电子技术综合课程设计-简易信号发生器、频率计.doc

电子技术综合 题 目：简易信号发生器、频率计 院 系：电子信息学院 指导教师： 班 级： 学 号： 学生姓名： 2013年1月15日 中 原 工 学 院 电子技术综合任务书 姓名 学号 学院 电子信息学院 班级 题 目 简易信号发生器和频率计 设计任务 设计一个的正弦波、方波和三角波发生器： (1) 频率可调范围：2Hz—20KHz，分为4档： 2—20Hz；20—200Hz；200—2KHz；2K—20KHz； (2) 幅度可调范围：0—5V； (3) 可调偏置。 2.设计一个简易数字频率计： (1) 可测量信号频率范围：1—100 KHz，显示单位为Hz； (2) 输入电压幅度VPP：100mV—10V； (3) 输入信号波形：任意周期信号； (4)显示方式: 6位十进制数显示。 时间进度 总体时间为1周； 星期五下午：讲解； 星期六：理解电路原理； 星期日中午：发放元器件和工具，设计电路和连线； 星期一下午：验收电路； 星期五之前：上交课程设计报告； 主要 参考文献 康华光：电子技术基础 数字部分(第五版)，高等教育出版社 康华光：电子技术基础 模拟部分(第五版)，高等教育出版社 引 言 信号发生器是一种用于在科研和生产中产生基本波形（如正弦波、方波、三角波）的波形产生器，信号发生器用来产生频率为2Hz～20kHz的除具有电压输出外，还有功率输出 2、设计步骤和方法 2.1 设计目的 1、掌握正弦波、方波及三角波信号发生器的设计、组装与调试方法； 2、掌握数字频率计的设计与调试方法； 3、加强学生的动手、思考和解决问题的能力； 4、掌握电路设计的一般方法。 2.2 设计任务及技术指标 1、设计一个的正弦波、方波和三角波发生器： (1) 频率可调范围：2Hz—20KHz，分为4档： 2—20Hz；20—200Hz；200Hz—2KHz；2K—20KHz； (2) 幅度可调范围：0—5V； (3) 可调偏置。 2、设计一个简易数字频率计： (1) 测量频率范围：1Hz~100 KHz，显示单位为Hz； (2) 输入电压幅度：VPP：100mV～ 10V； (3) 输入信号波形：任意周期信号； (4) 显示方式： 6位十进制数显示。 2.3 设计设计步骤 1、原理了解，清楚设计内容。 2、原理图绘制，一组一张。 3、安装实际电路。 4、调试，功能实现。 5、指导老师验收及答辩。 6、完成设计报告。 2.4 设计方案 本次电子技术课程设计分为两大部分，即电子技术基础模拟部分和数字部分。通过两部分知识的综合，设计出一个简易信号发生器和简易频率计。 1、信号发生器 设计方案可先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变成方波，再由积分电路将方波变为三角波；也可先产生三角波—方波，再将方波变为正弦波，如下框图所示： 图1 信号发生器的组成框图 2、简易频率计 数字频率计测试的是外部输入信号，被测信号送入电路进行处理、测量，最终在数码管上现实出来。它的整体结构框图如下： 图2 测量频率的原理图 图3 测量周期的原理图 3、设计内容及原理 3.1 信号发生器设计原理 这一部分是电子技术模拟部分知识的利用，它是通过利用各种器件（如运算放大器、电阻、电容等）构成一个可以产生正弦波、方波、以及三角波的信号发生器。其中正弦波是其它各种波形产生的基础，只有产生了正确的正弦波，其它波形才有形成的条件需要认真谨慎的设计和检查。下图为信号发生器的框图结构： 3.1.1 产生自激振荡的原理 只有正反馈才能产生自激震荡，如果，则去掉仍有信号输出，反馈信号代替了放大电路的输入信号，即如图3-3所示： 振荡平衡条件 由于输入信号为零，所以 便有 ， 在上式中，设, 则 即： …………………………………振幅平衡条件 …）……………………相位平衡条件 相位平衡条件意味着振荡电路必须是正反馈； 振幅平衡条件可以通过调整放大电路的放大倍数达到。 一个振荡器只有同时满足这两个平衡条件，才能振荡。 3.1.2 正弦波发生电路 由正弦波振荡电路产生正弦波，通过电容和电位器调节频率，由4个电容进行换档，分别控制4个量程，量程确定后通过电位器进行频率的微调。 RC振荡电路 用RC 电路构成选频网络的振荡电路即所谓的 RC振荡电路，可选用的 RC 选频网络有多种，这里用文氏桥选频电路，其电路图如图3-4所示: 幅频特性和相频特性曲线如图3-5所示 用运放组成的RC文氏选频电路振荡器，电路图如图3-6所示： 因为,只有在处,才满足相位条件,则,输出