模拟电子技术课程设计--波形发生器

模拟电子技术课程设计--波形发生器

目录

1概述 (3)

1.1 课程计的目的 (3)

1.2课程设计的任务与要求 (3)

1.3 课程设计的技术指标 (3)

（1） 2 各部分电路设计 (3)

2.1正弦波波发生器的电路和工作原理 (3)

2.2 方波发生电路的工作原理 (4)

2.3矩形波的工作原理 (5)

2.4三角波发生器的工作原理 (6)

2.5方波---三角波转换电路的工作原理 (8)

2.6三角波---正弦波转换电路的工作原理 (12)

2.7电路的参数选择及计算 (13)

2.8 总电路图 (14)

3 电路仿真调试 (16)

3.1 方波---三角波发生电路的仿真 (16)

3.2 三角波---正弦波转换电路的仿真 (17)

3.3 方波---三角波发生电路调试 (18)

3.4 三角波---正弦波转换电路调试 (19)

3.5 矩型波的调试 (20)

5 实验总结及感想及参考文献 (21)

一、概述

1.1课程设计的目的

1.进一步掌握模拟电子技术的理论知识，培养工程设计能力和综合分析问

题、解决问题的能力。

2.基本掌握常用电子电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能

力。

3.学会运用Multisim11仿真软件对所作出的理论设计进行仿真测试，并能

进一步完善设计。

1.2任务和要求

本次课程设计的任务是在教师的指导下，学习Multisim仿真软件的使用方法，分析和设计完成3个项目的电路设计与仿真。完成该次课程设计后，学生应达到以下要求：

1、巩固和加深对《电子技术2》课程知识的理解；

2、会根据课题需要选学参考书籍、查阅手册和文献资料；

3、掌握仿真软件Multisim的使用方法；

4、掌握简单模拟电路的设计、仿真方法；

5、按课程设计任务书的要求撰写课程设计报告，课程设计报告能正确反应设计和仿真结果。

1.3 主要技术指标

●要求所设计的函数信号发生器能产生方波、三角波、正弦波；

●要求该函数信号发生器能够实现频率可调；

●函数发生器以集成运放及分立元件为核心进行设计。

二、各部分电路设计

2.1正弦波发生电路

标准的正弦波大多由正弦波震荡电路产生。正弦波震荡电路是在没有外加输入信号的情况下，依靠电路自激震荡而产生正弦波的电路。正弦波震荡电路必须由放大电路、选频网络、正反馈网络、稳幅环节四个部分组成。正弦波震荡电路主要分为 RC 正弦波震荡电路、LC 正弦波震荡电路、石英晶体正弦波震荡电路三种，综合考虑各种方案，最后选定 RC 桥式正弦波震荡电路为本次设计的正弦波发生器

电路组成

所选用的实用 RC 桥式震荡电路图如图 4.1.1 所示：

文式电桥振荡器：f01/ 2RC。正反馈电路：RC 串并选频网络决定RC 振荡器的振荡频率f0。负反馈电路： R7和R1决定起振条件，调节波形与稳幅控制。R3并联D1、D 2，正向非线性电阻起振时，电阻大负反馈小；振荡幅值大时，电阻小负反馈大，整形限幅。图中二极管 C1、C2用以改善输出电压波形，稳定输出幅度。起振时，由U0很小， C1、C2 接近于开路，R3 、C1、C2并联电路的等效电阻近似等于R 3，此时Au1 (R3R7)/R13,电路产生振荡。随着U 0的增大，C1、C2导通，R3、C1、C2并联电路的等效电阻减小，Au随之下降，使Au3，U0幅度趋于稳定。R7可用来调节输出电压的波形和幅度。为了保证起振，由R3 R72R1，可得R7的值必须满足R72R1R3。也就是说，R7过小，电路有可能停振。调节R7 使 R7 略大于2R1R3,起振后的振荡幅度较小，但输出波形比较好。调节 R7使R7 增大，输出电压的幅度增大，但输出电压波形失真也增大，当 R7增大到 R72R1时，使得无论二极管C1、C2是否导通，电路均满足Au3, C1、C2失去了自动稳压作用，此时振荡将会产生严重的限幅失真，所以为了使输出电压波形不产生严重的失真，要求R7值必须小于2R1。由此可见，为了使电路容易起振，又不产生严重的波形失真，应调节R7 满足：2R1R7 2R1 R3.

2.2方波发生电路的工作原理

因为方波电压只有两种状态，不是高电平，就是低电平，所以电压比较器是它的重要组成部分；因为产生振荡，就是要求输出的两种状态自动地

相互转换，所以电路中必须引入反馈；因为输出状态应按一定的时间间隔交替变换，即产生周期性变化，所以电路中要有延迟环节来确定每种状态维持的时间。

电路组成

方波发生电路组成如图 3.2.1-1 所示,其电压传输特性如图 4.2.1所示

电路分析

图 4.2.1（a）滞回比较器的输出电压uoUT阀值电压U T (R1/R 1R 2) •Uz，因而电压传输特性如图 4.2.1（b）所示。设某一时刻输出电压为 u 0UZ，则同相输入端电位upUT。u0通过R3 对电容 C正向充电。反相输入端电位u N 随时间 t 增长而逐渐升高，当 t 趋近于无穷时， Nu趋于UZ ；但是，一旦 u NUT 再稍增大， ou 就从U Z 跃变为UZ，与此同时up从UT跃变为UT。随后 u o 又通过 R3对电容C反向充电，或者说放电。输入端电位 u N 随时间t 增长而逐渐降低，当 t 趋近于无穷时，u N 趋于U Z ；但是，一旦uNU T ，再稍减小，uo就从UZ跃变为U Z ，于此同时 u p 从U T 跃变为U T ，电容又开始正向充电。上述过程周而复始，电路产生离自激震荡，形成我们所需要的方波。

2.3.矩形波