《电子技术》课程设计报告函数信号发生器.doc

《电子技术》课程设计报告 题 目 函数信号发生器 学院（部） 电子与控制工程学院 专 业 建筑设施智能技术 班 级 学生姓名 学 号 指导教师（签字） 函数信号发生器 摘要 这一学期学习了模电和数电，为进一步掌握模电的基本理论及实验调试技术，本小组课程设计选取的课题是：函数信号发生器，主要说明采用运算放大器与独立的模拟器件共同组成的正弦波—方波—三角波函数发生器的设计方法与调试。函数信号发生器与正弦波信号发生器相比具有体积小、功耗少、价格低等优点, 最主要的是函数信号发生器的输出波形较为灵活, 有三种波形（方波、三角波和正弦波）可供选择，在生产实践，电路实验，设备检测和科技领域中有着广泛的应用。 根据本次电子课程设计的要求，我们从图书馆收集，借阅了大量相关书籍，从网上下载了诸多相关资料，利用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—正弦波函数发生器进行波形设计，并对核心元件参数选择作了经验分析和调整。安装并学习使用了电路设计中所常使用的Multisim仿真软件。 函数信号发生器的设计主要内容包括信号产生电路，频率显示电路和电压幅值显示电路三大部分。其中信号产生电路主要由康博负责，频率显示电路和电压幅值显示电路主要由王鑫、熊秀凤负责。信号发生器产生的三种信号经过适当的整形变为脉冲，输入频率显示电路，从而达到了数字显示频率的要求。 关键词 函数信号发生器、方波信号、比较器、积分器、555芯片、3 ?位A/D 转换器、MC1413 七路达林顿驱动器阵列显示器、电路仿真 技术要求 1. 信号频率范围1HZ～100kHZ； 2. 输出波形应有： 方波、三角形、正弦波； 3. 输出信号幅值范围0～10V； 4. 具有数字显示输出信号频率和电压幅值功能。 一、系统综述 1、系统设计思路 由设计要求知道，该系统应主要包括信号产生电路，频率显示电路和电压幅值显示电路三大部分。信号产生电路产生的信号，经过适当的整形，作为频率显示电路的输入，从而达到了数字显示频率的要求；产生的信号经过幅频显示部分（峰值检测电路和数模转换），便实现了幅值数字显示。 2、 总体方案的可行性分析论证 方案一∶采用传统的直接频率合成器。首先产生方波—三角波，再将三角波变成正弦波，这种方案能实现快速频率变换，具有低相位噪声，波形质量好，幅度和频率稳定等优点；方案框图如下： 方案二：采用ICL8038芯片制作函数信号发生器，ICL8038可同时产生正弦波、方波和三角波。这种方案需要较少元件且达到较高频率。方案框图如下： 方案三：采用锁相环式频率合成器。利用锁相环，将压控振荡器（VCO）的输出频率锁定在所需要频率上。这种频率合成器具有很好的窄带跟踪特性，可以很好地选择所需要频率信号，抑制杂散分量，并且避免了量的滤波器，有利于集成化和小型化。但由于锁相环本身是一个惰性环节，锁定时间较长，故频率转换时间较长。而且，由模拟方法合成的正弦波的参数，如幅度、频率 相信都很难控制。 综上所述，为加深对函数信号发生器的理解，进一步掌握电路的基本理论和调试技术，故采用方案一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。 3、总体工作过程 首先由反相输入的滞回比较器和RC电路组成方波发生电路，然后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。频率计部分由时基电路、计数显示电路等构成，整形好的三角波或正弦波脉冲输入该电路，与时基电路产生的闸门信号对比送入计数器，最后由数码管可显示被测脉冲的频率。产生的3种波经过一个可调幅电路，由于波形不断变化，不能直接测出其幅值，得通过峰值检测电路测出峰值（稳定的信号幅值保持不变），然后经过数字电压表（由A/D转换芯片MC14433和数码管等组成），可以数字显示幅值。 二、单元电路设计 1 信号产生电路 1.1 函数发生器的总方案 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，也可以采用集成电路。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