电子线路课程设计-函数信号发生器课程设计.doc

中北大学
《电子线路》课程设计说明书
2011/2012 学年第一学期
题目: 函数信号发生器
学生姓名: 学号: 3


学院: 信息商务学院
专业: 通信工程

指导教师:
系主任:
2012 年 1 月 5 日
课程设计任务书
:
1)综合运用所学的理论知识,掌握一般电子线路分析和设计的基本方法和步骤;
2)培养一定的独立分析问题、解决问题的能力;
3)实践利用EDA软件绘制电子线路原理图、PCB图及仿真;
4)学会说明书的规范整理和书写。
(包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等):
1、产生方波(200-2000Hz可调,输出电压0-5V可调);
2、锯齿波(200-2000Hz可调,输出电压0-5V可调);
3、占空比可调的矩形波(30%-70%)。
4、注意要求每种波幅度可调、频率可调,并给出自己设计方法的可调范围及依据。
运放:MC1595、MC4558、F007或自选
分工:方波一人,锯齿波一人,矩形波一人。

分析设计任务,查阅相关资料;
1 引言
信号发生器又称信号源或振荡器,在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形,如三角波、锯齿波、矩形波(含方波)、正弦波的电路被称为函数信号发生器。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。例如在通信、广播、电视系统中,都需要射频(高频)发射,这里的射频波就是载波,把音频(低频)、视频信号或脉冲信号运载出去,就需要能够产生高频的振荡器。在工业、农业、生物医学等领域内,如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等,都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器。
2 技术性能指标
1、产生方波(200-2000Hz可调,输出电压0-5V可调);
2、锯齿波(200-2000Hz可调,输出电压0-5V可调);
3、占空比可调的矩形波(30%-70%)。
4、注意要求每种波幅度可调、频率可调,并给出自己设计方法的可调范围及依据。
运放:MC1595、MC4558、F007或自选
分工:方波一人,锯齿波一人,矩形波一人。
按照以上技术完成要求设计出电路,绘制电路图,对设计的电路用Multisim进行必要的仿真,用PCB软件进行制板、焊接,然后对制作的电路完成调试,撰写设计报告测,通过答辩
3 方案的选择
根据实验任务的要求,对信号产生部分可采用多种方案:如模拟电路实现方案,数字电路实现方案,模数结合实现方案等。鉴于波形信号的产生和模拟联系紧密,我们用模拟电路实现方案。模拟电路的实现方案就是指全部采用模拟电路的方式,以实现信号产生电路的所有功能。就此方案,也有几种电路方式。
方案一

方波和正弦波产生电路
用方波和三角波产生电路输出方波和三角波[1],再通过三角波—正弦波转换器产生正弦波。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:
⑴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,可得:
⑵
当VO2上升到使Vp略高于0V时,A1的输出翻转到VO1=+Vz。
同样: 时
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: ⑶
方波幅值: =± ⑷
三角波幅值: = ⑸
调节可改变振荡频率,
但三角波的幅值也随之而变化。
方波和正弦波波形图
方案二
信号发生器方框图
用正弦波发生器产生正弦波信号,然后用电压比较器产生方波,再经积分电路产生三角波,电路框图如图二。此电路结构简单,且有良好的正弦波和方波信号。但经过积分器电路产生同步的三角波信号,存在难度。原因是积分器电路的积分时间常数不变的,而随着方波信号频率的改变,积分电路输出的三角波幅度同时改变。若要保持三角波的输出幅度不变,需同时改变积分时间常数的大小。而且方波占空比[2]和锯齿波幅度改变会同时引起其它波形的变化。
方案三
在方案二的基础上,我们添加方波产生电路作为锯齿波产生的信号源,解决了课程设计中提出的对锯齿波和矩形波调节而互不影响的要求。
确定系统方案三。
4 单元电路设计
4.