方波三角波正弦波锯齿波函数信号发生器.doc
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课程设计说明书
课程设计名称：
模拟电路课程设计
课程设计题目：
方波三角波正弦波锯齿波函数信号发生器
学院名称：
信息工程学院
专业：
电子信息工程班级：
学号：
姓名：
评分：
教师：
彭嵩
2011年04月07日
《模拟电路》课程设计任务书
2010－2011学年第2学期 第1周－2周
题目
设计制作一个方波/三角波/正弦波/锯齿波函数发生器
内容及要求
① 输出波形频率范围为0.02Hz~20kHz且连续可调；
② 正弦波幅值为±2V；
③ 方波幅值为2V，占空比可调；
④ 三角波峰-峰值为2V；
⑤ 锯齿波峰-峰值为2V；
⑥ 设计电路所需的直流电源可用实验室电源。
进度安排
1.布置任务、查阅资料、选择方案，领仪器设备：
2天；
2.领元器件、制作、焊接：
3天
3．调试：
2天
4.验收：
0.5天
学生姓名：
陈则华
指导时间2011年2月21日～2011年3月4日
指导地点：
楼室
任务下达
2011年2月21日
任务完成
2011年3月4日
考核方式
1.评阅□√2.答辩□3.实际操作□√ 4.其它□
指导教师
彭嵩
系（部）主任
陈琼
注：
1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。
2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。
摘要
本次课程设计是要求做一个能够产生方波-锯齿波三角波-正弦波的函数发生器.由理论分析知,电压比较器可以产生方波,积分电路可以产生三角波,三角波再经过差动放大器可以产生正弦波.向电压比较器输入三角波就可以产生方波,同时，三角波发生电路中积分电路反向积分速度远大于正向积分速度，或者正向积分速度远大于反向积分速度则输出的电压就成为锯齿波，于是可以将积分电路的输出作为电压比较器的输入.各种波形频率段的调整可以由外电路的改变来实现,例如,改变电容的值.
另外也可以做先产生正弦波的电路,,其次经过比较器产生方波,再经过积分电路,产生三角波..获得正弦波时,可以做一个RC正弦波整荡电路.
电路的原理部分的设计,可以是先设计单元电路,然后用仿真软件模拟.等到各个单元都设计完成后,可以将各个单元结合到一起,由仿真软件模拟是否符合制作要求.本次试验中,就是先做方波发生电路:
电压比较器.然后是积分电路,最后是差动放大电路.
最后使用multisim软件模拟整个制作的电路,在模拟中,要解决出现的种种问题.
关键词：
正弦波、三角波、方波、锯齿波、滞回比较器、选频网络、反馈、积分电路、微分电路。
目录
第一章设计内容及要求·····································5
1.1.内容及要求·······························5
第二章设计方案.·········································6
2.1方波发生器的设计方案···················6
2.2三角波发生器的设计方案··················6
2.3正弦波发生器的设计方案··················6
2.4锯齿波发生器的设计方案·················6
第三章波形发生器的工作原理·····························7
3.1方波发生器的工作原理···················7
3.2三角波发生器的工作原理···················8
3.3正弦波发生器的工作原理··················9
3.4锯齿波发生器的工作原理·················10
第四章参数计算、器件选择·······························12
4.1.电路的参数计算··························12
4.1.1方波的主要参数的·················12
4.1.2三角波的主要参数的估算··············14
4.1.3正弦波的主要参数的估算···············15
4.1.4锯齿弦波的主要参数的估算·············17
第五章调试及测试结果与分析·····························18
5.1原理图、调试···························18
5.1.1原理图····························18
5.1.2振荡电路的调整·····················19
5.1.3频率的调节························20
5.2测试结果与分析··························20
5.2.1.安装电路···························20
5.2.2.测量最大不失真电压和振荡频率········20
5.2.3．测量RC串并联网络的频率特性········20
5.3调试结果·································21
5.4器件选择·································22
结论····················································23
参考文献··················································24
附录一··················································25
第一章设计内容及要求
1.1内容及要求
① 输出波形频率范围为0.02Hz~20kHz且连续可调；
② 正弦波幅值为±2V；
③ 方波幅值为2V，占空比可调；
④ 三角波峰-峰值为2V；
⑤ 锯齿波峰-峰值为2V；
⑥ 设计电路所需的直流电源可用实验室电源。
第二章设计方案
2.1方波发生器的设计方案
它主要是由反向输入的滞回比较器和RC电路组成。
RC回路既做为延时环节，有作为反馈网络，通过RC充放电来实现输出状态的自动转换。
2.2三角波发生器的设计方案
三角波发生器是将方波发生电路的输出作为积分运算电路的输入，则积分运算电路的输出就是三角波。
其中积分运算电路一方面进行波形变换，另一方面取代方波发生电路的RC回路，起延时作用。
2.3正弦波发生器的设计方案
具有选频特性的串、并联网络构成了正反馈支路，决定振荡频率f0
电压串联负反馈放大电路作为放大环节，以保证起振条件和改善波形的。
采用了匹配对接的两只二极管作为稳幅电路，根据振荡幅度的变化自动改善负反馈的强弱，到达稳幅的目的其上并接电阻用于适当削弱二极管非线性影响，以改善波形失真。
2.4锯齿波发生器的设计方案
三角波发生电路中积分电路反向积分速度远大于正向积分速度，或者正向积分速度远大于反向积分速度则输出的电压就成为锯齿波。
利用二极管的单向导电性可使积分电路两个方向的积分通路不同。
并使两个通路的积分电流相差悬殊，就可得到锯齿波发生电路。
第三章波形发生器的工作原理
3.1方波发生器的工作原理
一、方波发生器的电路图如图3-1-1所示：
图3-1-1
二、工作原理
图中R1、R2组成了正反馈网络。
当有输出电压vo时，则反馈到同相端的电压。
负反馈网络是由R、C组成的充、放电回路。
运放起着比较器的作用。
它利用电容两端电压v-和v+比较，决定着vo的极性是正或是负。
vo的极性又决定着通过电容的电流是充电（使v-增加）还是放电（使v-减小），而v-的高低，再次和v+比较决定vo的极性，如此不断反复，就在输出端产生周期性的方波。
双向稳压管，以保证输出方波的正负对称性。
R4是稳压管的限流电阻。
3.2三角波发生器的工作原理
一、三角波发生器的电路图如图3-2-1所示：
图3-2-1
二、工作原理
设滞回比较器输出的电压uo1在to时刻由-uz跃变为+uz（称为第一暂态），根据uo=-1/R3C·（t2-t1）+uo（t0），积分电路反向积分，输出电压uo按线性规律下降，当uo下降到滞回比较器的阈值电压-ut时（t1），滞回比较器的输出电压uo1从+uz跃变-uz（称为第二暂态）。
此后，积分电路正向积分，可根据uo=1/R3C·（t2-t1）+uo（t0），uo按线性规律上升，当uo上升到滞回比较器的阈值电压+ut时（t2），uo1从-uz跃变回到+uz，即返回第一暂态，电路又开始单向积分。
如此周而复始，产生振荡。
由于积分电路方向积分和正向积分的电流大小均为uo1/R3，使得uo在一个周期内的下降时间和上升时间相等，且斜率的绝对值也想等，因而uo是三角波，uo1是方波，波形如图3-2-2所示。
Uo1
+uz
t
-uz
uo
+ut
t
-ut
图3-2-2
3.3正弦波发生器的工作原理
一，正弦波发生器的电路图如图3-3-1所示：
图3-3-1
二、工作原理
具有选频特性的串、并联网络构成了正反馈支路，决定振荡频率f0电压串联负反馈放大电路作为放大环节，以保证起振条件和改善波形的。
采用了匹配对接的两只二极管作为稳幅电路，根据振荡幅度的变化自动改善负反馈的强弱，到达稳幅的目的其上并接电阻用于适当削弱二极管非线性影响，以改善波形失真。
稳幅二极管的选择应注意：
1、为提高电路的稳定性，应尽量选用硅管；
2、为保证上下振幅的对称，两个二极管的特性参数必须匹配；
3、二极管的正向电阻与并联电阻的阻值
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