课程设计波形发生器1Word文档格式.docx
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4.2仿真电路（9）
5电路实验结果（10）
6收获与体会（11）
7仪器仪表明细清单（12）
参考文献（13）
1设计的目的及任务
1.1课程设计的目的
1.1.1研究正弦波等振荡电路的振荡条件。
1.1.2学习波形产生、变换电路的应用及设计方法以及主要技术指标的测试方法。
1.2设计任务和要求
设计要求：
设计并仿真能产生方波、三角波及正弦波等多种波形信号输出的波形发生器。
1.2.1方案论证，确定总体电路原理方框图。
1.2.2单元电路设计，元器件选择。
1.2.3仿真调试及测量结果
1.3设计的技术指标
主要技术指标
1.3.1可实现正弦波，并且正弦波在信号频率范围20Hz～20kHz连续可调；
频率稳定度较高。
实现了方波，三角波，锯齿波，并且信号幅度可以在一定范围内连续可调
1.3.2各种输出波形幅值均连续可调，方波占空比可调
1.3.3设计完成后可以利用示波器测量出其输出频率的上限和下限，还可以进一步测出其输出电压的范围
。
2电路设计总方案及原理框图
2.1电路设计原理框图
图1
2.2电路设计方案设计
1.电路设计：
由RC桥式正弦波振荡器产生正弦波，经过滞回比较器输出的方波经过积分器积分可得到三角波，三角波又触发比较器自动翻转形成方波，然后经过同相输入迟滞比较器和充放电时间常数不等的积分器，共同组成锯齿波电压产生器电路。
3单元电路设计及元器件选择
3.1方波产生电路
根据本实验的设计电路产生振荡，通过RC电路和滞回比较器时将产生幅值约为12V的方波，因为稳压管选择1N4742A（约12V）。
电压比较电路用于比较模拟输入电压与设定参考电压的大小关系，比较的结果决定输出是高电平还是低电平。
滞回比较器主要用来将信号与零电位进行比较，以决定输出电压。
图3为一种滞回电压比较器电路，双稳压管用于输出电压限幅，R3起限流作用，R2和R1构成正反馈，运算放大器当up>
un时工作在正饱和区，而当un>
up时工作在负饱和区。
从电路结构可知，当输入电压uin小于某一负值电压时，输出电压uo=-UZ；
当输入电压uin大于某一电压时，uo=+UZ。
运算放大器在两个饱和区翻转时up=un=0，由此可确定出翻转时的输入电压。
up用uin和uo表示，有
根据翻转条件，令上式右方为零，得此时的输入电压
Uth称为阈值电压。
滞回电压比较器的直流传递特性如图4所示。
设输入电压初始值小于-Uth，此时uo=-UZ；
增大uin，当uin=Uth时，运放输出状态翻转，进入正饱和区。
如果初始时刻运放工作在正饱和区，减小uin，当uin=-Uth时，运放则开始进入负饱和区。
图2滞回电压比较器
如果给图2所示电路输入三角波电压，其幅值大于Uth，设t=0时，uo=-UZ，其输出波形如图3所示。
可见，输出为方波。
图3方波波形
3.2．三角波发生电路
给图2所示的滞回电压比较器级联一积分电路，再将积分器的输出作为比较器的输入，如图4所示。
图4方波—三角波发生电路
下面分析其振荡周期。
积分器输出电压从-Uth增加到+Uth所需的时间为振荡周期T的一半，由积分器关系式
或
注意到
，故
振荡频率则为
图5三角波发生电路的输出
3.3正弦波
在三角波电压为固定频率或频变化很小的情况下，可以考虑用低通滤波（或带通滤波）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Um是三角波的幅值。
电路如下图5.3.1
图6
3.4系统的电路总图:
图7
4、仿真及仿真结果
4.1Multisi
4.1.1仿真是通过Multisim软件进行的。
仿真电路测试过程：
是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。
它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。
4.2仿真电路测试过程：
图8
4.2.1.仿真频率为100HZ的方波和三角波的波形图:
（幅值足够）
4.2.2.仿真频率为1000HZ的方波和三角波的波形图:
4.2.3.仿真数据表
三角波U1
方波U2
100HZ峰-峰值/V
26.539
26.435
1000HZ峰-峰值/V
27.556
81.763
5.电路的实验结果：
5.1调试产生方波-三角波的电路：
5.1.1．接入电源后,用示波器进行双踪观察;
5.2.2．通过闭合开关选择合适的电容使三角波的幅值和方波的频率满足指标要求；
5.1.2观察示波器,波形稳定后记录数据。
5.2设计数据：
方波幅值
输出频率f1
输出频率f2
理论数据
12V
100HZ
1000HZ
仿真数据
12.913V
109HZ
实测数据
11.573V
103HZ
991HZ
6收获与体会：
6.1设计中的不足与误差
本设计中，器件实际测量参数跟理论参数不吻合是引起误差的最大原因。
如电路中的电阻R,它影响了输出电压的大小,如果R取合适值,三角波和方波输出波形不失真,而R出现少许改变的时候,会使输出电压和输出频率出现很大的误差.
6.2收获体会
本次模拟电子技术课程设计是第一次进行这样的尝试，为以后的毕业论文打基础。
在老师指导下进行查阅资料、设计、安装和调试模拟电路。
通过这次课程设计,让我懂得了设计一个电路是一个系统,需要有理论基础只是作为根基,结合实际操作和动手才能更好的完成一个电路的设计.对于电路设计需要有基础知识，否则，设计出来的电路性能指标跟要求相差甚远。
错误总会出现，电路设计需要一种能够发现错误并改正错误的能力，这是十分重要的。
它增强我们如何运用理论知识和实际的调试的能力.需要运用计算机技术对电路进行模拟调试，不断改进电路。
使其变得更加合理。
而言之,这次课程设计极大的提高我在电子电路方面的各项能力。
是我能够在以后的学习中更加熟练的运用知识。
不断提高自己的能力。
7仪器仪表明细清单
7.元器件选择
1通用型集成单运放LM741CN
电路所用的运放选用LM741CN,LM741CN的管脚图如图所示，其特点是电压适应范围较宽，可在±
5～±
18V范围内选用；
具有很高的输入共模、差模电压，电压范围分别为±
15V和±
30V；
内含频率补偿和过载、短路保护电路；
可通过外接电位器进行调零.
2稳压二极管
双稳压二极管的稳定电压根据方波幅值选取，由设计要求可取12伏特的稳压二极管,本次试验采用的1N4742A稳压二极管。
3））电阻
电阻R4根据双稳压二极管的最大电流确定,此处可取10k，其他电阻分别有10K电阻，120K电阻和25K电阻。
4））电容
电容C根据振荡频率要求确定，本次实验采用的100nF和10nF两种电容。
5））由
式,令R1=25K,为达到所要求的频率,可求得三组值:
当频率为100HZ时,R2=130KR3=130KC=10nF
当频率为1000HZ时,R2=130KR3=130KC=100nF
6））原件：
元件
数量
LM741H
2
120K电阻
10K电阻
5
104陶瓷电容
1
25K电阻
103陶瓷电容
1N4742A
单刀双掷开关
锡线
若干
参考文献
1、童诗白、华成英、《模拟电子技术基础》、2006、高等教育出版社
2、元增民、《模拟电子技术》、2009、中国电力出版社
3、互联网相关文献
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