课程设计报告。
课程名称模拟电子技术
设计题目方波、三角波、正弦波信号发生器设计。
系部名称机械电子工程系
专业班级电子信息工程2013级
姓名。学号。
成绩。指导教师。
2023年12月。
目录。1.设计目的、任务、要求与技术指标。
1.1课程设计目的2
1.2设计任务2
1.3设计的技术指标要求2
2.方案比较与论证。
2.1方案一2
2.2方案二3
3系统组成及工作原理
3.1 rc桥式正弦波振荡产生正弦波电路3
3.2 滞回比较器产生方波4
3.3 积分电路将方波转换为三角波6
4.系统总电路图7
5.总结76.元件清单8
附录1：正弦波**结果10
附录2：方波**电路11
附录3：三角波**电路12
附录4：《模拟电子技术》课程设计任务书（二13
方波、三角波、正弦波信号发生器设计。
作者： 同组：
1课程设计目的、任务、要求与技术指标。
1.1 课程设计目的。
通过本次课程设计所要达到的目的是：提高学生在模拟集成电路应用方面的技能，树立严谨的科学作风，培养学生综合运用理论知识解决实际问题的能力。学生通过电路设计初步掌握工程设计方法，逐步熟悉开展科学实践的程序和方法，为后续课程的学习和今后从事的实际工作打下必要的基础。
1.2设计任务。
（1）设计一个方波、三角波、正弦波函数发生器；
（2）能同时输出一定频率一定幅度的三种波形：正弦波、方波和三角波；
（3）用±5v电源供电；
（4）运用模拟电子技术的理论、技术和器件。
1.3设计的技术指标要求。
（1）输出波形：正弦波、方波、三角波；
（2）频率范围：在1 hz～20000 hz范围内可调；
（3）幅度范围：在0～1.0 vpp范围内可调；
（4）比较器用lm339，运算放大器用lm324，双向稳压管用两个稳压管代替。
2.方案比较与论证。
2.1方案一。
首先用一个rc振荡电路产生正弦波，然后在用一个滞回电压比较器产生方波，最后在方波基础上利用积分电路产生三角波。
2.2方案二。
用一个rc振荡电路产生正弦波，然后用方波发生器产生方波，最后在方波基础上利用积分电路产生三角波。
终上所述，方案一独立元件少，所用元件少，并能达到设计要求，故选第一种方案。
3.系统组成及工作原理。
3.1rc桥式正弦波振荡产生正弦波电路。
rc桥式正弦波振荡电路的特征是以集成运放为中心，以rc串并联网络为选频网络和正反馈网络。
图3.1.1rc桥式正弦波振荡电路图。
电路的起振条件：rf≧2r1振荡频率：f=1/2πrc
可通过调整r和c的数值来改变振荡频率，要想提高振荡频率，则要减小r和c或减少两者之一。
依设计要求频率要达到1hz-20000hz，故要分波段，用rc串并联选频网络分波段，计算如下：
因为f=1/(2πrc)，取r=100ω，rw=500kω
当f=1hz,c=1/（2πr）=1/(2*3.14*(500000+1000))=0.319*10^-6f
因为ｆmin≤1hz,所以c≥0.319*10^-6f,故取c=0.33uf
同理可得f=20000hz,r=100ω，rw=500kω
c=1/(2πfrmin)=1/(2*3.14*100*20000)=0.0796*10^-6f
因为fmax≥20000hz,故取c=0.075uf
图3.1.2rc桥式正弦波振荡产生正弦波电路。
幅值0～1v,因为u=5v,所以用电阻分压，所以上图0≤r8/(r8+r7)≤1/10.故实现0～1v的改变。
3.2滞回比较器产生方波。
图3.2.1（a)滞回比较器（b）滞回比较器电压传输特性。
该电路的作用是将正弦信号转变成方波信号，其传输特性曲线如图3.2.2（b）所示。
电压比较器输出电压：uo=±uzup=±r1/(r1+r2)uz令un=up求出的ui就是阀值电压，因此得出±ut=±r1/(r1+r2)uz假设ui<-ut，则un小于up，因而uo＝+uz，up=+ut。只有当输人电压ui增大到+ut，再增大一个无穷小量时，输出电压uo才会从高电平+uz跃变为-uz。
同理，假设ui>+ut，那么un大于up，因而uo＝-uz，up＝-ut。只有当输人电压ui减小到-ut，再减小一个无穷小量时，输出电压uo才会从低电平-uz跃变为高电平+uz。因此，图（a）所示电路的电压传输特性如图（b）所示。
从电压传输特性上可以看出，当-ut＜ui＜+ut时，uo可能是-uz，也可能是+uz。这取决于ui是从小于-ut，还是从大于+ut变化而来的，即曲线具有方向性，如图（b)所示。
实际上，由于集成运放的开环差模增益不是无穷大，只有当它的差模输人电压足够大时，输出电压uo才为±uz。ui在从+ut变为-ut或从-ut变为+ut的过程中，随着ui的变化，将经过线性区，并需要一定的时间。滞回比较器中引人了正反馈，加快了uo的转换速度。
例如，当uo＝+uz、up=+ut时，只要ui略大于+ut足以引起uo的下降，即会产生如下的正反馈过程：uo的下降导致up下降，而up的下降又使得uo进一步下降，反馈的结果使uo迅速变为－ut，从而获得较为理想的电压传输特性。
图3.2.2滞回比较器产生方波电路。
幅值0～1v,因为u=5v,所以用电阻分压，所以上图0≤r8/(r8+r7)≤1/10.故实现0～1v的改变。
3.3积分电路将方波转换为三角波
图3.3.1积分电路。
方波通过积分电路，产生三角波。积分电路是一种运用较为广泛的模拟信号运算电路，它是组成各种模拟电子电路的重要基本单元，它不仅可以实现对微分方程的模拟，同时在控制和测量方波-三角波发生电路波形图系统中，积分电路也有着广泛运用，利用其充放电过程可以实现延时，定时以及各种波形的产生。积分电路还可用于延时和定时。
在三角波发生电路图中，将方波电压作为积分运算电路的输入，在积分运算电路的输出就得到三角波电压。 通过同向输入端输入作为一个滞回比较器，输出产生方波，滞回比较器的幅值大小为稳压二极管稳压电压，方波经过一个积分电路产生三角波。
4.系统总电路图。
图4.1总设计电路（方波、三角波、正弦波信号发生器）
rc振荡电路产生正弦波，rc串并联网络进行调频，f=1/2πrc，r=100ω，rw=500kω，c=0.33uf和0.075uf分波段使频率1-20000hz可调，因为u=5v,所以用电阻分压，所以上图0≤r8/(r8+r7)≤1/10.
故实现0～1v的改变。正弦波通过滞回比较器产生方波，当输人电压ui增大到+ut，再增大一个无穷小量时，输出电压uo才会从高电平+uz跃变为-uz，ui>+ut，那么un大于up，因而uo＝-uz，up＝-ut。只有当输人电压ui减小到-ut，再减小一个无穷小量时，输出电压uo才会从低电平-uz跃变为高电平+uz，从而产生方波，u=5v,所以用电阻分压，故实现0～1v的改变。
方波经过积分电路产生三角波，用电阻分压，故实现0～1v的改变。从而使总电路图达到1-20000hz可调，幅值0-1v可调。
5.总结。在前期multisim**时，遇到了很多问题，首先是对集成短路不熟悉，一些脚的用法和功能都不清楚，通过在书本上和网上的查找，还有就是与老师的沟通，了解了一些元件的用法，通过不断的改进和完善，最终将正弦的产生出来了。
当正弦波**出来了，后续的工作就容易很多，经过同学的引导，我通过电压比较电路选择了合适的电压比较器，然后产生了我所需要的正弦波，最后就是一个简单的积分电路了，通过积分电路很容易就得到了三角波，但是在后期的调试过程中，为了能达到三角波的幅值，自己也查询了不少资料，并且在将**结果给老师看的时候，老师还告知我们在积分环节的时候最好选择较小的电容，但是最终我还是没能找到合适的电容代替它。
6.元件清单。
参考文献。1]童诗白。《模拟电子技术基础》(第四版).高等教育出版社。 2006
4] lm-a型系列模拟电路试验箱实验指导书。
模电课程设计 信号发生器
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