函数信号发生器.docx

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函数信号发生器

目录

一．设计的任务和要求…………………………………………2

二．设计的方案选择……………………………………………3

三．函数发生器的具体方案

1.总的原理框图及总方案……………………………………….4

2.各组成部分工作原理

2.1方波电路的工作原理……………………………………..5

2.2三角波电路的工作原理………………………….6

3总电路图………………………………………………………….7

四．电路的参数选择及仿真……………………………………8

五．电路的安装与调试…………………………………………10

六．实验总结…………………………………………………….11

七．参考文献…………………………………………………….12

附录：

元器件列表

附录

（一）元器件清单

设计题目函数信号发生器

在本学期第十七周我们进行了维持一星期的课程设计实习，由于考试原因，我们把实习压缩到四天完成，但是任务并没有减少，所以这几天我们都在加班加点的进行工作。

我们这次实习是两个人一组，老师发了三个课题，让我们三选一进行训练。

我们选择的是第三个：

函数信号发生器。

一、设计任务以及技术指标

1.1设计任务

设计一函数信号发生器，能输出方波和三角波两种波形。

1.2主要技术指标：

1．输出为方波和三角波两种波形，用开关切换输出；2．输出电压均为双极性；3．输出阻抗均为50Ω；4．输出为方波时输出电压峰值为0~5V可调，输出信号频率为200Hz~2KHz可调。

5．输出为三角波时输出电压峰值为0~5V可调，输出信号频率为200Hz~2KHz可调。

二、设计内容及原理：

2．1总的原理框图

2各组成部分的工作原理

2.1方波发生器原理

方波发生器原理图

2.2三角波发生器工作原理

在方波和三角波信号发生器电路的基础上增加了一级放大器，目的是为了实现输出电压可调和输出阻抗为50Ω。

三．总的电路原理图

四、电路的参数选择及仿真

1>运算放大器的选择：

根据指标要求，主要考虑双电源。

通用、无需调零型的运放，选择741。

2>电源电压的选择：

选择正常的电源电压15V左右。

3>稳压二极管的选择：

考虑输出电压和电源电压的要求，可选择稳压值为10V的稳压管，例如IN4740等。

4>方波信号发生器频率选择：

（1）输出信号的频率为200-2KHz可调，决定信号的频率的元件为Rf1、Rf2、C、R2、R1。

T=2RfCln（1+2R2/R1）Rf=Rf1+Rf2

f=1/T=1/2RfCln（1+2R2/R1）

可取R1/R1+R2=0.47,则f=1/2RfC=1/2（Rf1+Rf2）C,即R1=4.7kΩ,R2=5.1kΩ.

电容可取1以下，Rf可取几千欧到几百千欧之间，为使频率可调，选Rf2为电位器。

Rf2最小时，应有f=1/2RfC=2000Hz,Rf2最大时，应有f=1/2RfC=200Hz.

若取c=0.033uF,

计算出R1=7.6kΩ,R2=68.4kΩ.

（2）幅值参数选择：

输出信号的幅度为0-5V可调，决定信号的幅度的元件为R4、R5的参数，由于输出稳压管的电压幅度为10V，所以要使R5是R4的一半，达到稳压的目的，选择R4=10kΩ，R5为4.7kΩ的电位器。

5>三角波信号发生器频率选择：

（1）输出信号的频率为200-2KHz可调，决定信号的频率的元件为R7、R4、C、R2、R1。

T=4R1（R4+R7）C/R2

f=1/T=R2/4R1（R4+R7）C

可取R1/R1=1,则f=1/4（R4+R7）C,即R1=10kΩ,R2=10kΩ.

电容可取1以下，R4+R7可取几千欧到几百千欧之间，为使频率可调，选R7为电位器。

R7最小时，应有f=1/4（R4+R7）C=1/4R4C=2000Hz,R7最大时，应有f=1/4（R4+R7）C=200Hz.

若取c=0.033uF,计算出R7=3.8kΩ,R4=34.2kΩ.

（2）幅值参数选择：

输出信号的幅度为0-5V可调，决定信号的幅度的元件为R8、R9的参数，由于输出稳压管的电压幅度为10V，所以要使R9是R8的一半，达到稳压的目的，选择R8=10kΩ，R9为4.7kΩ的电位器。

电路仿真调试：

完成电路初步设计后，在对电路进行方正调试，目的是为了观察和测量电路的性能指标并调整部分元器件参数，从而达到各项指标的要求。

方波-三角波仿真电路图

五、电路的安装与调试

1方波发生器的安装

1对整个电路板进行全面的布线，布线要求横平竖直。

，尽量不要压线，以防止杂波的干扰。

2进行布局后，开始进行焊接。

先焊接电阻，电容，在焊接集成器以及电位器；焊接时，一定要仔细认真，以防止期间器件焊反，造成不必要的麻烦；

3焊接时，需注意不要虚焊

4焊接完毕后，须对照原理图检查线路是否正确

2三角波发生器的安装

1对整个电路板进行全面的布线，布线要求横平竖直。

，尽量不要压线，以防止杂波的干扰。

2进行布局后，开始进行焊接。

先焊接电阻，电容，在焊接集成器以及电位器；焊接时，一定要仔细认真，以防止期间器件焊反，造成不必要的麻烦；

3焊接时，需注意不要虚焊

4焊接完毕后，须对照原理图检查线路是否正确

3对电路板进行调试以及检验

对做好的电路板进行检验，用示波器进行检查看两部分是否出现方波以及三角波。

七．电路检验结果及分析

用示波器检验电路，得出所得波形，分别为方波与三角波。

得到的方波最大频率为1.8KHZ,最小频率为220HZ，最大幅值为4.4V,最小幅值为0V.得到的三角波最大频率为2.5KHZ,最小频率为200HZ，最大幅值为8.4V,最小幅值为0V.

八．收获与体会

通过一周的电子设计，我学会了如何将书本上学到的知识应用与实践，学会了一些基本的电子电路的设计、仿真与焊接，虽然在这个过程中我遇到了很多麻烦，但是在解决这些问题的过程中我也提高了自身的专业素质，这次设计不仅增强了自己在专业方面的信心，鼓舞了自己，更是一次兴趣的培养。

这次电子实习，我所选的课题是“函数信号发生器”，当拿到选题时，我认为这个应该不是很难。

但当认真的考虑时，我才发现一切并非我想的那么简单。

无论一个多么简单的课题通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。

在整个设计过程中，我们通过这个方案包括设计了一套电路原理和pcb连接图，和芯片上的选择。

这个方案总共使用了电容两个，电阻14个，稳压二极管四个，电位器三个，他所牵涉的知识比较多的，比如我这个选题不仅仅包括许多模电器件和数电器件，它还包含许多以前我没有接触或熟知的器件。

所以我在设计时也在不断的学习，了解每一个器件的结构、工作原理及其运用。

经过与搭档的多次交流，我们才确定了最后的电路方案，然后在多次的电路仿真之中，我们又进行了更加完善的修改，以达到万无一失。

当我们将最后的电路方案给指导老师批阅并得到肯定时，我的内心充满了喜悦。

不过这还只是一个开头，更加困难的事还在第三四天。

在制作pcb时，发现细心耐心，恒心一定要有才能做好事情，首先是线的布局上既要美观又要实用和走线简单，兼顾到方方面面去考虑是很需要的，否则只是一纸空话。

在画好原理图后的做pcb版时，由于项目组成员对单面板的不熟悉，导致布线后元件出现在另一边，增加了布线难度，也产生很多不曾注意的问题，今后要牢记这个教训，使以后布线更加顺利。

第三天的任务主要是焊接自己设计的电路板。

开始，我们都充满了好奇，毕竟这是第一次走进实验室去焊接电路板。

不过才过了一天，所有的好奇心都烟消云散，换而的是苦与累。

我这时才知道焊电路板确实是一件苦差事。

焊电路板要人非常的细心，并且要有一定的耐心，因为焊接示若稍不注意就会使电路短路或者焊错。

经过一两天的坚苦奋斗，终于焊完的。

但当我们去测试时却无法出现预期的结果。

然后我没办法只得去慢慢检查，但也查不出个所以然来。

我想实际的电路可能与仿真的电路会产生差错，毕竟仿真的是在虚拟的界面完成的。

所以在接下来的几天我都在慢慢调试和修改中度过，想想那几天过的真的好累，在一次次的失败中修正却还是得不到正确的结果。

好几次都想放弃，但最后还是坚持下来。

经过多次调试，最后还是得到正确的结果，那一刻，我感觉如释重负，感觉很有成就感。

一个星期的电子实习已经过去，但是使我对电子设计有了更的了解，使我学了很多，具体如下：

1.基本掌握手工电烙铁的焊接技能够独立的完成简单电子产品的安装与焊接。

熟悉电子产品装工艺的生产流程，了解电子产品的焊接、调试与维修方法；2.熟悉了有关电子设计与仿真软件的使用，能够熟练使用普通万用表；3.熟悉常用电子器件的类别、型号、规格、性能及其使用范围，能够灵活的运用4.增强自己解决问题的能力，利用网上和图书馆的资源，搜索查找得到需要的信息；5.明白了团队合作的重要性，和搭档相互讨论，学会了怎么解决问题。

经过一星期的实习，过程曲折可谓一语难尽。

在此期间我们也失落过，也曾一度热情高涨。

从开始时满富盛激情到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。

同时我认为我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。

某个人的离群都可能导致导致整项工作的失败。

实习中只有一个人知道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整个工作失败。

团结协作是我们实习成功的一项非常重要的保证。

而这次实习也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。

对我们而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。

挫折是一份财富，经历是一份拥有。

这次实习必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！

通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握的不够牢固。

八.参考文献

康华光主编电子技术基础模拟部分（第五版）高等教育出版社

李晓荃主编模拟电子技术课程设计指导书中原工学院电工电子教研组

附录一元器件清单

电容

2个

电阻

14个

1k、10k、407、68k、7.5k、3.3k、10k、4.7k、5.1k

稳压二极管

4个

电位器

3个

502、104、503