模拟电路课程设计方波—三角波—正弦波函数发生器设计

模拟电路

课程设计报告

课题名称：方波—三角波—正弦波函数发生器设计专业：电子信息工程

班级：

学号：

学生姓名：

指导教师：

2010年6月12日

一、设计目的：掌握科研任务的调研方法，熟悉查阅文献资料，学习应用电子电路理论知识进行系统设计方案论证，掌握相关电路的设计和计算方法，完成具体电路的设计和相关计算。完成对系统所用元器件的挑选和检测，完成电路的焊接组装，完成电路的单元调试。掌握整机调试方法，掌握相关技术指标的测量方法，研究有关技术指标的调整技术。

二、设计要求：掌握方波—三角波—正弦波函数发生器设计的设计方法与测试技术。了解单片集成函数发生器8038的工作原理与应用，学会安装与调试由分离元件与集成电路组成的多级电子电路小系统。

三、课程设计所需要的元件

三极管9013（4个） uA741（2个）稳压管2DW231（6.2V 30mA 20mW ）电阻：10k （1个） 20k （3个）2k （3个）2.7k （1个）6.8k （2个） 100k （1个） 8k （1个） 0.1k （1个）电位器47k （2个）电容：0.022uF （1个） 47uF （1个）470uF （2个）10uF （1个）

0.1uF （1个）

四、设计原理：1.图为方波和三角波发生器

第一级A1组成迟滞电压比较器，输出电压U o1为对称的方波信号。

第二级A2组成积分器，输出电压Uo 为三角波信号。设稳压值为U Z ，则比较器输出的高电平为+U Z ，低电平为-U Z 。由图可得A1同相端的电压为：

12o1o 1212R R u u u R R R R +=?+?++12

Z o

1212

()R R U u R R R R =?±+?++Z 2

mH U R R E =

由于此电压比较器的 u - = 0，u+=0则可求得电压比较器翻转时的上门限电位为

下门限电位为门限宽度为反相积分器的输出电压为

当t=0时，当t=t1时，

方波和三角波的周期为

方波和三角波的频率为

方波和三角波的输出波形为：

Z 2

mL U R R E -=mL

mH m E E E -=?Z 2

2U R

R =mL

0Z 14o )d (1)(E t nU C R t u t

+--=?Z

)0(U R R E

u -

==1o 1mH Z 2()R u t E U R ==Z 1

1Z 412

nU R t U R C R =?-?21

411222nR C

R R t T ?==14124T 1C

R R nR f ==

2. 图为三角波---正弦波转换电路

差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强等优点。特别是作为直流放大器，可以有效的抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性。分析表明，传输特性曲线的表达式为：0

22/1id T

C E U U aI I aI e ==

11/1id T

C E U U aI I aI e

-==+ 式中 /1C E a I I =≈

0I ——差分放大器的恒定电流；

T U ——温度的电压当量，当室温为25oc 时，UT ≈26mV 。

如果Uid 为三角波，设表达式为

44434m id m U T t T U U T

t T ???- ?????=?

-???- ???

? 022T t T t T ?

?≤≤ ?

???≤≤ ???

式中 Um ——三角波的幅度； T ——三角波的周期。

三角波和正弦波输出波形：

3. 三角波-方波-正弦波函数发生器实验电路

-12V Uo输出为方波，Uo1输出为三角波，Uo2输出为正弦波。

4．电路仿真波形：

方波—三角波

三角波—正弦波

方波发生器设计(课程设计报告)

课程设计(论文)说明书题目：方波发生器的设计院（系）：专业：电子信息工程学生姓名：学号：指导教师：职称： 20 年月日

摘要本次课程设计以AT89S51单片机为核心器件，外围采用按键作为控制以及LCD1602作为显示器所设计的方波发生器。该方波发生器能实现0-1kHz频率范围、占空比可调的方波输出。其核心技术为单片机并行端口的应用、单片机定时器中断应用和数字分离的ASCII码液晶显示技术。采用8个独立的按键组成控制模块，操作方便，按键控制模式可以通过程序进行设定；显示模块则由液晶屏1602构成，能显示出实时输出方波的频率及占空比，直观明了。设计过程中遇到的问题是输出方波的频率、占空比与液晶显示数据存在误差，通过不断调试程序，合理编写中断服务程序来修正误差提高精确度，达到设计要求。该方波发生器具有线路简单、结构紧凑、价格低廉、性能优越等优点。关键词：方波发生器；AT89S51单片机；键盘；LCD1602

Abstract The course design AT89S51 microcontroller as the core device, the external use of buttons as a control and LCD1602 displays are designed as a square wave generator. The square wave generator to achieve 0-1kHz frequency range, adjustable duty cycle square wave output. The core technology for the application of single chip parallel port, SCM applications and digital timer interrupt ASCII code separate liquid crystal display technology. 8-independent component control module buttons, easy to operate key control mode can be set through the program; display module constituted by the LCD1602, can show real-time output frequency and duty cycle square wave, intuitive and clear. Problems encountered in the design process is the output square wave frequency, duty cycle and LCD display data errors exist, through continuous commissioning process, a reasonable write interrupt service routine to correct the error to improve accuracy, to meet the design requirements. The square wave generator has a simple circuit, compact, low cost, superior performance advantages. Keywords: Square wave generator；AT89S51 microcontroller；keyboard；liquid crystal 1602

课程设计波形发生器

一、设计任务和要求要求：设计并制作用分立元件和集成运算放大器组成的能产生方波、三角波和正弦波的波形发生器。二、原理电路设计：（1）方案的提出方案一： ①先由文氏桥振荡产生一个正弦波信号（右图） ②把文氏桥产生的正弦波通过一个过零比较器从而把正弦波转换成方波。 ③把方波信号通过一个积分器。转换成三角波。方案二： ①由比较器和积分器构成方波三角波产生电路。（下图） ②然后通过低通滤波把三角波转换成正弦波信号。方案三： ①由比较器和积分器构成方波三角波产生电路。（电路图与方案二相同） ②用折线法把三角波转换成正弦波。(下图) （2）方案的比较与确定方案一：

文氏桥的振荡原理：正反馈RC网络与反馈支路构成桥式反馈电路。当R1=R2、C1=C2。即f=f 时，F=1/3、Au=3。然而，起振条件为Au略大于3。实际操作时，如果要满足振荡条件R4/R3=2时，起振很慢。如果R4/R3大于2时，正弦波信号顶部失真。调试困难。RC串、并联选频电路的幅频特性不对称，且选择性较差。因此放弃方案一。方案二：把滞回比较器和积分比较器首尾相接形成正反馈闭环系统，就构成三角波发生器和方波发生器。比较器输出的风波经积分可得到三角波、三角波又触发比较器自动翻转形成方波，这样即可构成三角波和方波发生器。通过低通滤波把三角波转换成正弦波是在三角波电压为固定频率或频率变化范围很小的情况下使用。然而，指标要求输出频率分别为102H Z、103H Z和104Hz。因此不满足使用低通滤波的条件。放弃方案二。方案三：方波三角波发生器原理如同方案二。比较三角波和正弦波的波形可以发现，在正弦波从零逐渐增大到峰值的过程中，与三角波的差别越来越大;即零附近的差别最小,峰值附近差别最大。因此，根据正弦波与三角波的差别，将三角波分成若干段，按不同的比例衰减，就可以得到近似与正弦波的折线化波形。而且折线法不受频率范围的限制，便于集成化。综合以上三种方案的优缺点，最终选择方案三来完成本次课程设计。（3）单元电路设计此电路由反相输入的滞回比较器和RC电路组成。RC回路既作为延迟环节，又作为反馈网络，通过RC充、放电实现输出状态的自动转换。设某一时刻输出

模拟电路课程设计

电子技术课程设计所属学院：电气信息工程学院姓名：学号：指导老师：同组成员：完成时间： 2016年1月16日

目录（1）设计题目名称（2）设计任务、技术指标和要求（3）设计方案选择与论证（4）总体电路的原理和功能框图（方案比较和说明）（5）功能块及单元电路的设计与主要参数计算，元器件选择和电路参数计算的说明等（6）全部元器件、型号清单（7）仿真过程波形和结果（8）PCB底版布线图及说明（选择）（9）课程设计体会和收获

课程题目：波形发生器一、设计目的 1.掌握运用模数电知识的应用能力 2.提高自身动手能力与实践能力二、设计任务、技术指标及要求 1.设计任务设计制作一台能产生方波、锯齿波、正弦波和三次正弦波的波形发生器。 2.技术指标 ①输出波形频率范围为0.02Hz~20kHz且连续可调； ②正弦波幅值为±10V，失真度小于2%； ③方波幅值为10V； ④锯齿波峰-峰值为20V； ⑤各种波形幅值均连续可调； 3.设计要求 ①设计电路所需的直流电源； ②出集成运放、二极管、电阻、电容、电位器、转换开关等全部元件的清单；

三、设计方案选择与论证（1）使用NE555芯片构成多谐振荡器，输出方波；（2）从NE555的THR 与THI 端引出信号接上一个比例放大器即可产生锯齿波，同时作为产生正弦波与三次正弦波的输入；（3）让锯齿波通过一个KHz f H 10=的二阶无源低通滤波器，通过滤波产生一次，8KHz 到10KHz 的正弦波；（4）让锯齿波通过一个24KHz~30KHz 的带通滤波器，输出三次正弦波。其中滤出三次谐波的理论依据是，由于锯齿波是一个关于t 的周期函数，并且满足狄利克里条件：在一个周期内具有有限个间断点，且在这些间断点上，函数是有限值；在一个周期内具有有限个极值点绝对可积，则有如下公式（*）成立。称为积分运算()t f 的傅里叶变换 ()()dt e t f w F jwt -∞ ∞ -? = （*）根据欧拉公式2 cos 000t jw t jw e e t w -+= 就可以将锯齿波中的三次正弦波滤出来。

方波_三角波波形发生器的设计说明

模拟电子技术课程设计报告题目名称：方波－三角波波形发生器姓名：学号：班级：

目录摘要---------------------------------------------------------------------2 关键词------------------------------------------------------------------2 一设计任务与要求--------------------------------------------------2 1.1设计任务-----------------------------------------------------------------------------------2 1.2 设计要求----------------------------------------------------------------------------------2 二电路设计----------------------------------------------------------2 2.1 方案设计与论证-------------------------------------------------------------------------2 2.2 电路设计原理----------------------------------------------------------------------------3 2.2.1 电路原理框图-------------------------------------------------------------------------3 2.2.2 单元电路设计与计算说明----------------------------------------------------------3 2.3 原理图

模拟电子电路课程设计正弦波三角波方波函数发生器样本

课程设计任务书学生姓名: 专业班级: 指导教师: 工作单位: 题目: 正弦波－三角波－方波函数发生器初始条件: 具备模拟电子电路的理论知识; 具备模拟电路基本电路的设计能力; 具备模拟电路的基本调试手段; 自选相关电子器件; 能够使用实验室仪器调试。要求完成的主要任务: ( 包括课程设计工作量及其技术要求, 以及说明书撰写等具体要求) 1、频率范围三段: 10～100Hz, 100 Hz～1KHz, 1 KHz～10 KHz; 2、正弦波Uopp≈3V, 三角波Uopp≈5V, 方波Uopp≈14V; 3、幅度连续可调, 线性失真小; 4、安装调试并完成符合学校要求的设计说明书时间安排: 一周, 其中3天硬件设计, 2天硬件调试指导教师签名: 年月日系主任( 或责任教师) 签名: 年月日

目录 1.综述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 1.1信号发生器概论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 1.2 Multisim简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 1.3集成运放lm324简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 2.方案设计与论证．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 2.1方案一．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 2.2方案二．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 2.3方案三．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 3.单元电路设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

模电课程设计(波形发生器)

课程设计课程名称模拟电子技术基础课程设计题目名称波形发生电路_ 学生学院物理与光电工程学院专业班级电子科学与技术（5）班学号学生姓名指导教师 2013-12-10

一、题目：波形发生电路二、设计任务与技术指标要求：设计并制作用分立元件和集成运算放大器组成的能产生正弦波、方波和三角波的波形发生器。基本指标： 1、输出的各种波形基本不失真； 2、频率范围为50H Z ～20KH Z ，连续可调； 3、方波和正弦波的电压峰峰值V PP >10V ，三角波的V PP >20V 。三、电路设计及其原理 1）方案的提出方案一 ①用RC 桥式振荡器产生正弦波。 ②正弦波经过一个过零比较器产生方波。 ③方波通过积分运算产生三角波。方案二 ①由滞回比较器和积分运算构成方波和三角波发生电路。（如图1所示） ②再由低通滤波把三角波转成正弦波。方案三 ①由滞回比较器和积分运算构成方波和三角波发生电路。（同方案二） ②利用折线法把三角波转换成正弦波。（如图2所示）图1 图3 图2

2）方案的比较方案一中以RC串并联网络为选频网络和正反馈网络、并引入电压串联负反馈，从而产生正弦波。为了稳定正弦波幅值，一般要在反馈电阻一边串联一对反向的并联二极管，但这样会使正弦波出现交越失真。R1/R2=2时，起振很慢； R1/R2>2时，正弦波会顶部失真。调试困难。还有，RC桥式振荡器对同轴电位器的精确度要求较高，否则，正弦波很容易失真。方案二的低通滤波产生正弦波适宜在三角波频率固定或变化小时使用，而本次课程设计要求频率50Hz-20KHz，显然不适合。方案三滞回比较器和积分比较器首尾相接形成正反馈闭环系统，这样就形成方波发生器和三角波发生器。滞回比较器输出的方波经积分产生三角波，三角波又触发比较器自动翻转成方波。另外，根据正弦波与三角波的差别，将三角波分成若干段，按不同的比例衰减，就可以得到近似与正弦波的折线化波形。而且折线法不受频率范围的限制，便于集成化。虽然反馈网络中电阻的匹配困难，但可以通过理论计算出每个电阻阻值后再调试。这样可以省下很多功夫。综合以上三种方案的优缺点，最终选择方案三来完成本次课程设计。 3）单元电路设计方波---三角波产生电路

模拟电路课程设计题目

电子技术（模拟电路部分）课程设计题目一、课程设计要求 1、一个题目允许两个人选择，共同完成电子作品，但课程设计报告必须各自独立完成。 2、课程设计报告按给定的要求完成，要上交电子文档和打印文稿（A4）。 3、设计好的电子作品必须仿真，仿真通过后，经指导老师检查通过后再进行制作。 4、电子作品检查时间：2010年3月4日，检查通过作品需上交。 4、课程设计报告上交时间：2010年5月20日前。二、课程设计题目方向一、波形发生器设计题目1：设计制作一个产生方波－三角波－正弦波函数转换器。设计任务和要求 ①输出波形频率范围为0.02Hz~20kHz且连续可调； ②正弦波幅值为±2V，； ③方波幅值为2V； ④三角波峰-峰值为2V，占空比可调； ⑤设计电路所需的直流电源可用实验室电源。题目2：设计制作一个产生正弦波－方波－三角波函数转换器。设计任务和要求 ①输出波形频率范围为0.02Hz~20kHz且连续可调； ②正弦波幅值为±2V，； ③方波幅值为2V； ④三角波峰-峰值为2V，占空比可调； ⑤设计电路所需的直流电源可用实验室电源。题目3：设计制作一个产生正弦波－方波－锯齿波函数转换器。设计任务和要求 ①输出波形频率范围为0.02Hz~20kHz且连续可调； ②正弦波幅值为±2V，； ③方波幅值为2V； ④锯齿波峰-峰值为2V，占空比可调；

⑤设计电路所需的直流电源可用实验室电源。题目4：设计制作一个方波/三角波/正弦波/锯齿波函数发生器。设计任务和要求 ①输出波形频率范围为0.02Hz~20kHz且连续可调； ②正弦波幅值为±2V； ③方波幅值为2V，占空比可调； ④三角波峰-峰值为2V； ⑤锯齿波峰-峰值为2V； ⑥设计电路所需的直流电源可用实验室电源。方向二、集成直流稳压电源设计题目1：设计制作一串联型连续可调直流稳压正电源电路。设计任务和要求 ①输出直流电压1.5∽10V可调； ②输出电流I O m=300mA；（有电流扩展功能） ③稳压系数Sr≤0.05； ④具有过流保护功能。题目2：设计制作一串联型连续可调直流稳压负电源电路。设计任务和要求 ①输出直流电压1.5∽10V可调； ②输出电流I O m=300mA；（有电流扩展功能） ③稳压系数Sr≤0.05； ④具有过流保护功能。题目3：设计制作一串联型二路输出直流稳压正电源电路。设计任务和要求 ①一路输出直流电压12V；另一路输出5－12V连续可调直流稳压电源； ②输出电流I O m=200mA； ③稳压系数Sr≤0.05；

方波-三角波波形发生器设计

电子技术课程设计题目方波、三角波信号发生器学院名称电气工程学院指导教师职称班级自动化071班学号学生姓名 2009年01 月14日

目录摘要---------------------------------------------------------------------------2 关键词------------------------------------------------------------------------2 一、设计任务与要求------------------------------------------------------2 1.1 设计任务------------------------------------------------------------------------------2 1.2 设计要求-----------------------------------------------------------------------------2 二、方案设计与论证------------------------------------------------------3 2.1 方案一--------------------------------------------------------------------------------3 2.2 方案二--------------------------------------------------------------------------------3 2.3 两种方案比较------------------------------------------------------------------------4 三、单元电路设计与参数计算------------------------------------------4 3.1 方波产生电路-----------------------------------------------------------------------4 3.2 三角波发生电路--------------------------------------------------------------------5 3.3 参数计算------------------------------------------------------------------------------5 四、仿真过程仿真结果----------------------------------------------------5 4.1仿真调试输出波形-------------------------------------------------------------------5 4.2 调试输出波形------------------------------------------------------------------------6 4.3 数据记录------------------------------------------------------------------------------6 五、总原理图及元件清单------------------------------------------------7 5.1 电路设计原理------------------------------------------------------------------------7 5.2 总原理图------------------------------------------------------------------------------7 5.3 PCB图-------------------------------------------------------------------------------7 5.4 元件清单------------------------------------------------------------------------------8 六、电路调试与分析------------------------------------------------------8 6.1 电路的装调--------------------------------------------------8 6.2 调试结论------------------------------------------------------------------------------8 6.3 误差分析------------------------------------------------------------------------------9 七、设计心得---------------------------------------------------------------9 八、参考文献---------------------------------------------------------------9

基于MCS-51单片机的可调频率方波发生器课程设计报告

摘要本实验是基于PHILIPS AT89C51 单片机所设计的，可以实现键位和数字动态显示的一种频率可调方波发生器。通过键盘键入(10HZ-9999HZ)随机频率，使用七段数码管显示，每一个数码管对应一个键位。单片机对各个键位进行扫描，确定键位的输入，然后数码管显示输入的数值，方波发生器输出以数码管显示的数值为频率的方波。关键词：单片机七段数码管键盘电路频率可调方波发生器

一、目的和功能 1.1 目的：设计一种频率范围限定且可调的方波发生器，志在产生特定频率的方波。 1.2功能：假设键盘是4*4的键盘，当键盘输入范围在10hz-9999hz的数字，单片机控制数码管显示该数值，并把该数值当做方波发生器的输入频率，单片机控制该方波发生器以该数值作为频率显示方波，从而得到我们想要频率的方波。二、硬件设计 2.1 硬件设计思想键盘的数字和键位关系固定，通过键盘输入产生频率，通过LED数码管显示出来，每一个数码管对应一个键位。基本设备是基于PHILIPS AT89C51单片机，外围设备采用的是4个七段数码管，PHILIPS A T89C51单片机，1个OSCILLOSCOPE 方波发生器，16个Button，若干电阻，电源电池。 2.2 部分硬件方案论述 2.2.1 七段数码管扫描显示方式的方案比较方案一：静态显示方式：静态显示方式是指当显示器显示某一字符时，七段数码管的每段发光二极管的位选始终被选中。在这种显示方式下，每一个LED数码管显示器都需要一个8位的输出口进行控制。静态显示主要的优点是显示稳定，在发光二极管导通电流一定的情况下显示器的亮度大，系统运行过程中，在需要更新显示内容时，CPU才去执行显示更新子程序，这样既节约了CPU的时间，又提高了CPU的工作效率。其不足之处是占用硬件资源较多，每个LED数码管需要独占8条输出线。随着显示器位数的增加，需要的I/O口线也将增加。

微机原理课程设计波形发生器

微机原理课程设计波形发生器基本要求：（1）通过按键选择波形，波形选择（方波、三角波）。8255 A 和0832 （2）通过按键设定波形的频率，同时波形频率在数码管上显示。8255A （3）频率设定后，通过8253精确计时来设置波形宽度大小，比如方波的占空比。（4）8259A产生中断，用示波器显示输出波形。附加要求：（1）通过按键可以增大或者降低频率；（2）显示正弦波。

目录一理论部分 1.1 课程设计的目的 (2) 1.2 课程设计要求与内容 (2) 1.3 总体设计方案 (2) (1)设计思想及方案论证 (2) (2)总体设计方案框图 (3) 1.4 系统硬件设计 (4) 1.5 系统软件设计 (5) 二实践部分 2.1 系统硬件原理简介 (6) 2.2 程序调试 (9) 2.3 软件系统的使用说明 (9) 三课程设计结果分析 3.1 实验结果 (10) 3.2 结果分析 (11) 四课程设计总结 (11) 五附录 5.1源程序及说明 (12)

波形发生器一理论部分 1.1 课程设计的目的（1）综合模拟电子线路、数字电子技术和微机原理等多门专业基础课程的知识，使学生对以计算机为核心的通信、测量或控制系统有个全面了解和实践的过程。（2）掌握常规芯片的使用方法、掌握简单微型计算机应用系统软硬的设计方法，进一步锻炼同学们在微型计算机应用方面的实际工作能力，强化本学科内容并扩展知识面。（3）体验分析问题、提出解决方案、通过编程等手段实现解决方案、不断调试最终达到设计要求的全过程。（4）培养学生的创造力和对专业的适应性。 1.2 课程设计的内容和要求 1、通过按键选择波形，波形选择（方波、三角波、正弦波）。8255 A 和0832 2、通过按键设定波形的频率，同时波形频率在数码管上显示。8255A 3、频率设定后，通过8253精确计时来设置波形宽度大小，比如方波的占空比。 4、8259A 产生中断，用示波器显示输出波形。 5、通过按键可以增大或者降低频率； 6、画出电路原理图，说明工作原理，编写程序及程序流程图。 1.3 总体设计方案 (1)设计思想及方案论证由于要求达到模拟信号波形发生，因此要由D/A 转换芯片0832来来完成此项任务，由8253形成波形的主要做法是：先输出一个下限电平，将其保持t 然后输出一个稍高的电平，在保持t ，然后重复此过程，因此需要延长0832输入数据的时间间隔来改变频率。如图1信号发生波形图所示。0832输入的数据的延时可以通过软件完成，也可以通过硬件完成。由于实验要求输出的波的频率可以改变，且精确，所以选用硬件延时硬件延时主要由计时器8253和中断控制器8259来实现。由8253输出的方波的高低电平，来触发8259的IR0端，8259给CPU 中断信号，CPU 中断来执行相应的中断子程序，中断子程序为向0832输出数据的程序，通过选择此程序可以产生锯齿波，方波，正弦波。由于0832产生的方波的频率可以控制，所以每次中断执行波形发生程序的时间间隔可以精确控制。以此来控制输出的波形频率。最后通过8255驱动LED 数码显示管，实现对输入的频率的显示，由键盘直接输入波形频率，通过LED 数码显示管显示。 +5V 0V 图1 信号发生波形图

电子技术课程设计题目

电子技术课程设计一、课程设计目的： 1．电子技术课程设计是机电专业学生一个重要实践环节，主要让学生通过自己设计并制作一个实用电子产品，巩固加深并运用在“模拟电子技术”课程中所学的理论知识； 2．经过查资料、选方案、设计电路、撰写设计报告、答辩等，加强在电子技术方面解决实际问题的能力，基本掌握常用模拟电子线路的一般设计方法、设计步骤和设计工具，提高模拟电子线路的设计、制作、调试和测试能力； 3．课程设计是为理论联系实际，培养学生动手能力，提高和培养创新能力，通过熟悉并学会选用电子元器件，为后续课程的学习、毕业设计、毕业后从事生产和科研工作打下基础。二、课程设计收获： 1.学习电路的基本设计方法；加深对课堂知识的理解和应用。 2.完成指定的设计任务，理论联系实际，实现书本知识到工程实践的过渡； 3.学会设计报告的撰写方法。三、课程设计教学方式：以学生独立设计为主，教师指导为辅。四、课程设计一般方法 1. 淡化分立电路设计，强调集成电路的应用一个实用的电子系统通常是由多个单元电路组成的，在进行电子系统设计时，既要考虑总体电路的设计，同时还要考虑各个单元电路的选择、设计以及它们之间的相互连接。由于各种通用、专用的模拟、数字集成电路的出现，所以实现一个电子系统时，根据电子系统框图，多数情况下只有少量的电子电路的参数计算，更多的是系统框图中各部分电子电路要正确采用集成电路芯片来实现。 2. 电子系统内容步骤：总体方案框图---单元电路设计与参数计算---电子元件选择---单元电路之间连接---电路搭接调试---电路修改---绘制总体电路---撰写设计报告(课程设计说明书) （1）总体方案框图：反映设计电路要求，按一定信息流向，由单元电路组成的合理框图。比如一个函数发生器电路的框图：（2）单元电路设计与参数计算---电子元件选择：基本模拟单元电路有：稳压电源电路，信号放大电路，信号产生电路，信号处理电路（电压比较器，积分电路，微分电路，滤波电路等），集成功放电路等。基本数字单元电路有：脉冲波形产生与整形电路（包括振荡器，单稳态触发器，施密特触发器），编码器，译码器，数据选择器，数据比较器，计数器，寄存器，存储器等。为了保证单元电路达到设计要求，必须对某些单元电路进行参数计算和电子元件选择，比如：放大电路中各个电阻值、放大倍数计算；振荡电路中的电阻、电容、振荡频率、振荡幅值的计算；单稳态触发器中的电阻、电容、输出脉冲宽度的计算等；单元电路中电子元件的工作电压、电流等容量选择。

信号发生器设计(附仿真)

南昌大学实验报告学生姓名：学号：专业班级：实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：信号发生器设计一、设计任务设计一信号发生器，能产生方波、三角波和正弦波并进行仿真。二、设计要求基本性能指标：(1)频率范围100Hz~1kHz；(2)输出电压：方波U p-p≤24V，三角波U p-p =6V，正弦波U p-p>1V。扩展性能指标：频率范围分段设置10Hz~100Hz, 100Hz~1kHz，1kHz~10kHz；波形特性方波t r<30u s（1kHz，最大输出时），三角波r△<2%，正弦波r～<5%。三、设计方案信号发生器设计方案有多种，图1是先产生方波、三角波，再将三角波转换为正弦波的组成框图。图1 信号发生器组成框图主要原理是：由迟滞比较器和积分器构成方波——三角波产生电路，三角波在经过差分放大器变换为正弦波。方波——三角波产生基本电路和差分放大器电路分别如图2和图4所示。图2所示，是由滞回比较器和积分器首尾相接形成的正反馈闭环系统，则比较器A1输出的方波经积分器A2积分可得到三角波，三角波又触发比较器自动翻转形成方波，这样即可构成三角波、方波发生器。其工作原理如图3所示。

图2 方波和三角波产生电路图3 比较器传输特性和波形利用差分放大器的特点和传输特性，可以将频率较低的三角波变换为正弦波。其基本工作原理如图5所示。为了使输出波形更接近正弦波，设计时需注意：差分放大器的传输特性曲线越对称、线性区越窄越好；三角波的幅值V 应接近晶体管的截止电压值。 m 图4 三角波→正弦波变换电路

图5 三角波→正弦波变换关系在图4中，RP 1调节三角波的幅度，RP 2 调整电路的对称性，并联电阻R E2 用来减小差分放大器的线性区。C 1、C 2 、C 3 为隔直电容，C 4 为滤波电容，以滤除谐波分量，改善输出波形。波形发生器的性能指标： ①输出波形种类：基本波形为正弦波、方波和三角波。 ②频率范围：输出信号的频率范围一般分为若干波段，根据需要，可设置n个波段范围。 ③输出电压：一般指输出波形的峰-峰值U p-p。 ④波形特性：表征正弦波和三角波特性的参数是非线性失真系数r～和r△；表征方波特性的参数是上升时间t r。四、电路仿真与分析

课程设计—基于单片机的方波信号发生器汇总

微型计算机技术专业方向课程设计任务书题目名称：基于单片机的方波信号发生器专业自动化班级122 姓名学号学校：指导教师： 2014年12月9日

课程设计任务书课程名称：微型计算机技术设计题目：基于单片机的方波信号发生器系统硬件要求：从P1.0口输出方波，分四个档：按下S1时输出1HZ，按下S2时输出10HZ，按下S3时输出1KHZ，按下S4时输出10KHZ的方波，要求误差少于1%，软件设计： 1）主程序设计 2）各功能子程序设计其他要求： 1、每位同学独立完成本设计。 2、依据题目要求，提出系统设计方案。 3、设计系统电路原理图。 1、调试系统硬件电路、功能程序。 2、编制课程设计报告书并装订成册，报告书内容（按顺序）（1）报告书封面（2）课程设计任务书（3）系统设计方案的提出、分析（4）系统中典型电路的分析（5）系统软件结构框图（6）系统电路原理图（7）源程序（8）课设字数不少于2000字成绩评语

摘要本实验是基于AT89C51单片机单片机所设计的，可以实现四种频率不同的方波信号的发生。本实验方波输出在89C51的P1.0口，分为四档，按下S1时输出1HZ，按下S2时输出10HZ，按下S3时输出1KHZ，按下S4时输出10KHZ的方波。关键词：51单片机；方波；四档

目录第一章前言 (5) 第二章系统总体设计 2.1系统介绍 (5) 2.2 硬件简介 (5) 2.3 软件简介 (5) 2.4 系统结构框图 (5) 第三章硬件电路 3.1硬件设计思想 (6) 3.2开关信号采集 (6) 3.3复位电路及晶振电路 (8) 3.4方波输出 (8) 第四章软件系统 4.1软件系统概述 (8) 4.2各部分程序 (10) 第五章总结 (15) 附录 (16)

课程设计——波形发生器

1.概述波形发生器是一种常用的信号源，广泛地应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域。函数信号发生器是一种能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路。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。通过对函数波形发生器的原理以及构成分析，可设计一个能变换出三角波、正弦波、方波的函数波形发生器。本课程采用采用RC正弦波振荡电路、电压比较器、积分电路共同组成的正弦波—方波—三角波函数发生器的设计方法。先通过RC正弦波振荡电路产生正弦波，再通过电压比较器产生方波，最后通过积分电路形成三角波。

2．设计方案采用RC正弦波振荡电路、电压比较器、积分电路共同组成的正弦波—方波—三角波函数发生器的设计方法。先通过RC正弦波振荡电路产生正弦波，再通过电压比较器产生方波，最后通过积分电路形成三角波。文氏桥振荡器产生正弦波输出，其特点是采用RC串并联网络作为选频和反馈网络，其振荡频率f=1/2πRC.改变RC的值，可得到不同的频率正弦波信号输出。用集成运放构成电压比较器，将正弦波变换成方

3. 设计原理 3.1正弦波产生电路正弦波由RC 桥式振荡电路（如图3-1所示），即文氏桥振荡电路产生。文氏桥振荡器具有电路简单、易起振、频率可调等特点而大量应用于低频振荡电路。正弦波振荡电路由一个放大器和一个带有选频功能的正反馈网络组成。其振荡平衡的条件是AF ＝1以及ψa+ψf=2n π。其中A 为放大电路的放大倍数，F 为反馈系数。振荡开始时，信号非常弱，为了使振荡建立起来，应该使AF 略大于1。放大电路应具有尽可能大的输入电阻和尽可能小的输出电阻以减少放大电路对选频特性的影响，使振荡频率几乎仅决定于选频网络，因此通常选用引入电压串联负反馈的放大电路。正反馈网络的反馈电压U f 是同相比例运算电路的输入电压，因而要把同相比例运算电路作为整体看成电路放大电路，它的比例系数是电压放大倍数，根据起振条件和幅值平衡条件有 31 1≥+ =R Rf Av （Rf=R2+R1//D1//D2）且振荡产生正弦波频率 Rc f π210= 图中D1、D2的作用是，当Vo1幅值很小时，二极管D1、D2接近开路，近似有Rf ＝9.1K ＋2.7K ＝11.8K ，，Av=1+Rf/R1=3.3>=3,有利于起振；反之当Vo 的幅值较大时，D1或D2导通，Rf 减小，Av 随之下降，Vo1幅值趋于稳定。

多种波形发生器的设计与制作

课题三多种波形发生器的设计与制作方波、三角波、脉冲波、锯齿波等非正弦电振荡信号是仪器仪表、电子测量中最常用的波形，产生这些波形的方法较多。本课题要求设计的多种波形发生器是一种环形的波形发生器，方波、三角波、脉冲波、锯齿波互相依存。电路中应用到模拟电路中的积分电路、过零比较器、直流电平移位电路和锯齿波发生器等典型电路。通过对本课题的设计与制作，可进一步熟悉集成运算放大器的应用及电路的调试方法，提高对电子技术的开发应用能力。 1、设计任务设计并制作一个环形的多种波形发生器，能同时产生方波、三角波、脉冲波和锯齿波，它们的时序关系及幅值要求如图3-3-1所示。图3-3-1 波形图设计要求： ⑴ 四种波形的周期及时序关系满足图3-3-1的要求，周期误差不超过%1±。 ⑵ 四种波形的幅值要求如图3-3-1所示，幅值误差不超过%10±。 ⑶ 只允许采用通用器件，如集成运放，选用F741。

要求完成单元电路的选择及参数设计，系统调试方案的选取及综合调试。 2、设计方案的选择由给定的四种波形的时序关系看：方波决定三角波，三角波决定脉冲波，脉冲波决定锯齿波，而锯齿波又决定方波。属于环形多种波形发生器，原理框图可用3-3-2表示。图3-3-2 多种波形发生器的方框图仔细研究时序图可以看出，方波的电平突变发生在锯齿波过零时刻，当锯齿波的正程过零时，方波由高电平跳变为低电平，故方波发生电路可由锯齿波经一个反相型过零比较器来实现。三角波可由方波通过积分电路来实现，选用一个积分电路来完成。图中的u B电平显然上移了+1V，故在积分电路之后应接一个直流电平移位电路，才能获得符合要求的u B波形。脉冲波的电平突变发生在三角波u B的过零时刻，三角波由高电平下降至零电位时，脉冲波由高电平实跳为低电平，故可用一个同相型过零比较器来实现。锯齿波波形仍是脉冲波波形对时间的积分，只不过正程和逆程积分时常数不同，可利用二极管作为开关，组成一个锯齿波发生电路。由上，可进一步将图3-3-2的方框图进一步具体化，如图3-3-3所示。图3-3-3 多种波形发生器实际框图器件选择，设计要求中规定只能选用通用器件，由于波形均有正、负电平，应选择由正、负电源供电的集成运放来完成，考虑到重复频率为100Hz(10ms),故选用通用型运放F741（F007）或四运放F324均可满足要求。本设计选用F741。其管脚排列及功能见附录三之三。

波形发生器课程设计

1.设计题目:波形发生电路 2.设计任务和要求: 要求：设计并用分立元件和集成运算放大器制作能产生方波和三角波波形的波形发生器。基本指标：输出频率分别为：102H Z 、103H Z ；输出电压峰峰值V PP ≥20V 3.整体电路设计 1）信号发生器: 信号发生器又称信号源或振荡器。按信号波形可分为正弦信号、函数（波形）信号、脉冲信号和随机信号发生器等四大类。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波。通过模拟电子技术设计的波形发生器是一个不需要外加输入信号，靠自身振荡产生信号的电路。2）电路设计：整体电路由RC振荡电路，反相输入的滞回比较器和积分电路组成。理由：a）矩形波电压只有两种状态，不是高电平，就是低电平，所以电压比较器是它的重要组成部分； b）产生振荡，就是要求输出的两种状态自动地相互转换，所以电路中必须引入反馈； c）输出状态应按一定的时间间隔交替变化，即产生周期性变化，所以电路中要有延迟环节来确定每种状态维持的时间。 RC振荡电路：即作为延迟环节，又作为反馈电路，通过RC充放电实现输出状态的自动转换。反相输入的滞回比较器：矩形波产生的重要组成部分。积分电路：将方波变为三角波。 3）整体电路框图：为实现方波，三角波的输出,先通过 RC振荡电路，反相输入的滞回比较器得到方波，方波的输出，是三角波的输入信号。三角波进入积分电路，得出的波形为所求的三角波。其电路的整体电路框图如图1所示：

图1 4）单元电路设计及元器件选择 a ）方波产生电路根据本实验的设计电路产生振荡，通过RC 电路和滞回比较器时将产生幅值约为12V 的方波，因为稳压管选择1N4742A （约12V ）。电压比较电路用于比较模拟输入电压与设定参考电压的大小关系，比较的结果决定输出是高电平还是低电平。滞回比较器主要用来将信号与零电位进行比较，以决定输出电压。图3为一种滞回电压比较器电路，双稳压管用于输出电压限幅，R 3起限流作用，R 2和R 1构成正反馈，运算放大器当u p >u n 时工作在正饱和区，而当u n >u p 时工作在负饱和区。从电路结构可知，当输入电压u in 小于某一负值电压时，输出电压u o = -U Z ；当输入电压u in 大于某一电压时，u o = +U Z 。运算放大器在两个饱和区翻转时u p =u n =0，由此可确定出翻转时的输入电压。u p 用u in 和u o 表示，有 2 1o 1in 22 1o 2 in 1p 111 1R R u R u R R R u R u R u ++= ++= 根据翻转条件，令上式右方为零，得此时的输入电压 th Z 2 1 o 21in U U R R u R R u ==-= U th 称为阈值电压。滞回电压比较器的直流传递特性如图4所示。设输入电压初始值小于-U th ，此时u o = -U Z ；增大u in ，当u in =U th 时，运放输出状态翻转，进入正饱和区。如果初始时刻运放工作在正饱和区，减小u in ，当u in = -U th 时，运放则开始进入负饱和区。 RC 振荡电路积分电路方波三角波反相输入的滞回比较生成生成输入积分电路输入

模拟电路课程设计 方波—三角波—正弦波函数发生器设计