Multisim9电子技术基础仿真实验第三章二 函数信号发生器 (2)
《模拟电子技术》简易函数信号发生器的设计与制作
《模拟电子技术》简易函数信号发生器的设计与制作1 整机设计1.1 设计任务及要求结合所学的模拟电路知识，运用AD画图软件，设计并制作完成一简易函数信号发生器，要求能产生方波和三角波，且频率可调，自行设计电路所需电源电路。
1.2 整机实现的基本原理及框图1.函数信号发生器能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形。
其电路中使用的器件可以是分立器件，也可以是集成电路。
本课题需要完成一个能产生方波、三角波的简易函数信号发生器。
产生方波、三角波的方案有很多种，本课题采用运放构成电压比较器出方波信号，采用积分器将方波变为三角波输出，其原理框图如图1所示。
2 硬件电路设计直流电源电路一般由“降压——整流——滤波——稳压”这四个环节构成。
基本组成框图如图2所示。
(1)电源变压器的作用是将电网220V的交流电压变成整流电路所需要的电压u。
因此，uj=nu;(n 为变压器的变比)。
整流电路的作用是将交流电压u.变换成单方向脉动的直流Uz。
整流电路主要有半波整流、全波整流方式。
以单相桥式整流电路为例，U=0.9u。
每只二极管所承受的最大反向1 0.45u电压uey=、2u,，平均电流/ouv)=之 R R对于RC滤波电路，C的选择应适应下式，即RC放电时间常数应该满足：RC=(3～5)T/2，T为50Hz交流电压的周期，即20ms。
(2)器件选择①变压器将220V交流电压变成整流电路所需要的电压u。
②整流电路将交流电压u：转换成单方向脉动的直流U2，有半波整流、全波整流，可以利用整流二极管构成整流桥堆来实现。
此题建议用二极管搭建全波整流电路实现。
③滤波电路将脉动直流电压Uz滤除纹波，变成纹波较小的U，有RC滤波电路、LC滤波电路等。
此题建议采用大电容滤波。
④稳压器常用集成稳压器有固定式三端稳压器和可调式三端稳压器。
下面分别介绍其典型应用及选择原则。
固定式三端稳压器的常见产品有：78XX系列稳压器输出固定的正电压，如7805输出为+5V；79XX系列稳压器输出固定的负电压，如7905输出为-5V。
模电实习设计基本共射放大电路及积分运算电路方波转换成三角波转化和运算电路
电子线路实习报告指导教师：莹炜班级：通信学号：：实习日期：2012.11.4--2012.11.9目录第一章Multism 9 软件简介及电子线路设计步骤 (3)第二章实习目的 (4)第三章实习容 (4)一. 设计基本共射放大电路 (5)二 .设计积分运算电路方波转换成三角波转化 (8)三 .设计一个运算电路 (10)第四章实习心得 (12)第五章参考文献 (13)第一章Multism 9 软件简介Multisim 9.0介绍Multisim 9.0电路仿真软件是一个完整的系统设计工具，包括原理图的创建、元件库与元件的使用、虚拟仪器的调用电路的基本分析方法。
仿真结果的后续处理，以及RF分析等容，它可结合SPICE,VHDL和Verilog等共同进行模拟和数字电路仿真，并提供高阶RF设计功能，可利用VHDL或Verilog设计与仿真FPGA/CPLD组件合成，而且还可以利用齐全的虚拟仪器对电路进行测试与分析。
Multisim 9.0是IIT公司推出Multisim 2001之后的Multisim最新版本（06年底又发布最新的版本Multisim10）。
Multisim 9.0提供了全面集成化的设计环境，完成从原理图设计输入、电路仿真分析到电路功能测试等工作。
当改变电路连接或改变元件参数，对电路进行仿真时，可以清楚地观察到各种变化对电路性能的影响。
Multisim 9.0不仅可以作为专业软件真实地分析电路的工作，而且还可以在《电路分析》、等课程中充实虚拟实验平台，同时它的处理功能的使用也为从原理图设计到数值分析以及电路板制作的全程训练提供了条件。
我们此次的实习就应用了此款软件，让我们在模电书上所学的一些电路、知识更加直观的摆在我们眼前。
2 电子线路设计的一般步骤1）分析系统设计要求，拟定系统总体方案。
2）划分功能模块，建立总体结构框图。
3）设计实现各单元电路。
4）计算电路参数。
5）选择元件。
6）绘制总体电路图。
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虚 拟 仪 器 的 使 用
（3）在信号发生器图标中按下三角波按钮，再打 开仿真开关，示波器显示三角波波形。
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电路设计入门
第3 章
虚 拟 仪 器 的 使 用
（4）删除接于+输出端的红色连线；按下信号 发生器图标中的方波按钮。再打开仿真开关， 示波器显示绿色方波波形。
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第3 章
虚 拟 仪 器 的 使 用
（5）在信号发生器图标中，调整占空比为70%，再打 开仿真开关，示波器显示的波形发生相应的改变。
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虚 拟 仪 器 的 使 用
设定信号频率为1000Hz，幅度为5V。
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虚 拟 仪 器 的 使 用
（2）双击示波器图标将其面板打开，打开仿真 开关，示波器显示出函数信号发生器产生的两个 反相的正弦波信号。
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第3 章
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虚 拟 仪 器 的 使 用
3.2.2 函数信号发生器使用举例
（1）提取函数信号发生器和示波器图标， 如图连接并设定连线颜色。
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虚 拟 仪 器 的 使 用
双击信号发生器图标，打开其功能选择及参数 设置面板。
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第3 章
3.2.1 面板显示与设置
函数信号发生器面板
信号波形选择按钮 时间设定按钮
《模拟电子技术》简易函数信号发生器的设计与制作
《模拟电子技术》简易函数信号发生器的设计与制作1、整机设计1.1 设计任务及要求结合所学的模拟电子技术知识，需要设计一个简易的函数信号发生器，要求能产生方波和三角波信号，并且其频率可以调节，并自行设计电路所需电源电路。
1.2 整机实现的基本原理及框图1.函数信号发生器能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形。
其电路中使用的器件可以是分立器件，也可以是集成电路。
本课题需要完成一个能产生方波、三角波的简易函数信号发生器。
产生方波、三角波的方案有很多种，本课题采用运放构成电压比较器出方波信号，采用积分器将方波变为三角波输出，其原理框图如图1所示。
2、直流电源电路一般由“降压——整流——滤波——稳压”这四个环节构成。
基本组成框图如图2所示。
2、硬件电路设计在硬件电路的设计过程中，需要首先知道简易信号发生器的原理，在其基本原理与结构框图中，知道需要比较器与积分器的电路，所以在设计过程中需要实现用积分器将方波变为三角波。
根据在课堂所学的积分器放大电路设计出所需的积分器电路与比较器电路。
根据设计的电路图在洞洞板上进行布局，最后根据各个元器件之间的联系进行焊接。
器件选择（1）变压器将220V交流电压变成整流电路所需要的电压u1。
本次我们选用了双15V变压器。
（2）整流电路将交流电压u1转换成单方向脉动的直流u2，有半波整流、全波整流，可以利用整流二极管构成整流桥堆来实现。
建议用二极管搭建全波整流电路实现。
本次使用了IN5399二极管（4个）。
（3）滤波电路将脉动直流电压u2滤除纹波，变成纹波较小的u3，有RC滤波电路、LC滤波电路等。
建议采用大电容滤波。
本次使用了2200uF/25V电容(2个)。
（4）稳压器常用集成稳压器有固定式三端稳压器和可调式三端稳压器。
下面是其中一些典型应用及选择原则。
固定式三端稳压器的常见产品有：78XX 系列稳压器输出固定的正电压，如7805输出为+5V；79XX系列稳压器输出固定的负电压，如7905输出为-5V。
模电课设 之函数信号发生器
1设计内容与目标1.1设计内容本次实验的内容是制作一个函数信号发生器，通过调节能够产生正弦波，三角波，方波。
1.2设计目标与要求（1）正弦波Upp ≈3V ，幅度连续可调，线性失真小。
（2）三角波Upp ≈5V ，幅度连续可调，线性失真小。
（3）方波Upp ≈14V ，幅度连续可调，线性失真小。
（4）频率范围：三段：10~100Hz ，100 Hz~1KHz ，1 KHz~10 KHz ； （5）安装调试并完成符合学校要求的设计说明书2 设计方案及原理2.1方案选择方案一：先产生正弦波，再由整形电路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波。
方案二：先产生方波，再由积分电路将方波变成三角波，再利用差分放大器传输特性的非线性将三角波变换成正弦波。
本次设计采用方案一，即由集成运算放大器组成的正弦波—方波—三角波函数发生器的设计方法。
2.2 总方案原理框图2.3 各组成部分的工作原理图 1 总体框图2.3.1正弦波发生电路的工作原理图2 RC 正弦波振荡电路原理如下：如图2所示，正弦波产生电路由放大电路、正反馈网络和选频率网络组成。
RC 串联臂阻抗为Z 1，RC 并联臂阻抗为Z 2，通常要满足R 1=R 2，C 1=C 2，其频率特性分析如下：)/1(111jwC R Z +=，)1/()/1(22222C jwR R jwC R Z +== 反馈网络的反馈系数2222)(31)(sRC sRC sRCZ Z Z s Fv ++=+=因s=jw ，令w 0=1/RC ，则反馈系数为)(310w w w w j Fv -+=幅频特性表达式为2002)(31ww w w Fv -+=当w=w 0=1/RC 时，幅频响应有最大值F vmax =1/3。
此时相频响应为o 0=f ϕ。
这样RC 串并联选频网络送到运算放大器同相输入端的信号电压与输出电压同相，即πϕϕn f A 2=+，RC 反馈为正反馈，满足相位平衡，可能产生振荡。
Multisim9电子技术基础仿真实验2.3电路的连接
（2）右键单击，打开连线处置对话框。
（3）左键单击Wire Color命令。
（4）打开Color对话框。
（5）在对话框所列的颜色中选择某种颜色 （例如草绿）。
（6）然后按OK键确认。
（3）将鼠标拉向另一元件的端点，并使其出 现一个小圆红点。
（4）再次单击左键，虚线变为红色。实现 这两个元件之间的有效连接。
2.3.2 元器件间连线的删除与改接
在电路图创建过程中，有时需要调整布局或改变电 路连接。这就需要将有些连线删除并改接。
连线的删除步骤如下： （1）将鼠标指向欲删除的连线。
添加连接点，可以使相互交叉的两线实现连接， 具体步骤是：（1）执行Place命令，打开下拉 菜单。
（2）单击Junction命令。
（3）随鼠标拖出一个灰色点。
（4）将灰点拖至两线交பைடு நூலகம்处，单击左键，连接点 被放下并变成红色。两条线即被连接。
一条电线的任何位置，都可以放置一个连接点 。
即可引出支线，实现与其它元件的连接。
每。一个连接点最多只能与4个元件连接。当5个
以上元件相接时，连接线上至少有两个连接点。
2.3.4、改变导线的颜色
在复杂的电路中，将连接线设置为不同的颜色，有助 于电路图的识别。将连接于示波器或逻辑分析仪的连 线设置为不同的颜色，可以使显示的波形呈不同的颜 色，方便于波形的对比和分析。
改变导线的颜色步骤是： （1）将鼠标指向欲改变颜色的连线。
2.3.1、元器件的连接
任何元器件的引脚上都可以引出一条连接电线。并且 这条线也一定能连接到另外一个元件的引脚，或者另 外一条电线上。如果一个元件的引脚靠近一条电线或 另外一个元件的引脚，连接会自动地产生。
元器件的连接步骤如下:
模电课设 函数信号发生器
目录1设计的目的及任务1.1 课程设计的目的及任务1.2课程设计的技术指标2总体电路设计方案2.1三角波发生电路的工作原理2.2方波发生电路的工作原理2.3三角波---方波转换电路的工作原理2.4电路的参数选择及计算3 电路仿真3.1三角波发生电路的仿真3.2方波发生电路的仿真4 电路的安装与调试4.1方波发生电路的安装与调试4.2三角波发生电路的安装与调试4.3电路板调试与检验4.4电路的实验结果5实验总结6参考文献7附图设计题目函数信号发生器在本学期第十七周我们进行了维持一星期的课程设计实习，由于考试原因，我们把实习压缩到四天完成，但是任务并没有减少，所以这几天我们都在加班加点的进行工作。
我们这次实习是两个人一组，老师发了三个课题，让我们三选一进行训练。
我们选择的是第三个：函数信号发生器。
一、课程设计的目的及任务1、课程设计的目的：●培养综合应用所学知识来指导实践的能力●掌握常用元器件的识别和测试●熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法2、课程设计的任务设计一个函数信号发生器，能输出方波和三角波两种波形。
3、主要技术指标：1）、输出为方波和三角波两种波形，用开关切换输出；2）、输出电压均为双极性；3）、输出阻抗均为50Ω；4）、输出为方波时输出电压峰值为0~5V可调，输出信号频率为200Hz ~ 2KHz可调。
5）、输出为三角波时输出电压峰值为0~5V可调，输出信号频率为200Hz ~ 2KHz可调。
原件选择二、总体电路设计方案1、三角波发生器原理图2、方波发生器原理图在方波和三角波信号发生器电路的基础上增加了一级放大器，目的是为了实现输出电压可调和输出阻抗为50Ω。
3、三角波---方波转换电路的工作原理三角波方波转换电路原理图4、电路的参数选择及计算1)运算放大器的选择：根据指标要求，主要考虑双电源。
通用、无需调零型的运放，选择741。
2)电源电压的选择：选择正常的电源电压15V左右。
3)稳压二极管的选择：考虑输出电压和电源电压的要求，可选择稳压值为10V的稳压管，例如IN4740等。
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虚拟仪表
提供了数字万用表（Multimeter)；函数信号发生器( 提供了数字万用表（Multimeter)；函数信号发生器( Generator)； (Wattmeter)； Function Generator)；瓦特表 (Wattmeter)；双通道示 (Oscilloscope)等18种虚拟仪表 波器 (Oscilloscope)等18种虚拟仪表
MultiSIM v9 功能
结合SPICE、VHDL、Verilog共同仿真 、 结合 、 共同仿真 完整的零件库 高阶RF设计功能 高阶 设计功能 3D面包板 面包板 梯形图设计 虚拟仪器测试 多种分析功能 VHDL设计与仿真 设计与仿真 PCB文件转换功能 文件转换功能
MULTISIM9的各种特性
提供完全仿真的界面和与真 实仪器相同的完整功能， 实仪器相同的完整功能，为 仿真过程提供了性能优良的 Agilent和Tektronix仪器。 Agilentent probe -动态测试笔
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Multisim 9 元件库
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3.2 函数信号发生器
函数信号发生器（Function Generator）用于产 生正弦波、三角波和矩形波。 函数信号发生器的图标上有+、GND、-3个输出端子， 与外电路连接时输出电压信号。连接规则是： 1、连接+和GND端子，输出正极性信号，幅值等于信 号发生器的有效值。 2、连接-和GND端子，输出负极性信号，幅值等于信 号发生器的有效值。 3、连接+和-端子，输出的幅值等于信号发生器的有 效值的两倍。 4、同时连接+、GND、-3个输出端子，则输出两个幅 度相等、极性相反的信号。
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（3）在信号发生器图标中按下三角波按钮，再打 开仿真开关，示波器显示三角波波形。
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（4）删除接于+输出端的红色连线；按下信号 发生器图标中的方波按钮。再打开仿真开关， 示波器显示绿色方波波形。
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3.2.1 面板显示与设置
函数信号发生器面板
信号波形选择按钮 频率设定 占空比设定 幅度设定 偏置电压设定 上升/下降时间设定按钮
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上升/下降时间设定对话框
默认设置按钮 上升/下降 时间设定 确认按钮 取消按钮
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3.2.2 函数信号发生器使用举例
（1）提取函数信号发生器和示波器图标， 如图连接并设定连线颜色。
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双击信号发生器图标，打开其功能选择及参数 设置面板。
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设定信号频率为1000Hz，幅度为5V。
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