模电课程设计报告由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“模电课程设计报告书”。
函数信号发生器的设计与制作
张佳勇 欧美学院 机电科学与工程系电气工程及其自动化1001
摘要：
模拟电子电路中，常常需要何种波形信号，如正弦波、矩形波、三角波等，作为测试信号或控制信号等。为了采集的信号能够用于测量、控制、驱动负载或送入计算机，常常需要将信号进行变换，如将电压变换成电流、将电流变换成电压、将电压变换成频率与之成正比的脉冲。而我要做的就是设计一个能够同时产生正弦波、矩形波、三角波的这样一个电路。
矩形波电压只有两种状态，不是高电平就是低电平，所以电压比较器是他的重要组成部分，因为产生震荡，就是要求输出状态应该按一定的时间间隔交替变化，所以电路中要有延迟环节来确定每种状态维持时间。我选用LM358这样一种比较器。
在产生矩形波的电路后面接一个三角波发生器，矩形波输入的前提条件下经过积分获得三角波。
在三角波为固定频率过频率变化很小的情况下，采用低通滤波的方法将三角波变换为正弦波。关键词：
矩形波 三角波 正弦波 比较器 积分放大电路 低通滤波器 差分放大器
一、设计任务及要求
1.任务
设计一台函数信号发生器，能够发出方波信号、三角波信号和正弦波信号；
2.要求
输出波形的频率范围是10HZ~100HZ 100HZ~1KHZ 1KHZ~10KHZ，且连续可调； 方波幅值是10V，失真较小； 三角波峰值30V； 正弦波幅值为10V； 各种波形幅值均连续可调；
二、方案设计与论证
方案一
应用运算放大器做出的比较器电路产生方波，方波通过积分电路产生三角波，再由三角波通过低通滤波电路产生正弦波。方案二
由比较器和积分器组成方波——三角波产生电路，比较器输出的方波经积分器得到三角波（三角波的频率可通过电容的大小进行更改），三角波到正弦波的变换电路主要由差分放大器来完成。差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强等优点。特别是作为直流放大器时，可以有效地抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性。
三、单元电路设计与参数计算
1.方案一
没有接通时，=0V，滞回比较器=+同时=+跳变到-当=-给C冲电，使。时，=
·（-），同时C使
降低，在在﹥之前=-不，则集成运放同相输入端=﹥之前，=+
不变；当
·，﹥时，由0上升，在变，当方波部分 时，跳变到+。
方波的波幅由稳压二极管的参数决定，方波的周期取决于充放电回路RC的数值。若R或C其中一个增大，周期T也会增大。≈≈T=T=（三角波部分
在方波发生电路中，当阈值电压数值较小时，可将电容两端的电压看成是近似三角波。所以只要将方波电压作为积分运算电路的输入，在其输出就得到三角波电压。当方波发生电路的输出电压线性下降：而当
=+
=-时，积分运算电路的输出电压
将C C ≈()C)
时，将线性上升。
不是+
就是-，所以输出电压的表达式为
积分电路的输入电压式中
()为初态时正好从-2
跃变为+，则式子变为
积分电路反响积分，随时间的增长线性下降，一旦=从+跃变为-，式子变为，再稍减小，将
()为产生跃变时的输出电压。积分电路正向积分，再稍加增大，将从-跃变为+
随时间的增长线性，回到初态，积分增大，一旦电路又开始反向积分。电路重复上述过程。因此产生震荡。由以上分析可知，是三角波，幅值为±；
是方波，幅值为±，由于积分电路引入了深度电压负反馈，所以在负载电阻相当大的变化范围里，三角波电压几乎不变。设正向积分起始值为-，中了值为+，积分时间为二分之一周期，则有
震荡频率为f=调节电路中的，可以改变震荡频率和三角波的幅值。
在三角波电压为固定频率或频变化很小的情况下，可以考虑低通滤波的方法将三角波变换为正弦波，输入电压的频率等于输出电压的频率。
将三角波按傅里叶级数展开
其中方案二
方波电路的工作原理
从一般原理来分析，可以在滞回比较器电路的基础上，靠正反馈和RC充放电回路组成矩形波发生电路。由于滞回比较器的输出只有两种可能的状态：高电平 是三角波的幅值 或低电平。两种不同的输出电平使RC电路进行充电或放电，于是电容上的电压升高或降低，而电容的电压有作为滞回比较器的输入电压，控制其输出端状态发生跳变，从而使RC电路有充电过程变成放电过程或相反。如此循环往复，周而复始，最后在滞回比较器的输出端即可得到一个高低电平变化周期性交替的方波信号。
设Uo1=+Uz,则
U+ = R2（+Uz）/（R2+R3+Rp1）+（R3+Rw1）Uia/（R2+R3+ Rp1）=0
(1)将上式整理，得比较器翻转的下门限单位Uia＿为
Uia＿
=R2*Uz/（R3+ Rp1）
(2)若Uo1=-Uz，则比较器翻转的上门限电位Uia+为
Uia+=-R2（-Uz）/（R3+ Rp1）=Uia＿ = 2*R2*Uz/（R3+ Rp1）
(4)
3.方波——三角波转换原理
在产生方波信号之后，利用此波形输入到一个积分电路便可输出一个三角波。由于三角波信号是电容的充放电过程形成的指数曲线，所以线性度较差。为了能够得到线性度比较好的三角波，可以将运放和几个电阻、电容构成积分电路。运放接成积分电路形式，利用电路的自激振荡，由滞回比较电路输出的方波信号，经过积分电路后产生三角波信号，输出。运放U2与R4、RP2、C4及R5组成反相积分器，其输入信号为方波Uo1，则积分器的输出Uo2为
Uo2=-∫Uo1*dt/（R4+Rp2）C4
当Uo1=+Uz时，Uo2=-（+Uz）t/（R4+Rp2）C4 =-Uz*t/（R4+ Rp2）C4
当Uo1=-Uz时，Uo2=-（-Uz）t/（R4+ Rp2）C4 =Uz*t/（R4+ Rp2）C4 方波－三角波的频率为：
f=(R3+R)/4R2(Rp14Rp2)C
其中
R2/（R3+Rp1）≥1/3 取R2=10KΩ ,则R3Rp1=30 KΩ 取R3=20 KΩ，则Rp1=20 KΩ 由于f=(R3+Rp1)/4R2(R4Rp2)C
故R4Rp2=3/4fc 取R4=5.1KΩ,Rp2=100 KΩ 当10 Hz≤ƒ≤100 Hz, 取C=1μF;当100 Hz≤ƒ≤1KHz, 取C=0.1μF;当1KHz≤ƒ≤10KHz, 取C=0.01μF.三角波——正弦波转换电路的工作原理
本设计方案中主要采用有差分放大器来完成。差分放大器为输入阻抗高，抗干扰能力强，可以有效的抑制零点漂移，利用差分放大电路传输特性曲线的非线形，将三角波型号转化为正弦波信号，传输特性曲线越对称，线形区越好，三角波的幅值U应正好是晶体管饱和区和截止区。运放U2与R4、RP2、C4及R5组成反相积分器，其输入信号为方波Uo1，则积分器的输出Uo2为Uo2=-∫Uo1*dt/（R4+Rp2）C4 途中RP3调节三角波的幅度，RP4调节差分放大电路的对称性，其并联RE1用来减小差分放大电路的线形区，电容C5、C6、C7为隔直电容。由于输出频率较低，所以其容量一般较大。C8为滤波电容，以消除谐波分量，改善输出波形，差分放大器的静态工作点可通过观测传输型曲线，调整RP4和R6确定。
四、总原理图及元器件清单 原理图
1、方案一
2、方案二 原件清单
原件序号123456789原件名称双踪示波器运算放大器二极管稳压二极管电阻滑动变阻器电容开关电源主要参数XSCLM324AJ1N9141N4740A1K,25K,50K,500K5OK,100K30nF,10nF,430nF5V数量334273313备注
五、性能测试与分析 1.方波
方案一
R5=50KΩ，50%
R5=50kΩ 15%
方案二 RP1=50K 50% 闭合S1
闭合S2
闭合S3 2.三角波： 方案一
R5=50K 50%
R5=50K 15% 方案二： RP1=50K 50% 闭合S1
闭合S2
闭合S3
3.正弦波： 方案一
R5=50K 50% R5=50K 15%
方案二
RP1=50K 50% 闭合S1
闭合S2
闭合S3
六、心得体会
由于此次是第一次课程设计，所以心情无比的亢奋，对于仿真成功后有着很强烈的满足感。动手能力也是可到了很高的提高。从中我发现自己并不能很好的熟练去使用我所学到的模电知识。此次通过理论与实践的结合，我从中更加理解的知识的深刻含义。
作为一个大三的学生，我认为此次的课程设计是十分有必要的，也是十分有意义的。在已度过的大学实践里面，我们大多数接触的是专业课。我们在课堂上掌握的仅仅是专业课的理论知识，如何去锻炼我们的实践能力?如何把我们所学的专业基础课程理论知识运用到实践中去呢？我认为此次课程设计就是一个良好的平台。
由于电路比较简单，并且只是仿真，并不是真正的生产，所以我们基本上能有章可循，完成起来并不困难。吧过去熟悉的定型分析、定量计算，元器件选择等手段结合起来，掌握工程设计的步骤和方法，了解科学实验的程序和实施方法。这对今后从事技术工作无疑是个启蒙训练。通过这种综合训练，我们可以掌握电路设计的基本方法，提高动手组织实验的基本技能，培养分析解决电路问题的实际能力，为以后的实际工作大家基础。
七、参考文献
【1】 康华光等，《模拟电子技术基础》（第五版），高等教育出版社，2006；
【2】 邱关源，《电路》（第5版），高等教育出版社，2006；
【3】 彭介华主编：《电子技术课程设计指导》，高等教育出版社，2005年出版；
【4】 陈大钦主编：《电子技术基础实验－电子电路实验、设计、仿真》，高等教育出版社，2002年出版；
【5】 毕满清主编：《电子技术实验与课程设计》，机械工业出版社，2005年出版。
校训：守信求实好学力行模电课程设计报告指导老师：班级:学号：姓名：校训：守信求实好学力行多种波形发生器一设计目的1.进一步加深理解波形电路的工作原理； 2.熟悉多种波形发生器的工......
合肥學院模拟电子电子技术课程设计报告书系部名称： 班级：学号： 1305061036姓名：指导教师：2013年 12月27 日合肥學院目录1．课程设计的内容...........................................
通信原理课程设计报告(空一行)(空一行)第章(3号黑体居中)(空一行)1.1□□□□□□□（4号黑体左起顶格）1.1.1□□□□□□□□□□□□（小4号黑体左起顶格）□□□□□□□□□□......
模拟电子课程设计目录1 课程设计的目的与作用······················································1 2 设计任......
门铃对讲系统课题名称：门铃对讲设计姓名： 何伟伟 专业： 电子信息科学与技术 班级： 2008-1 学号： 0801050107指导教师：王桂海 信息科学与工程学院电子信息系2010年07 月05 日门铃......
