文档介绍：《电工与电子技术基础》课程设计报告
题目函数信号发生器
学院(部) 汽车学院
专业
班级
学生姓名
学号
06 月 18 日至 06 月 24 日共 1 周
指导教师(签字)
函数信号发生器
课题名称与技术要求
主要技术指标和要求:
能产生正弦波、矩形波(占空比可调)、锯齿波等多种波形;
输出信号的工作频率范围10Hz~10kHz,连续可调;
输出信号波形幅值0~10V,连续可调。
摘要
函数(波形)信号发生器,能产生某些特定的周期性时间函数波形(正弦波、方波、三角波、锯齿波和脉冲波等)信号。频率范围可从几个赫到几十兆赫函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。我们通过对函数信号发生器的原理以及构成设计一个能变换出三角波、正弦波、方波的简易发生器。我们通过对电路的分析,参数的确定选择出一种最适合本课题的方案。在达到课题要求的前提下保证最经济、最方便、最优化的设计策略。
正弦波发生电路也称为正弦波振荡电路,从原理上讲,其由基本放大电路、正反馈网络、选频网络、稳幅环节四部分组成。正弦波发生电路常根据选频网络所用元件命名,分为RC正弦波振荡电路、LC正弦波振荡电路。矩形波发生电路是由555定时器组成的多谐振荡器。锯齿波发生电路的核心是集成运放组成的电压比较器,由电压比较器构成矩形波发生电路,输出的矩形波经积分电路变换获得锯齿波。
由上述三种发生电路产生的波形经控制电路和放大电路得到幅值可调的正弦波、矩形波和方波,频率的改变由发生电路中的相关元件改变。
总体设计方案论证及选择
产生正弦波、方波、锯齿波的方案有很多种,如首先产生正弦波,然后通过整形电路将正弦波变换成方波,再经积分电路将方波变成锯齿波;也可以首先产生三角波----方波,再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波等等。
方案一:由RC正弦波发生电路产生正弦波,由555定时器组成矩形波发生电路产生矩形波,锯齿波发生电路产生锯齿波,三种波形经过控制电路,最后经过运放形成幅值可调的函数信号。
方案二:采用集成运算放大器与晶体管差分放大器共同组成的方波—三角波—正弦波函数发生器的设计方法。先产生方波——三角波,再将三角波变换成正弦波。由比较器和积分器组成方波——三角波发生电路,比较器输出的方波经积分器得到三角波,三角波到正弦波的变换电路主要由差分放大器完成。通过对差分放大电路部分元器件的调节来改善正弦波产生的波形。
方案三:采用集成电路实现,主要部件有运算放大器LM318、单片函数发生器模块5G8038、电阻和电容等。该方案可以通过调节函数发生器输出振荡频率大小、占空比、正弦波的失真,可产生精度较高的方波、三角波、正弦波,且具有较高的温度稳定性和频率特性。
方案二产生的矩形波占空比无法调节,方案三采用芯片虽然精度较高,温度稳定性和频率稳定性比较好,而他们产生的波形频率和占空比不能单独调节,从而给使用带来很大不便。根据目前所学知识,及在短时间内要能熟练运用集成函数发生器8038有较大困难,在这里采用方案一来完成本次课程设计。
设计方案的原理框图、总体电路图、接线图及说明
原理框图
总体电路图
说明:RC正弦波发生电路产生正弦波,由555定时器组成矩形波发生电路产生矩形波,锯齿波发生电路由电压比较器构成矩形波发生电路,输出的矩形波经积分电路变换获得锯齿波,三种波形经过控制电路,最后经过运放形成幅值可调的函数信号。
单元电路设计、主要元器件选择与电路参数计算

1)自激振荡原理:
在振荡电路中,人为地引入正反馈,并使反馈环路增益满足一定的条件,那么,电路在没有外部激励的情况下会产生输出信号,即产生自激振荡。无论在放大电路还是在振荡电路中,自激振荡的本质是相同的。即振荡时电路中的反馈一定是正反馈,并且反馈环路增益必须满足一定的条件。
正弦波振荡电路主要有三个部分组成
放大电路。利用运算放大器,使其有放大倍数,以满足自激振荡的条件。
反馈网络。把放大电路的输出信号正反馈到输入端,作为放大电路的输入信号,并满足自激振荡的条件。
选频网络。使振荡电路只能让某一特定频率的信号满足自激振荡的条件,以保证振荡电路输出正弦波信号。
2)RC振荡原理说明
RC振荡电路如图所示
图一RC振荡电路
放大电路是同相比例运算电路,RC串并联电路既是正反馈电路,又是选频电路。输出电压。经RC串并联电路分压后在RC并联电路上得出反馈电压,加在运算放大器的同相输入端,作为它的输入电压。由此得
欲使i与。同相,则上式分母的虚数部分必须为零,即
这时,而同相比例运算放大电路的电压放大倍数则为
可见,当时,。
在特定频率时,和同相,也就是RC串并联电路具有正反馈和选频作用。和都是正弦波电