函数信号发生器的设计.docx

函数信号发生器设计报告1.设计目的（1）进一步熟悉和掌握模拟电子电路的设计方法和步骤；（2）进一步理解函数信号发射器的结构、组成及原理，将理论和实践相结合。2.设计任务（1）已知条件：产生正弦波、方波和三角波，输出频率、幅值可调。（2）指标要求：输出频率300Hz--10KHz可调，输出幅值30mV-3V可调，输出阻抗小于100欧3.设计要求（1）完成全电路的理论设计；（2）参数的计算和有关器件的选择；（3）完成EDA电路搭建及仿真分析：（4）撰写设计报告一份，A3图纸一张。报告内容包括：总体方案的选择和设计，各单元电路的选择和设计，参数的计算，系统电路的仿真与分析。4.参考资料（1）高吉祥主编，电子技术基础实验与课程设计，北京：电子工业出版社，2004（2）谢云主编，现代电子技术实践课程指导，北京：机械工业出版社，2003（3）李万臣主编，模拟电子技术基础实验与课程设计，北京：电子工业出版社，2001（4）李立主编，电工学实验指导，北京：高等教育出版社，2001目录一、总体方案选择························3(一)原理介绍························3（二）方案选择·······················3二、单元电路的选择与设计····················4（一）正弦波发生电路的选择与设计·················4（二）正弦波—方波转换电路的选择与设计··················7（三）方波--三角波转换电路的选择与设计··················10（四）总电路图··························13三 电路仿真····························14（一）软件介绍···························14（二）仿真得到的正弦波的波形图················15（三）仿真得到的正弦波-方波转换电路的输入和输出波形··················16（四）仿真得到的方波--三角波转换电路的输入和输出波形 ··············17四 附录······························18五 心得体会及建议······················19六 参考文献··························20一 总体方案选择（一）原理介绍信号发生器是指产生所需参数的的电测试信号的仪器。按信号波形可以分为正弦信号、函数（波形）信号、脉冲信号和随机信号发生器等四大类。信号发生器又称为信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛应用，各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。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信号发生器用来产生频率为20Hz～200kHz的正弦信号（低频）。除具有电压输出外，有的还有功率输出。所以用途十分广泛，可用于测试或检修各种电子仪器设备中的低频放大器的频率特性、增益、通频带，也可用作高频信号发生器的外调制信号源。另外，在校准电子电压表时，它可提供交流信号电压。低频信号发生器的原理：系统包括主振级、主振输出调节电位器、电压放大器、输出衰减器、功率放大器、阻抗变换器（输出变压器）和指示电压表。（二）方案选择考虑到自己能力所及，我们决定采用先产生正弦波，再由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这一方案。具体原理如图1所示：图1制作函数信号发生器的原理构造图二 单元的选择与设计（一）正弦波发生电路的选择与设计1.方案选择 正弦波发生电路我们采用如图2所示电路：图2 正弦波发生电路的原理图 2.原理概述如图所示原理构造图，正弦波电路由放大电路、正反馈网络和选频率网络组成。RC串联臂阻抗为Z1，RC并联臂阻抗为Z2，通常要满足R1=R2，C1=C2，其频率特性分析如下：，反馈网络的反馈系数因s=jw，令w0=1/RC，则反馈系数为幅频特性表达式为当w=w0=1/RC时，幅频响应有最大值Fvmax=1/3。此时相频响应为。这样RC串并联选频网络送到运算放大器同相输入端的信号电压与输出电压同相，即，RC反馈为正反馈，满足相位平衡，可能产生振荡。调节RC的参数时可实现频率谐振，在频率谐振过程中，电路不会停止振荡，也不会使输出幅度改变。因此该选频网络决定信号发生器的输出信号频率。本次采用RC正弦波振荡器，可产生7Hz至16KHz的低频信号，满足设计要求。3.参数计算振荡频率，10Hzf010KHz,取C=1uF，则R取值为15.9至15.9K，R可取20K电位器。(但是由于实际中我们只能买到100K的电位器，故用100K的电位器取代)起振幅值条件, Rf取6k，仿真时实际取