函数波形发生器设计报告.doc
函数信号发生器设计报告
姓名:
学号:
指导教师:
2011年12月14日
函数波形发生器
一、设计任务
设计并制作方波和三角波的函数发生器
二、设计要求
函数信号发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波（锯齿波）、方波（矩形波）、阶梯波等电压波形的电路和仪器。电路形式可以采用由运放及分离元件构成,也可采用单片集成函数发生器,根据用途不同,有产生多种波形的函数信号发生器,本设计主要为产生方波和三角波的函数信号发生器。
本次课程设计的波形发生电路以OP07J为核心,实现简易波形的输出。滞回比较器和积分运算电路产生方波和三角波的输出。
三、设计方案和论证
1.设计原理
工作原理图如图1.1所示。图中U1、R1、R2、R3、RP1、RP3共同组成同相输入滞回比较器。当同向端输入电压大于零时,运放输出幅值为+Uz的高电平,当同向端输入电压小于零时,运放输出幅值为-Uz的低电平,故Uo1幅值为±Uz的方波U2、R4、R5、RP2、RP4共同组成积分运算电路。当Uo1输出高电平时,电容充电,运放输出电压负方向线性增加,并反馈到滞回比较器的同向输入端,控制其输出端的状态跳变；当Uo1输出电压跳变到低电平时,电容放电,运放输出电压正方向线性增加,并反馈回去,从而在Uo2端得到周期性的频率与方波相同的三角波。
图1.1方波和三角波电路原理图
2.参数计算和器件选择
（1）参数计算:
滞回比较器中运放OP07J同相输入端的电压U同时与Uo1和Uo2有关,根据叠加原理,可得：
根据叠加原理,集成运放U同相输入端的电位U+=U-=0,,滞回比较器的输出发生跳变。阈值电压。积分电路的运算可得,,起始值为-UT,终了值为+UT,积分时间为T/2。此时,故得,所以频率为
方波输出幅度的理论值:U01=2*(3.9+0.7)=9.2V
三角波输出幅度的理论值:U02=R1/R2*U01=10K/10K*9.2V=9.2V
（2）器件选择
原件清单:参考附录1
3.使用仪器设备
序号
名称
型号
数量
1
万用表
GDM-8135
1
2
直流稳压电源
QJ3003S
1
3
示波器
EDV50223
1
4.测试方法和步骤
（1）Multisim仿真调试
（2）摆放元器件,检查所有芯片的电源脚和接地脚是否正确。
（3）检查完毕后进电路焊接,同时检查线路内部是否出现断路
5.Multisim电路仿真
6.方波和三角波的测试
图1.4方波和三角波的波形
表一：
波形
峰峰值VP-P(V)
频率(Hz)
周期(ms)
方波
理论值
10.5
167
6
实际值
9.56
165.6
6.04
三角波
理论值
10.8
167
6
实际值
10.16
164.7.
6.07
分析：
（1）三角波和方波的幅值,频率和周期在理论上均相等。
（2）实际测量的数值与理论值存在差异以及方波与三角波实际测量的数值存在差异,是因为运放本身就有自带误差以及电阻的不等,尤其是电容的误差较大,所以造成实际值和理论值之间的误差。
6、结论
电路采用OP07J,实现了设计的基本要求,能够产生稳定的方波和三角波。但各波形的频率和幅度的实际值和理论值相比,误差较大。是由于器件本身带来的误差,其中积分电容带来的误差较大。在实际电路中,对电阻、电容等参数的计算需进一步改进。
四、心得与体会
1.通过这次课程设计,加强了我们动手和思考解决能力的问题。在设计过程中,通过这套电路原理和其他各种电路原理的比较和认识,找到了简单正确的方法,也熟悉了电路设计的过程。
2、这次的设计,让我更深层次的理解各种器件的原理及使用规则。对具体情况做到正确判断,提高了对书本知识的掌握,也把理论水平提高到了实践水平。
3、加强了对课本知识的巩固,对于原件在电路中的使用有了更多地认识。
五、参考文献
1.《电子测量与仪器》,电子工作出版社,第二版
2.《基于Multisim的电子电路计算机仿真设计与分析》,电子工业出版社
3、《模拟电子技术》,康华光,高等教育出版社,第五版
附录1：
序号
型号
主要参数
数量
1
OP07J
T0-99
2
2
电阻
5.1k5%
10k5%
20k5%
30k5%
1
2
1
1
3
滑动电阻
20k
200k
3
1
4
电容
100nf
1uf
10uf
1
1
1
5
开关
单刀四掷
1