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河南理工大学万方科技学院
《模拟电子技术》课程设计说明书

课程名称:简易信号发生器设计
系部:电气系
专业: 电气工程及其自动化
班级: 09级3班
设计人:
学号: 0916301046

第一部分
课程设计任务书
设计目的
掌握信号发生器的设计方法和测试技术
了解单片函数发生器IC8038的工作原理和应用。
学会安装和调试分立元件与集成电路组成的多级电子电路小系统。
设计技术与要求
设计要求
基本要求
电路能输出正弦波、方波和三角波等三种波形;
输出信号的频率要求可调;
拟定测试方案和设计步骤;
根据性能指标,计算元件参数,选好元件,设计电路并画出电路图;
在画面板上或万能板上安装电路;
测试输出信号的幅度和频率;
写出设计性性报告。
扩展要求:输出信号的幅度和要求连续可调,幅度范围为0-5V,频率范围100HZ-10KHZ。
技术指标
频率范围:100HZ-1KHZ,1KZ-10KHZ;输出电压:方波Vp-p<24V,
三角波Vp-p=6V,正玄波 Vp-p=1V;方波tr 小于1uS.
三、设计提示
方案提示:
设计方案可先产生正弦波,然后通过整形电路将正弦波变成方波,再由积分电路将方波变成三角波;也可先产生三角-方波,再将三角波变成正弦波。如下框土所示。
方波三角波正弦波
积分器
比较器
差分放大器
用单片集成芯片IC8038实现,但这种方案要求幅度和频率都可调,可采用数字电
位器加程控放大器实现。
用单片机和A/D转换器实现,编写相应的程序即可实现。
设计用仪器:示波器1台,晶体管豪伏表,万能表1块,低频率信号发生器,实验面包板或万能板,智能电工实验台。
设计用主要器件:双运放UA747(或7412一只)、差分管3DG100四个;IC8038、数字
电位器一个;68C51、D/A0832一块。电阻电容若干。
参考书:彭介华《电子技术课程设计指导》高教出版社;上课教材
设计报告要求
选定设计方案;
拟出设计步骤,画出设计电路,分析计算主要元件参数值;
列出测试数据表格;
进行总结和分析,并写出设计性报告。
设计总结与思考
总结信号发生器的设计和测试方法;
总结设计信号发生器所用的知识点;
三角波的输出幅度是否可以超过方波?
IC8038的输出频率与那些参数有关?如何减小失真?
一、简易信号发生器基本原理
函数发生器的组成
函数发生器一般是指能自动产生正弦波、方波、三角波的电压波形的电路或者仪器。电路形式可以采用由运放及分离元件构成;也可以采用单片集成函数发生器。根据用途不同,有产生三种或多种波形的函数发生器,本课题介绍方波、三角波、正弦波函数发生器的方法。
正弦波产生电路
正弦波振荡电路的振荡条件;
1、 RC桥式正弦波振荡器(文氏电桥振荡器)
图11-1为RC桥式正弦波振荡器。其中RC串、并联电路构成正反馈支路,同时兼作选频网络,R1、R2、RW及二极管等元件构成负反馈和稳幅环节。调节电位器RW,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。
R3的接入是为了削弱二极管非线性的影响,以改善波形失真。
电路的振荡频率

起振的幅值条件
≥2
式中Rf=RW+R2+(R3 // rD),rD —二极管正向导通电阻。
调整反馈电阻Rf(调RW),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、方波发生器
由集成运放构成的方波发生器和三角波发生器,一般均包括比较器和RC积分器两大部分。图11-2所示为由滞回比较器及简单RC 积分电路组成的方波—三角波发生器。它的特点是线路简单,但三角波的线性度较差。主要用于产生方波,或对三角波要求不高的场合。
图11-1 RC桥式正弦波振荡器
电路振荡频率

式中 R1=R1'+RW' R2=R2'+RW"
方波输出幅值 Uom=±UZ
三角波输出幅值
调节电位器RW(即改变R2/R1),可以改变振荡频率,但三角波的幅值也随之变化。如要互不影响,则可通过改变Rf(或Cf)来实现振荡频率的调节。
图11-2 方波发生器
3、三角波和方波发生器
如把滞回比较器和积分器首尾相接形成正反馈闭环系统,如图11-3 所示,则比较器A1输出的方波经积分器A2积分可