简易函数信号发生器设计报告.doc

漳州师范学院 《模拟电子技术》课程设计 设计题目：简易函数型号发生器的设计 姓 名： 学 号 系 别：物理与电子信息工程系 专 业：电气工程及其自动化 年 级： 指导教师： 2012年5月9日 目录 摘要 一 系统设计 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 4 设计任务 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 4 设计要求 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 4 二 方案选择与比较 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 5 三 电路设计原理 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 7 系统原理 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄　　7 方波--三角波发生电路 ┄┄┄┄┄┄┄　　8 正弦波发生电路 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄　　　9 Multisim软件仿真 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄　　11 四 PCB布板 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄　14 五 实物安装与调试 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄　　15 实物图 　┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄　　15 测试的波形 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄　　16 实验结果分析及与仿真对比┄┄┄┄┄┄　　19 六 设计总结 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄　20 七 原件清单 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄　21 摘要 本方案采用LM324集成运放芯片，外加电阻、电容等元器件调整、滤波，构成简易函数信号发生器。LM324集成运放放大器芯片中四个独立的运算放大器可分别构成滞回比较器、积分器和二阶有源低通滤波器电路。通过滞回比较器产生方波，再由积分器将方波变换为三角波然后通过二阶有源低通滤波器电路将三角波转换为正弦波。这样就可以构成一个简易的函数信号发生器。 关键词：LM324；滞回比较器；积分运算器；二阶有源低通滤波电路 一 系统设计 1 设计任务 利用集成运算放大器LM324设计一个简易函数信号发生器，要求能产生正弦波、方波和三角波三种波形。 2 设计要求 采用双电源供电形式：电源Vcc=+12V、VEE=-12V；要求在2KW输出信号满足： （1）正弦波：Vpp≥10V；方波：Vpp≤14V；三角波：Vpp≤8V ； （2）频率范围：200Hz～3KHz范围内连续可调； （3）波形无明显失真。 二 方案选择与比较 1方案1： 采用LM324集成运放芯片，外加电阻、电容等元器件调整、滤波，构成简易波形发生器。LM324是一种集成运算放大器芯片，它的内部有四个独立的运算放大器。根据所学的知识，运算放大器可以构成滞回比较器、积分器和二阶有源低通滤波器电路，可以分别产生方波、三角波和正弦波。依靠这些电路的组合，就可以制作成简易波形发生器电路。该电路具有效率高、体积小、重量轻，输出稳定等特点。而且LM324集成运放芯片价格低廉，又很容易买到，可以降低电路的制作成本。 系统框图 2方案2 主要是应用集成运放LM324，其芯片的内部结构是由4个集成运放所组成的,通过RC文氏电桥可产生正弦波，其特点是振幅和频率稳定且方便调节能够产生频率很低的正弦信号；然后通过过零比较器能调出方波,并再次通过RC积分电路就可以产生三角波，三种信号频率相同。此电路具有良好的正弦波和方波信号，但经过积分器电路产生的同步三角波信号，存在难度。原因是积分器电路的积分时间常数是不变的，而随着方波信号频率的改变，积分电路输出的三角波幅度同时改变。 系统框图 3方案3 也是利用LM324集成运放芯片，外加电阻、电容等元器件调整、滤波，构成简易波形发生器。产生方波和三角波的过程与方案2相同而正弦波则是通过折现法实现三角波到正弦波的转换。此方案优点是不受输入电压频率范围的限制，便于集成化，但是反馈网络中电阻的匹配比较困难。而且器件多、电路结构复杂从而造成PCB排版难度加大。 由于方案2经过积分器电路产生的同步三角波信号，存在难度，方案3的器件多、电路结构复杂从而造成PCB排版难度加大。而方案1的电路具有效率高、体积小、重量轻，输出稳定等特点。所以最终我选择方案1。 三 电路设计原理 1系统原理 系统采用±12V双电源供电，主体部分由LM324集成运放芯片构成的滞回比较器、积分器和二阶有源低通滤波器电路组成。它由滞回比较器产生方波信号，方波信号经过积分器后产生三角波信号。三角波信号一路反馈回滞回比较器，作为滞回比较器的VREF ；另