模拟电子技术课程设计-信号发生器

课程设计报告

题目正弦信号发生器

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10电气（1）班

学生姓名管志成

学号1004103027

课程设计地点 C206

课程设计学时 1周

指导教师朱一纶

金陵科技学院教务处制

摘要

在这个信息高速发展的时期，计算机技术和半导体工艺技术有着前所未有的发展空间。尤其是集成芯片作为一个字系统应用，发展更是迅速。然而在现代电子的各个领域，常常需要高精度且频率可调的信号发生器。各种波形曲线均可用三角函数方程式以及其他函数表达式来表示。这样的信号发生器要求要能输出较多的波形，比如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波，而这些信号发生器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。

信号发生器有叫信号源，它是为电子测量提供符合一定技术要求的电信号的仪器，不同的信号发生器可以产生不同波形、频率和幅值的信号。

然而，我们在这里设计一种由集成运放为核心以及电容、电阻等原件所组成的一种RC桥式振荡电路。

关键词：

信号发生器正弦波锯齿波三角波频率幅值

目录

第一章设计任务

1.1 设计目的 (5)

1.2 设计要求 (5)

第二章RC桥式正弦波信号发生器

2.1 RC桥式振荡器的简介 (6)

2.2 RC桥式正弦波振荡电路的组成 (6)

2.3 RC桥式正弦波振荡电路的频率限制 (7)

2.4 判断电路是否振荡的方法 (7)

2.5 RC正弦波振荡电路的检验 (7)

第三章电路结构的确定以及元件的选择

3.1 电路结构的确定（方案一、二） (9)

3.2 电路元件的选择 (10)

第四章RC桥式正弦信号发生器的设计

4.1 电路总体框架图 (12)

4.2 Multisim仿真电路图（方案一、二） (12)

4.3 元件参数表 (13)

第五章Multisim仿真分析（主要针对方案一）

5.1 电路的起振 (14)

5.2 输出波形的稳定其及参数的测量 (14)

5.3 Multisim仿真测量参数与理论值的误差 (15)

5.4 方案二的简略分析 (16)

第六章拓展要求

6.1 矩形波信号的输出 (17)

6.2 三角波信号的输出 (17)

6.3 正弦波-矩形波-三角波总电路的设计及仿真 (18)

第七章课程设计小结 (21)

第八章参考文献 (22)

第一章设计任务

1.1 设计目的

设计一个正弦信号发生器。

主要参数：RC桥式网络中的电阻R选用10k时，要求产生振荡频率分别为f1=1500Hz和f2=750Hz的正弦波，输出具有稳幅功能。输出交流电压幅度在在一定的范围内可调。

拓展要求：可以输出矩形波和三角波信号。

1.2 设计要求

（1）依据已知的设计指标，确定设计电路；计算和确定电路中的元件参数；

（2）选择集成运算放大器；搭建电路，

（3）调试并测量电路参数，并列表记录数据，（画出）输出波形图，

（4）分析测量结果，与理论值比较，直到满足设计要求，（5）设计小结。

第二章RC桥式正弦波信号发生器

2.1 RC桥式振荡器的简介

RC桥式正弦波发生器又称为维恩桥振荡器，它是常用的低频RC 振荡器之一。电路通过在工作频率处不产生相移完成正反馈。维恩桥振荡器有两条反馈通路：正反馈通路（接到同相输入端）和负反馈通路（接到反相输入端）。正反馈通路用来产生振荡，而负反馈通路用来控制电路的闭环电压增益A cl。

2.2 RC桥式正弦波振荡电路的组成

（1）正反馈通路

正反馈网络包括两个RC电路。R1C1形成低通滤波器，而R2C2形成高通滤波器。当工作在中心频带，滤波器不引入相移。设计电路使得R1=R2，C1=C2，因此两个滤波器具有相同的截止频率。概念如图所示。

在正反馈电路中需要说明的是：经常看到微调电位器被串联到R1、R2上。这些微调允许反馈电路（工作频率）被调整。

（2）负反馈通路

同相比例放大器的闭环增益可以根据下式求出

A cl=R f/R i+1

当二极管截至时，R i=R5，R f=R3+R4 。调整R4的值，使电路的A cl 值随之增大或减小。

反馈通路中的二极管防止电路输出超过规定值。如果振荡器输出超过（V R4+V R5）的幅值0.7V，其中的一个二极管就会导通，使R3短路，将有效的减小闭环电压增益。实际上，二极管在应用中起到截止的作用。

（3）稳幅网络

为了改善输出电压幅度的稳定问题，可以在放大电路的负反馈回路里采用非线性电阻原件来自动调整反馈的强弱以维持输出电压恒定。

2.3 RC桥式正弦波振荡电路的频率限制

随着工作频率的增加，运算放大器的传输延迟在输入和输出终端之间产生相移。结果，电路的振荡作用开始失去稳定性。注意：电路的工作特性大大取决于输入与输出之间的相位关系。对于大多数维恩桥振荡电路，上限频率低于1 MHz 。特性总结如图所示。

▲维恩桥振荡器的频率稳定性比移相振荡器高很多。然而，由于原件的公差和加热影响，维恩桥振荡器仍旧存在频率漂移。因此，将其经常应用于对工作频率要求不高的低频系统中。

2.4 判断电路是否振荡

（1）是否满足相位条件，即电路是否存在正反馈，只有满足相位条件电路才可能产生振荡。

（2）放大电路的结构是否合理，静态工作点是否合适。

（3）是否满足幅度条件。|AF|是否等于1，在电路起振的时候，此时的 |AF|有可能略大于1。

2.5 RC正弦波振荡电路的检验

（1）|AF|<1