信号与系统课程设计Word格式文档下载.docx

信号与系统课程设计Word格式文档下载.docx

《信号与系统课程设计Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《信号与系统课程设计Word格式文档下载.docx（8页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

专业电气工程及其自动化

班级电气0905

指导教师黄劲

院（系、所）电气与电子工程学院

华中科技大学教务处制

目录

摘要……………………………………………………………3

关键词…………………………………………………………3

一、方波与三角波产生电路…………………………………3

二、正弦波产生电路…………………………………………5

三、矩形波产生电路…………………………………………7

四、课程设计心得与自我评价………………………………8

参考文献………………………………………………………9

摘要：

本文是信号与系统课程的课程设计，旨在熟悉信号发生器的设计过程，熟悉各种信号的设计电路，结合Multisim10仿真加深对信号发生器应用的理解，文章首先按照要求设计了方波、三角波、正弦波、矩形波的实验电路，然后分析原理，最后使用Multisim进行仿真，最后讨论分析实验结果。

关键词：

信号发生器、方波、三角波、正弦波、矩形波、Multisim

1、方波和三角波产生电路

1.设计电路图：

如图一所示，运算放大器U1以及R1、R2、R3和C1构成方波产生电路。

在图一中，运算放大器U2和R4、R5及C2构成了一个积分电路，对U1输出的方波信号进行积分，方波信号积分后得到了三角波信号，这个三角波信号与方波信号频率相同。

图一方波和三角波产生电路仿真图

2.工作原理：

设某一时刻U1输出端的电压Uo=Vcc，则同相输入端电压Up=Vcc/2，Uo通过R3向C1充电，C1上电压即U1反向输入端电压逐渐升高，当该电压超过Vcc/2时，U1输出端电压跳变为Uo=-Vcc。

此时，同相输入端电压Up=-Vcc/2，输出端通过电阻R3向电容反向充电，C1上电压即U1反向输入端电压逐渐降低，当该电压低于-Vcc/2时，输出跳变为Uo=Vcc。

上述过程周而复始，则U1输出端输出方波。

方波的振荡周期计算公式如下：

将图中数值带入得到

，振荡频率

3.仿真波形图：

将上述电路图以及相关参数输入Multisim得到仿真波形，如图二所示，从图中可以看出，三角波信号与方波信号频率相同，振荡周期约1mS，与计算所得结果基本一致。

图二仿真波形图

2、正弦波产生电路

图三所示为RC桥式正弦波振荡电路，又称文氏电桥。

图三正弦波产生电路仿真原理图

电路中的电容C1、C2和电阻R3、R4构成选频网络，决定了电路的振荡频率。

R、C选频网络接于运算放大器的输出与同相输入端之间，构成正反馈，以产生正弦自激振荡。

其余部分是带有负反馈的同相放大电路，R1、R2构成负反馈网络，调节R2大小可以改变反馈的反馈系数，从而调节放大电路的电压增益，使其满足震荡的幅值条件。

图中二极管D1、D2的作用是有利于正弦波的起振和稳定输出幅度，改善输出波形。

当输入电压V0幅值很小时，D1、D2开路，等效电阻Rf较大，Avf=Vo/Vp=（R1+Rf）/R1较大，有利于起振，而当输出电压Vo的幅值较大时，二极管D1、D2导通，Rf减小，Avf随之下降，Vo幅值趋于稳定。

电容电阻满足以下关系式：

电路的振荡周期为：

带入数值得到：

即振荡频率：

图四正弦波产生电路仿真波形图

图四给出了仿真电路的波形图。

仿真数据得到正弦波周期约

，与理论计算基本一致。

3、矩形波产生电路

对图一的方波产生电路部分进行一定的修改，就得到了图五所示的矩形波产生电路。

图五矩形波产生电路仿真原理图

图一的电路中，电容C1的正向充电和方向充电都是通过同一个电阻来进行的，那么电容的正反向充电时长是相同的，得到的输出波形为正、负占空比相同的方波。

图五所示电路使用了两个二极管D1、D2，由于二极管的单向导电性，电容C1的正向充电通过D2和R4完成，反向充电通过D1和R3完成。

R3、R4取不同的阻值时，正反向充电的时长不同，即输出波形的正、负占空比不同，由原来的方波变为矩形波。

4.仿真波形：

图六所示为仿真波形图，从图中可以观察到，正、负占空比有明显的差别。

改变R3、R4的比值可以改变矩形波的占空比。

图六矩形波产生电路仿真波形图

至此，已经分别设计了方波、三角波、正弦波、矩形波的电路原理图，并进行了一定的理论分析，结合Multisim软件仿真和计算进行对比，误差基本都在可接受范围之内，对比理论设计图和仿真图分析并加深了对信号发生器相关知识的理解，学习成果显著。

4、课程设计心得和自我评价

这个课程设计是关于信号发生器的设计与实现，完成的比较匆忙，所以有些地方难免比较粗糙。

这次课程设计要求掌握信号发生器的设计原理，熟悉多种波形，包括：

方波、三角波、正弦波、矩形波等波形的具体电路设计图，并利用仿真工具进行波形仿真，在分析各种波形原理的基础上，结合仿真波形加深对信号发生器应用的理解，课设中涉及电路电阻、电容，二极管、放大器、电源等器件的选型及搭配，考察了电路理论和数字电子技术的相关知识，最后还考察了对仿真工具的掌握程度，考验了自我学习的能力。

总之这次课程设计从多个方面考察了我们对所学知识的掌握程度，很具有归纳总结的作用，效果卓著。

课程设计过程中也遇到了很多问题，首先就是先前所学的信号发生器和电路理论方面的知识很多都忘记了，需要重新温习课本，设计电路过程中也遇到了很多问题，经过很多次实验和更改才最终完成了所需波形的正常输出和显示；

其次是仿真软件的学习，因为先前没有接触这方面的软件，所以刚开始自学的时候遇到了很多问题，最后在网络和其他学长的帮助下终于基本掌握了软件的应用方法，磕磕碰碰中完成了仿真实验。

在解决每一个小问题的过程中，往往又会发现新的问题，特别是一些细节上的问题，往往导致实验失败，在解决一个个问题的时候积累了解决问题的经验。

在课设的过程中也培养了我主动汲取知识，主动发现问题，主动去思考研究问题的习惯，从而培养了一种新的学习习惯。

自我评价：

不是特别满意。

虽然算是比较粗糙的完成了课设的任务，但是私下里也认为这个题目较其他几个问题简单一些，而且上学期的信号与系统课程没有学好，有负老师期望，虽然花了不少时间学习仿真软件，也复习了不少知识，但是需要努力的地方还有很多，路漫漫其修远兮，吾将上下而求索！

参考文献：

1.陈大钦、罗杰，电子技术基础实验（第三版），武汉，高等教育出版社，2008

2.XX文库