W ），使电路起振，且波形失真最小。如不能起振，则说明负反

馈太强，应适当加大R f 。如波形失真严重，则应适当减小R f 。

改变选频网络的参数C 或 R ，即可调节振荡频率。一般采用改变电容C 作频率量程切换，而调节R 作量程内的频率细调。

反馈网络1反馈系数为F V =V F /V 0=sCR/1+3sCR+s 2C 2R 2

就实际的频率而言，可用s=j ω替换，则得RC

j C R RC

j F V ωωω3)1(222+-=

如令,1

0RC =

ω则上式变为)(3100ω

ωωω-+=

j F V 由此可知RC 串并联选频网络的幅频响应2

0)(

91ω

ωωω-+=

V F

当RC 10==ωω或RC

f f π210==时，幅频响应的幅值为最大，即 F VMAX =1/3

这就是说，当RC

1

0=

=ωω时，输出电压的幅值最大，并且输出电压是输入电压的1/3 同时输出电压与输入电压同向。

所用元件：电阻，电容，二极管，LM324运算放大器，滑动变阻器

元件参数: R 全部取10k Ω，电容全部取100nF ，运算放大器两端电压为-5v ，5v 。

3.2正弦波到方波的转化电路

3.2.1正弦波到方波的转化电路图