模电课程设计 信号发生器.doc

模拟电子技术课程设计 总结报告 课题名称：信号发生器设计 院 系：信息工程学院 班 级： 姓 名： 学 号： 指导老师： 课题名称 信号发生器设计 二、内容摘要 信号发生器，是一种在科研和生产中经常用到的基本波形产生器，也是常用的测试仪器，常用的信号源有正弦波、方波、三角波、锯齿波、阶梯波等。随着大规模集成电路的的迅速发展，多功能信号发生器已经被制成专业集成电路，可以产生精确度较高的正弦波、方波、锯齿波、三角波等多种信号。各种信号的频率可以通过调节外接电阻和电容的参数值进行调节，为快速而准确地得到并利用这些基本波形提供了很大的方便。 设计内容及要求 RC桥式正弦波产生电路，频率分别为300Hz、1KHz、10KHz、500KHz，输出幅值300mV~5V可调、负载1K?。 占空比可调的矩形波电路，频率3KHz，占空比可调范围10%~90%，输出幅值 3V、负载1K?。 占空比可调的三角波电路，频率1KHz，占空比可调范围10%~90%，输出幅值 3V、负载1K?。 多用信号源产生电路，分别产生正弦波、方波、三角波，频率范围100Hz~3KHz、输出幅值≥5V、负载电阻1K?。 软件仿真部分元器件不限，只需元件库中有即可，但需要注意合理选取。 四、信号发生器基本原理 1、正弦波产生电路原理 要产生正弦波，首先要有正弦振荡电路，即要有一个没有输入信号的带选频网络的正反馈放大电路。正弦振荡波电路的振荡条件为： 相位平衡和振幅平衡是正弦振荡电路产生持续真振荡的两个条件。 正弦波的产生，可以选择RC正弦波振荡电路，还可以选择LC正弦振荡电路。但此处根据设计的要求，只能选择RC正弦振荡电路。 如图为RC桥式振荡电路的原理图，这个电路由两部分构成，即放大电路Av和选频网络Fv。Av为由集成运放所组成的电压串联负反馈放大电路，取其输入阻抗高输出阻抗低的特点。而Fv则由Z1、Z2组成，同时兼作正反馈网络。 RC桥式振荡电路 电路振荡的频率： 起振条件：开始时，Av=1+Rf/R1略大于3，达到平衡状态时，Av=3，Fv=1/3。 调整反馈电阻Rf，使电路起振，且波形失真最小。如不能起振，则说明负反馈太强，应适当加大Rf。如波形失真严重，则应适当减小Rf。 改变选频网络的参数C或 R，即可调节振荡频率。一般采用改变电容C作频率量程切换，而调节R作量程内的频率细调。 2、方波产生电路原理 方波产生电路是一种能够直接产生方波或矩形波的非正弦信号发生电路。，它是在迟滞比较器的基础上，增加了一个由Rf、C组成的积分电路，把输出经Rf、C反馈到比较器的反相端。在比较器的输出端引入限流电阻R和两个背靠背的双向稳压管就组成了一个如图所示的双向限幅方波发生电路。 双向限幅的方波产生电路 由于迟滞比较器中正反馈的作用，电源接通后瞬间，输出便进入饱和状态。 电路振荡频率： 3、三角波产生电路原理 三角波的电路组成如图所示，它包括同相输入迟滞比较器和充放电时间常数不等的的积分器两部分，共同构成锯齿波电压产生器电路。 ? 锯齿波电压产生电路 三角波幅值：　 方波、三角波发生器输出波形 五、系统设计框图 多用信号源产生电路，可以同时产生多种类型的信号。其设计的系统框图如下： 积分电路三角波方 波正弦波过压比较器 → → 积分电路 三角波 方 波 正弦波 过压比较器 六、单元电路设计 正弦波电路设计 正弦波产生电路按照设计要求，采用的是RC桥式正弦振荡电路。其中RC串、并联电路构成正反馈支路，同时兼作选频网络，R3、R5及二极管等元件构成负反馈和稳幅环节。调节电位器R5，可以改变负反馈深度，以满足振荡的振幅条件和改善波形。利用两个反向并联二极管D1、D2正向电阻的非线性特性来实现稳幅。D1、D2采用硅管（温度稳定性好），且要求特性匹配，才能保证输出波形正、负半周对称。R1的接入是为了削弱二极管非线性的影响，以改善波形失真。 调节电位器R5，使电路起振且失真最小。如不能起振，则说明负反馈太强，应适当加大Rf。如波形失真严重，则应适当减小Rf，调试后得到失真最小的波形。根据设计要求，正弦输出的频率要可调，则可以通过适当地改变R、C的值来达到。 正弦波产生电路的设计图如下： 正弦波产生电路输出的正弦波形如下图所示： 矩形波产生电路设计 矩形波是通过迟滞比较器得到，并通过两个背靠背的双向稳压管限定输出矩形波的幅度。通过改变R4与R5的比值大小可以调节输出矩形波的频率。通过调节电路图中电位器R1与电位器R2的阻值大小，使R1、R2的比值发生改变，从而可以达到调节矩形波占空比的目的。 矩形波产生电路的电路设计图如下图所示： 连接好电路图，并通过仿真软件得到