推荐函数信号发生器的设计精品Word文件下载.docx
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一、总体方案选择·
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（一）原理介绍·
（二）方案选择·
二、单元电路的选择与设计·
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（一）正弦波发生电路的选择与设计·
（二）正弦波—方波转换电路的选择与设计·
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（三）方波--三角波转换电路的选择与设计·
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（四）总电路图·
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三电路仿真·
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（一）软件介绍·
（二）仿真得到的正弦波的波形图·
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（三）仿真得到的正弦波-方波转换电路的输入和输出波形
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（四）仿真得到的方波--三角波转换电路的输入和输出波形
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四附录·
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五心得体会及建议·
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六参考文献·
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一总体方案选择
（一）原理介绍
信号发生器是指产生所需参数的的电测试信号的仪器。
按信号波形可以分为正弦信号、函数（波形）信号、脉冲信号和随机信号发生器等四大类。
信号发生器又称为信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛应用，各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。
能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器
信号发生器用来产生频率为20Hz～200kHz的正弦信号（低频）。
除具有电压输出外，有的还有功率输出。
所以用途十分广泛，可用于测试或检修各种电子仪器设备中的低频放大器的频率特性、增益、通频带，也可用作高频信号发生器的外调制信号源。
另外，在校准电子电压表时，它可提供交流信号电压。
低频信号发生器的原理：
系统包括主振级、主振输出调节电位器、电压
放大器、输出衰减器、功率放大器、阻抗变换器（输出变压器）和指示电压表。
（二）方案选择
考虑到自己能力所及，我们决定采用先产生正弦波，再由整形电路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波这一方案。
具体原理如图1所示：
图1制作函数信号发生器的原理构造图
二单元的选择与设计
（一）正弦波发生电路的选择与设计
1.方案选择
正弦波发生电路我们采用如图2所示电路：
图2正弦波发生电路的原理图
2.原理概述
如图所示原理构造图，正弦波电路由放大电路、正反馈网络和选频率网络组成。
RC串联臂阻抗为Z1，RC并联臂阻抗为Z2，通常要满足R1=R2，C1=C2，其频率特性分析如下：
，
反馈网络的反馈系数
因s=jw，令w0=1/RC，则反馈系数为
幅频特性表达式为
当w=w0=1/RC时，
幅频响应有最大值
Fvmax=1/3。
此时相频响应为
。
这样RC串并联选频网络送到运算放大器同相输入端的信号电压与输出电压同相，即
，RC反馈为正反馈，满足相位平衡，可能产生振荡。
调节RC的参数时可实现频率谐振，在频率谐振过程中，电路不会停止振荡，也不会使输出幅度改变。
因此该选频网络决定信号发生器的输出信号频率。
本次采用RC正弦波振荡器，可产生7Hz至16KHz的低频信号，满足设计要求。
3.参数计算
振荡频率
，10Hz<
f0<
10KHz,取C=1uF，则R取值为15.9至15.9K，R可取20K电位器。
（但是由于实际中我们只能买到100K的电位器，故用100K的电位器取代）起振幅值条件
Rf取6k，仿真时实际取R1=3.3kΩ
稳幅部分采用常见的1N4001反向并联连接（实际由于元器件的限制改用1N4007），输出端用1kΩ电阻限流。
4.方案的具体实现
如图本实验采用文氏电桥RC串并联构成正反馈支路，决定电路的振荡频率f0；
Rf和R1形成的是负反馈支路，该反馈支路决定起振的幅值条件和振荡波形的失真程度。
在实际电路中，往往在负反馈支路中加上两个反向并联的二极管D1、D2,利用并联的反向二极管的非线性特性来实现稳幅的作用。
实验具体电路如图3所示
图3
（二）正弦波—方波转换电路的选择与设计
正弦波—方波转换电路我们采用如图4所示电路：
图4
2.原理概述
R1、D1、D2为输入保护电路，R1为限流电阻，防止Vi过大时损坏运算放大器；
D1、D2为输入保护二极管，限制输入电压幅度；
输出回路R2为限流电阻，Dz为双向稳压二极管，完成输出电压双向限幅，使得输出电压幅度限制为±
Vz。
当Vi为正弦波信号时，经比较器变换，输出Vo为方波信号，如图5所示。
图5输出方波的特性曲线
①输入端保护限流电阻我们选择R4=1K
②因为实验要求输出幅值30mV-3V可调,故Dz我们选用02BZ2.2稳压管反向串联，电压幅度限制在±
③输出端限流电阻选用20K电位器（实际用100K的电位器取代）
④限制电压输入幅度同样采用二极管1N4001反向并接
4.方案的具体实现
实验具体电路如图6所示
图6
R5、D3、D4为输入保护电路，R5为限流电阻，防止Vi过大时损坏运算放大器；
输出回路R6为限流电阻，Dz为双向稳压二极管，完成输出电压双向限幅，使得输出电压幅度限制为±
Vz
（三）方波--三角波转换电路的选择与设计
方波--三角波转换电路我们采用如图7所示电路：
图7
如图7所示，利用虚短和虚断两条法则求Vo和Vi的关系，有：
由节点电流法可知
等式经变形得到
，表明v0与vi为积分关系。
因此，若积分器输入为方波，其输出波形即为三角波。
如图8所示：
图8方波-三角波转换器即积分器的输出输入波形
①C3采用1uF，R5采用1KΩ，由计算公式
得到
Ｒ６＝９００Ω，是由于实际元器件的限制Ｒ６我们选用１Ｋ的电阻代替.
②并联在积分电容两端的电阻Ｒ１０>
10R5，实际电路中我们选取150K电阻。
运用积分电路，把方波转换成三角波。
但是在实际电路中通常在积分电容的两端并连一个反馈电阻Rf用作直流负反馈，目的是减小集成运算放大器输出端的直流漂移。
实验具体电路如图9所示：
图9
（四）总电路图
如图10所示为实验总电路图
图10
三电路仿真
（一）软件介绍
Multisim电子电路全功能模拟测试仿真软件，是一套完整的系统设计工具，其强大功能包含：
元器件编辑、选取、放置；
电路图编辑、绘制；
电路工作状况测试；
电路特性分析；
电路图报表输出打印；
档案转入/出；
PCB文件转换功能；
结合SPICE、VHDL、Verilog共同仿真；
高阶RF设计功能；
虚拟仪器测试及分析功能；
计划及团队设计功能；
VHDL及Verilog设计与仿真；
FPGA／CPLD组件合成。
本次实验我们采用的是Multisim10版本，Multisim10界面直观，操作方便，元器件和仪器的图形与实物外形十分接近，且仪器的操作开关、按键也与实物极为相似。
作为Multisim仿真软件的最新版本，Multisim10不仅完善了以前版本的基本功能，更增加了许多新的功能，包括：
1.更完备的元器件库。
2.灵活方便的电路图输入工具。
3.虚拟仪器和测试功能。
4.支持MCU（微控制器）仿真。
5.具有PCB文件的转换功能。
Multisim10有很多自身独特的特色，他有所见即所得的设计环境；
互动式的仿真界面；
动态显示元件；
具有3D效果的仿真电路；
虚拟仪表；
分析功能与图形显示窗口等等。
在multisim仿真中，①：
要找到合适的原件进行放置，并且要注意版面的安排。
②：
仔细认真的进行连线，首先进行临近原件的连线，最后进行全部的连线。
注意连线时不要出现短路交叉太多的情况，该点节点时一定要注意点节点，要记得集体接地的时候不要出现漏的情况，连线时要记得不能一条线分成好几节来画。
③：
全部觉得没问题时，开始仔细的检查一遍自己的连图，至少三遍确定自己是否连对。
④：
在确定连对的基础上，进行仿真。
（二）仿真得到的正弦波的波形图
将示波器输入端正确接入到正弦波发生电路的输出端，进行仿真。
调节示波器的刻度观察如下图：
将示波器输入端A正确接入到正弦波发生电路的输出端，将示波器输入端B正确接入到方波发生电路的输出端进行仿真。
将示波器输入端A正确接入到方波发生电路的输出端，将示波器输入端B正确接入到三角波发生电路的输出端进行仿真。
四附录
设计图所用仪器及器件
序号
仪器名称
数量
1
直流稳压电源
6
2
普通电阻
稳压管02BZ2.2
集成运放LM324AD
5
滑动变阻器
普通电容
二极管1N4001
五、心得体会及建议
为期三个星期的课程设计已经结束，在这三星期的学习、设计、过程中我感触颇深。
使我对抽象的理论有了具体的认识。
1.通过对函数信号发生器的设计，我掌握了常用元件的识别和测试；
熟悉了常用的仪器仪表；
了解了电路的连接、焊接方法；
以及如何提高电路的性能等等。
2.通过对函数信号发生器的设计，我还深刻认识到了“理论联系实际”的这句话的重要性与真实性。
而且通过对此课程的设计，我不但知道了以前不知道的理论知识，而且也巩固了以前知道的知识。
在整个设计过程中，我个人感觉调试部分是最难的，因为你理论计算的值在实际当中并不一定是最佳参数，我们必须通过观察效果来改变参数的数值以期达到最好。
而参数的调试是一个经验的积累过程，没有经验是不可能在短时间内将其完成的，而这个可能也是老师要求我们加以提高的一个重要方面吧！
3.其次，这次课程设计提高了我的团队合作水平，使我们配合更加默契，体会了在接好电路后测试出波形的那种喜悦，体会到成功来自于汗水，体会到成果的来之不易。
在实验过程中，我们遇到了不少的问题。
比如：
波形失真，甚至不出波形这样的问题。
在老师和同学的帮助下，把问题一一解决，那种心情别提有多高兴啦。
实验中暴露出我们在理论学习中所存在的问题，有些理论知识还处于懵懂状态，老师们不厌其烦地为我们调整波形，讲解知识点，实在令我感动。
建议：
希望学校以后能增加这样实践的机会，把学习的理论知识应用到现实中，达到学以致用。
六、参考文献
书刊名
作者名
出版社
出版时间
电工电子实践指导
康华光
江西科学技术出版社
2000
电子技术实验与课程设计
彭介华
高等教育出版社
20XX
模拟电子技术
章彬宏
北京理工大学出版社
模拟电子技术基础
童诗白
常用电子元器件手册
蔡惟铮
哈尔滨工业大学出版社
1998
常用电子元器件简明手册
陈鸿茂
中国矿业大学出版社
1993
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