模拟电子课程设计报告

目录

摘要 (3)

前言 (3)

正文

一.设计要求 (4)

二.函数发生器的设计总方案 (4)

三.电路工作原理

3.1方波——三角波产生转换电路的工作原理 (5)

3.2三角波---正弦波转换电路的工作原理 (8)

四. 电路的参数选择及计算

4.1确定电路形式及元器件型号 (10)

4.2三角波—正弦波部分的计算 (10)

五. 电路的仿真调试

5.1方波——三角波发生电路的仿真 (12)

5.2、三角波---正弦波转换电路的仿真调试 (12)

参考文献 (14)

附录：元器件明细表 (15)

摘要：

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。

本课题采用由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，先通过比较器产生方波，再通过积分器产生三角波，最后通过差分放大器形成正弦波。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。经过仿真得出了方波、三角波、正弦波、方波——三角波转换及三角波——正弦波转换的波形图。

关键字：函数信号发生器、集成运算放大器、晶体管差分放

前言：

一、设计目的：

1、掌握方波—三角波——正弦波函数发生器的原理及设计方法。

2、掌握迟滞型比较器的特性参数的计算。

3、了解单片集成函数发生器8038的工作原理及应用。

4、能够使用电路仿真软件进行电路调试。

二、设计意义：

函数发生器作为一种常用的信号源,是现代测试领域内应用最为广泛的通用仪器之一。在研制、生产、测试和维修各种电子元件、部件以及整机设备时，都学要有信号源，由它产生不同频率不同波形的电压、电流信号并加到被测器件或设备上，用其他仪器观察、测量被测仪器的输出响应，以分析确定它们的性能参数。信号发生器是电子测量领域中最基本、应用最广泛的一类电子仪器。它可以产生多种波形信号,如正弦波,三角波,方波等,因而广泛用于通信、雷达、导航、宇航等领域。

正文：

一、设计内容：

设计一个方波、三角波、正弦波函数发生器

基本要求：（1）频率范围1~10HZ ，10~100HZ

（2）输出电压方波V

U24

P

P

≤

-、三角波

8V

P

P

=

-

U、正弦波1V

P

P

≥

-

U

二、函数波形发生器的总方案：

产生正弦波、方波、三角波的方案有多种，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，再由积分电路将方波变成三角波；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。本课题采用先产生方波—三角波，再将三角波变换成正弦波的电路设计方法，其电路组成如下：

图1 函数波形发生器原理框图

由比较器和积分器组成方波—三角波产生电路，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来完成。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时，可以有效地抑制零点漂移，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。

三、电路工作原理

3.1方波——三角波产生转换电路的工作原理

图2所示的电路能自动产生方波—三角波.

工作原理如下：若a点断开，整个电路呈开环状态。运算发大器A1与R1、R2及R3、RP1组成电压比较器，C1为加速电容，可加速比较器的翻转。运放的反相端接基准电压，即U-=0，同相输入端接输入电压Uia，R1称为平衡电阻。

正弦波

矩形波三角波

三角波—正弦波变换电路的参数选择原则是：隔直电容C3、C4、C5要取得较大，因为输出频率很低，取，滤波电容视输出的波形而定，若含高次斜波成分较多，可取得较小，一般为几十皮法至0.1微法。RE2=100Ω与RP4=100Ω相并联，以减小差分放大器的线性区。差分放大器的静态工作点可通过观测传输特性曲线，调整RP4及电阻R*确定。

五、电路的仿真调试

5.1、方波——三角波发生电路的仿真

由于比较器和积分器组成正反馈闭环贿赂，同时输出方波与是那波，这两个单元可以同时调试。需要注意的是，安装电位器Rw1与Rw2之前，要先将其调整到设计值，应显示Rw1=10K Ω，Rw2取2.5~70KΩ内的任意组织，否则电路可能会不起振。电路接线正确后开始仿真Uo1的输出为方波，Uo2输出为三角波，微调Rw1，使三角波的输出Up-p=8V，调节Rw2,则输出频率在对应波段内连续可变。仿真波形如图7：

图7 方波三角波波形

函数发生器

经电容C4输入差模信号电压Uid=100mV,fi=100Hz的正弦波。调节Rw4及电阻R*，使传输特性曲线对称。在和组件增大Uid，直到输出为无失真的正弦波，记下此时对应的

Uid=450mV。

将Rw3与C4连接，调节Rw3使三角波的输出幅度经Rw3后输出等于Uid=450mV这时Uo3的输出波形迎接金鱼正弦波，调整C6大小可改善输出波形。得到的输出波形如图9：

图9 三角波——正弦波波形

参考文献:

[1] 李万臣模拟电子技术基础设计仿真编程与实践[M].哈尔滨工程大学出版社，2005

[2] 华成英童诗白模拟电子技术基础. 高等教育出版社，2006

[3] 路勇．电子电路实验及仿真[M]．清华大学出版社，2003