多波形信号发生器.doc

五邑大学 信息工程学院 课 程 设 计 报 告 课程名称： 低频课程设计 专 业： 交通工程 班 级： AP08041 学 号： 14 姓 名： 黄佳佳 指导教师： 周开立 设计时间： 10.29----11.22 评定成绩： 设计课题题目：____________________ 一、设计任务与要求 1． 任务：设计制作一个能输出正弦波，锯齿波，方波的信号发生器 2．要求： （1）输出频率调节范围：100Hz~100KHz; （2）输出电压调节范围：正弦波有效值V0=（0~5）V，锯齿波，方波峰峰值Vopp=(0~10)V; (3)在负载电阻上的电压峰峰值Vopp6V； (4)方波占空比调节范围：10%~90%； （5）锯齿波上升和下降的时间比调节范围：10%~90%； （6）供电电源电压：220V，50Hz 二、课题分析与方案选择 本设计要求实现一个信号发生器，能够产生正弦波，三角波和方波,且要求输出波形的频率，幅度均可调。函数信号发生器的实现方法通常有以下几种用分立元件组成的函数发生器：通常是单函数发生器且频率不高，其工作不很稳定可以由晶体管、运放IC等通用器件制作，更多的则是用专门的函数信号发生器IC产生利用单片集成芯片的函数发生器利用专用直接数字合成ＤＤＳ芯片的函数发生器这一方案为一开环电路，结构简单，产生的正弦波和方波的波形失真较小 差分电路比较复杂，故采用方案一的电路图。 三、单元电路分析与设计 1．原理分析及设计计算 RC桥式正弦振荡电路：RC桥式正弦振荡电路如图2-2所示。其中R1、C1和R2、C2为串、并联选频网络，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。R3、RW及R4组成负反馈网络。 当：R1=R2=R，C1=C2=C时，电路的振荡频率 ： 起振的幅值条件： 调节R2可以改变正弦波的频率，调节RW可改变负反馈的反馈系数，从而调节放大电路的电压增益，使电压增益满足振荡的幅度条件 迟滞比较器的电路图如下图所示。该比较器是一个具有迟滞回环传输特性 的比较器。由于正反馈作用，这种比较器的门限电压是随输出电压V0的变化而变化。在实际电路中为了满足负载的需要，通常在集成运放的输出端加稳压管限幅电路，从而获得合适的电压值 和 。 迟滞比较器 迟滞比较器电压传输特性 方波和三角波发生器由集成运算放大器构成的方波和三角波发生器，一般均包括比较器和RC积分器两大部分。如下图所示为由迟滞比较器和集成运放组成的积分电路所构成的方波和三角波发生器 方波和三角波发生器的工作原理： A1构成迟滞比较器 同相端电位Vp由VO1和VO2决定。利用叠加定理可得： 当 Vp＞0时，A1输出为正，即VO1 = +Vz；当 Vp＜0时，A1输出为负即VO1 =-Vz。 A2构成反相积分器 VO1为负时，VO2 向正向变化，VO1 为正时，VO2 向负向变化。假设电源接通时VO1=-Vz，线性增加。 当 时有： 当VO2上升到使Vp略高于0V时，A1的输出翻转到VO1=+V02 当VO2下降到使Vp略低于0时，VO1 =-Vz 。这样不断的重复，就可以得到方波VO1和三角波VO2。其输出波形如图2-6所示。输出方波的幅值由稳压管DZ决定，被限制在稳压值±Vz之间。 电路的振荡频率： 方波幅值： =± 三角波幅值： = 调节 可改变振荡频率， 但三角波的幅值也随之而变化 LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装，外形如左图所示。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。 2．仿真分析（有仿真电路图） 按照正弦波发生电路，在Multisim10中搭建好原理图 。在仿真的过程中我们发现：当R4=2K（2K是我们的实验前的计算理论值）时，缓慢调节电位器RW1，我们发现，不容易达到起振的条件；于是我们增大R4的值，使它等于4.7K,这时当我们再次调节RW1电阻时，很容易使电路起振，并且我们得到了很好的正弦波形。仿真的波形如下图所示： 按照方波、三角波发生电路，在Multisim10中搭建好原理图，在仿真条件下方波、三角波发生电路产生的波形如下图所示： 四、总原理图及元器件清单 1．总原理图 2．元件清单 序号 名称 主要参数 数量 备注 R1 可变电阻 10K