波形发生器----课程设计报告.doc

可编辑版 Word完美格式 课程设计报告书 波形发生器 学 院 电子与信息学院 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 课程编号 课程学分 1 起始日期 2017 波形发生器 选题背景 波形发生器是一种常用的信号源，广泛地应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域。函数信号发生器是一种能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路。函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。通过对函数波形发生器的原理以及构成分析，可设计一个能变换出三角波、正弦波、矩形波的函数波形发生器。 二、方案论证 1、设计题目要求 1.1、功能要求 1.1.1、同时三通道输出，采用正弦波、矩形波、三角波的级联结构； 1.1.2、电源由稳压电源供给； 1.2、指标要求： 1.2.1、输出电压要求正弦波Vp-p10V、矩形波Vp-p10V、三角波Vp-p4V； 1.2.2、输出波形频率范围为100Hz—2kHz； 1.2.3、通带内输出电压幅度峰峰值误差不大于5%； 1.2.4、矩形波占空比可调整，调整范围：10%～90%； 2、总体设计方案 2.1 设计思路 根据模拟电子技术基础课程，可通过RC桥式正弦波振荡电路产生正弦波，通过比较器变换成矩形波，再通过积分电路变换成三角波；或者同过滞回比较器和RC电路组成的矩形波发生电路产生矩形波，通过积分电路变换成三角波，再用滤波法变换成正弦波。 2.2 设计方案 满足上述设计功能可以实施的方案很多，现提出以下几种方案： 2．2．1方案一 ① 原理框图 图2.2.1 方案一原理框图 ② 基本原理 通过RC桥式正弦波振荡电路，产生正弦波，改变电阻R和电容C的值实现频率可调；通过单限比较器，产生矩形波，接入参考电压，通过改变与参考电压串联电阻的阻值，实现占空比可调；通过积分电路，产生三角波。 2．2．2方案二 ① 原理框图 图2.2.2 方案二原理框图 ② 基本原理 通过矩形波发生电路产生矩形波，改变阻值和电容实现频率可调，利用二极管的单向导电性可以引导电流流经不同的通路，改变电位器阻值实现占空比可调；通过积分电路产生三角波；通过低通滤波器产生正弦波。 2.3 方案论证与比较 方案一中的RC桥式正弦波振荡电路，因为两个电位器阻值须相等才能实现减少失真，所以改变频率时，两个电位器的改变量必须相等，增加了调节的难度；方案二的滤波法要求三角波为固定频率或者频率变化范围很小，而题目要求频率范围为100Hz—2kHz，不符合要求；而若用折线法需要大量电阻与二极管，成本较高；综上所述，方案一在成本与指标实现上更具优势，所以采用方案一。 三、 单元电路设计 3．1 、RC桥式正弦波振荡电路 3．1．1、 RC桥式正弦波振荡电路及其工作原理或功能说明 图3.1.1 RC桥式正弦波振荡电路 倘若存在频率，是电路产生的附加相移为±π，而且，则电路将产生自激振荡。当 趋近于3时， 趋近于无穷大，表明电路即使在无输入的情况下，也会有频率为的输出电压，即电路产生了自激振荡。因为电路仅对频率的信号放大，而对其他频率的信号迅速衰减为零，所以输出频率为的正弦波。 3．1．2 、RC桥式正弦波振荡电路元件的选取与计算 3.1.2.1、确定R、C的值 由于要求频率范围为100Hz—2kHz，选取1kHz为中心频率。 由于 ①② 得到 ① ② 为了使选频网络的选频特性尽量不受集成运算放大器的输入电阻Ri和输出电阻Ro的影响，应使R满足下列关系式：RiRRo，一般Ri约为几百千欧以上，Ro仅为几百欧以上。故确定R=16KΩ，则C=10nF。 3.1.2.1、确定R1、R3 RC选频网络对于中心频率的放大倍数为 ，而回路起振条件为。故放大电路的电压放大倍数 ，即 ，取 。而其中， 为二极管的正向动态电阻。 为了减小输入失调电流和漂移的影响，电路应该满足直流平衡条件，即： 综上所述： ③ 由 ③ ④ ④ ⑤ ⑤ r d≈5