信号发生器课程设计报告

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555信号发生器课程设计报告书

555信号发生器课程设计报告书

西北农林科技大学电子技术课程设计课题名称班级姓名学号电话指导教师日期 6月17日—6月28日目录第一章、设计任务及要求................................................... - 1 - 第二章、信号发生器设计方案............................................... - 1 -2.1 总体设计方案论证及选择:......................................... - 1 -2.2函数信号发生器总体方案框图....................................... - 1 - 第三章、单元电路原理与电路............................................... - 2 -3.1方波发生电路..................................................... - 2 -3.1.1方案选择................................................... - 2 -3.2方波——三角波转换电路原理图..................................... - 4 -3.3三角波——正弦波转换电路原理图................................... - 5 - 第四章电路的安装与调试.................................................. - 8 - 第五章设计总结......................................................... - 12 -5.1经验:.......................................................... - 12 -5.2不足:.......................................................... - 12 -5.3感想:.......................................................... - 12 - 附录 ................................................................... - 12 - 元件清单列表........................................................ - 12 - 参考文献................................................................ - 13 - 鸣谢 ................................................................... - 13 -第一章、设计任务及要求设计要求:用555定时器设计一个信号发生器,要求输出方波、三角波、正弦波并,设计输出电压及频率第二章、信号发生器设计方案2.1 总体设计方案论证及选择:方案一:通过RC震荡电路产生正弦波,然后经过过零比较器,产生三角波,在通过积分电路产生方波。

信号发生器的设计 设计报告

信号发生器的设计 设计报告

3.3 三角信号的实现 Sawtooth(t,width)用于产生三角波,其中 width 是取值介于 0 和 1 之间的一个 参数,其取值决定了在一个周期中峰值的发生点。本设计中取 width=0.5,以获得标准 形状的三角波。 完整 y 坐标表达式如式 3.4, y = A ∗ sawtooth 2π ft + φ/360 , 0.5 3.4
引言
1
引言
随着计算机软硬件技术的发展,越来越多现实物品的功能能够由计算机实现。信号
发生器是一种常用的信号源,广泛应用于电子技术试验、自控系统和科学研究等领域。 传统的台式仪器加工工艺复杂、价格高、仪器面板单调、数据存储、处理不方便。以 Matlab 和 LabVIEW 为代表的软件的出现,轻松的用虚拟仪器技术解决了这些问题。 Matlab 是一个数据分析和处理功能十分强大的工程实用软件, 其为数据的输入和输 出提供了十分方便的函数和命令, 利用这些函数和命令可以很轻松地实现对外部物理世 界的输入和输出。采用 Matlab 软件编程,可以方便地输出所需要的正弦波、三角波、 方波等信号,有效的实现信号发生器的基本功能。
2
设计要求
设计一个简单的信号发生器,要求能够产生频率、幅度、占空比可调的正弦波、三
角波和方波。

3
设计原理
要设计的信号有正弦波、三角波、方波。此三种波形都可以利用 Matlab 提供的函
数编程实现。
3.1 正弦信号的实现 正弦波信号的数学表达式如 3.1 示: y = A ∗ sin 2πft + φ 其中:A 为幅值; f 为频率; φ 为相位; 在 Matlab 中,相应的正弦波信号可由下式 3.2 计算, y ∆t = A ∗ sin 2πfn∆t + φ 波形显示。 3.2 幅值、频率在用户界面输入。在已知 t 且 y 表达式确定后,用 plot 二维作图获得 3.1

信号发生器课程设计报告完整版

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信号发生器课程设计报告HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】目录一、课题名称 (2)二、内容摘要 (2)三、设计目的 (2)四、设计内容及要求 (2)五、系统方案设计 (3)六、电路设计及原理分析 (4)七、电路仿真结果 (7)八、硬件设计及焊接测试 (8)九、故障的原因分析及解决方案 (11)十、课程设计总结及心得体会 (12)一、课题名称:函数信号发生器的设计二、内容摘要:函数信号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,因而此次课程设计旨在运用模拟电子技术知识来制作一个能同时输出正弦波、方波、三角波的信号发生器。

三、设计目的:1、进一步掌握模拟电子技术知识的理论知识,培养工程设计能力和综合分析能力、解决问题的能力。

2、基本掌握常用电子电路的一般设计方法,提高电子电路的设计和实验能力。

3、学会运用Multisim仿真软件对所做出来的理论设计进行仿真测试,并能进一步解决出现的基本问题,不断完善设计。

4、掌握常用元器件的识别和测试,熟悉万用表等常用仪表,了解电路调试的基本方法,提高实际电路的分析操作能力。

5、在仿真结果的基础上,实现实际电路。

四、设计内容及要求:1、要求完成原理设计并通过Multisim软件仿真部分(1)RC桥式正弦波产生电路,频率分别为300Hz、1KHz、10KHz、500KHz,输出幅值300mV~5V可调、负载1KΩ。

(2)占空比可调的矩形波电路,频率3KHz,占空比可调范围10%~90%,输出幅值3V、负载1KΩ。

简易函数信号发生器设计报告

简易函数信号发生器设计报告

简易函数信号发生器设计报告一、引言信号发生器作为一种测试设备,在工程领域具有重要的应用价值。

它可以产生不同的信号波形,用于测试和调试电子设备。

本设计报告将介绍一个简易的函数信号发生器的设计方案。

二、设计目标本次设计的目标是:设计一个能够产生正弦波、方波和三角波的函数信号发生器,且具有可调节频率和幅度的功能。

同时,为了简化设计和降低成本,我们选择使用数字模拟转换(DAC)芯片来实现信号的输出。

三、设计原理1.信号产生原理正弦波、方波和三角波是常见的函数波形,它们可以通过一系列周期性的振荡信号来产生。

在本设计中,我们选择使用集成电路芯片NE555来产生可调节的方波和三角波,并通过滤波电路将其转换为正弦波。

2.幅度调节原理为了实现信号的幅度调节功能,我们需要使用一个可变电阻,将其与输出信号的放大电路相连。

通过调节可变电阻的阻值,可以改变放大电路的放大倍数,从而改变信号的幅度。

3.频率调节原理为了实现信号的频率调节功能,我们选择使用一个可变电容和一个可变电阻,将其与NE555芯片的外部电路相连。

通过调节可变电容和可变电阻的阻值,可以改变NE555芯片的工作频率,从而改变信号的频率。

四、设计方案1.正弦波产生方案通过NE555芯片产生可调节的方波信号,并通过一个电容和一个电阻的RC滤波电路,将方波转换为正弦波信号。

2.方波产生方案直接使用NE555芯片产生可调节的方波信号即可。

3.三角波产生方案通过两个NE555芯片,一个产生可调节的方波信号,另一个使用一个电容和一个电阻的RC滤波电路,将方波转换为三角波信号。

五、电路图设计设计的电路图如下所示:[在此插入电路图]六、实现效果与测试通过实际搭建电路,并连接相应的调节电位器,我们成功地实现了信号的幅度和频率调节功能。

在不同的调节范围内,我们可以得到稳定、满足要求的正弦波、方波和三角波信号。

七、总结通过本次设计,我们成功地实现了一个简易的函数信号发生器,具有可调节频率和幅度的功能。

课设报告——简易信号发生器

课设报告——简易信号发生器

简易信号发生器设计摘要随着电子技术的飞快发展,单片机也应用得越来越广泛,基于单片机的智能仪器的设计技术不断成熟。

单片机构成的仪器具有高可靠性,高性价比。

单利用单片机采用程序设计方法来产生波形,线路相对简单,结构紧凑,价格低廉,频率稳定度高,抗干扰能力强等优点,而且还能对波形进行细微的调整,改良波形,易于程序控制。

只要对电路稍加修改,调整程序,就能实现功能的升级。

本系统利用单片机AT89C51采用程序设计方法产生正弦波、三角波、方波、锯齿波四种波形,再通过D/A转换器DAC0832将数字信号转换成模拟信号,滤波放大,最终由示波器显示出来,并通过按键来控制四种波形的类型选择。

本次设计主要由信号发生模块、数模转换模块和仿真模块。

关键词:单片机;数模转换;液晶显示屏目录第1章概述 (1)第2章系统总体方案选择 (1)2.1 系统硬件设计图 (1)2.2系统软件设计 (1)第3章各单元硬件设计及工作原理 (2)3.1单片机最小系统的设计 (2)3.2 函数信号发生器的设计 (2)3.2.1DAC0832芯片工作方式的选择 (2)3.2.2DAC0832芯片外围电路的设计 (2)3.3LCD12864显示屏 (3)3.3.1LCD12864与LCD1602的区别 (3)3.3.2LCD12864显示屏原理及其硬件设计 (3)第4章软件设计与说明 (3)4.1软件设计思路 (3)4.2波形数据输出程序设计 (4)4.3LCD12864显示程序设计 (5)第5章调试结果及其说明与使用说明 (6)5.1调试过程中遇到的问题 (6)5.1.1LCD12864显示问题 (6)5.1.2幅值调节问题 (6)5.2使用说明 (6)第6章总结 (7)第7章参考文献 (8)附录 (9)第1章概述在本系统中,设计的要求为产生三角波、正弦波、方波信号,要求频率和幅值可调。

并且显示内容可以在LCD显示出来,在本系统中,主控为AT89C51单片机,D/A 转换芯片采用的为ADC0832,LCD显示屏采用LCD12864,本系统设置有三个控制按键,分别为频率转换按键、波形切换按键、幅值切换按键,通过这三个按键,可以对输出的波形进行控制,波形幅值为0—5V,分为5个幅值挡位,频率范围为40Hz—400Hz,分为50个频率挡位。

信号发生器数字信号处理课程设计报告

信号发生器数字信号处理课程设计报告

目录一、课程设计要求二、设计过程(1)设计题目(2)设计源代码(3)设计结果(4)结果分析三、设计总结与心得体会四、课程设计指导书一、课程设计要求1、课程设计指导书①《数字信号处理(第二版)》,丁玉美等,西安电子科技大学出版社;②《MATLAB 及在电子信息课程中的应用》,陈怀琛等,电子工业出版社。

2、课程设计题目⑴、信号发生器用户根据测试需要,可任选以下两种方式之一生成测试信号:①、直接输入(或从文件读取)测试序列;②、输入由多个不同频率正弦信号叠加组合而成的模拟信号公式(如式1-1 所示)、采样频率(Hz)、采样点数,动态生成该信号的采样序列,作为测试信号。

⑵、频谱分析使用FFT 对产生的测试信号进行频谱分析并展示其幅频特性与相频特性,指定需要滤除的频带,通过选择滤波器类型(IIR / FIR),确定对应的滤波器(低通、高通)技术指标。

⑶、滤波器设计根据以上技术指标(通带截止频率、通带最大衰减、阻带截止频率、阻带最小衰减),设计数字滤波器,生成相应的滤波器系数,并画出对应的滤波器幅频特性与相频特性。

①IIR DF 设计:可选择滤波器基型(巴特沃斯或切比雪夫型);②FIR DF 设计:使用窗口法(可选择窗口类型,并比较分析基于不同窗口、不同阶数所设计数字滤波器的特点)。

⑷、数字滤波根据设计的滤波器系数,对测试信号进行数字滤波,展示滤波后信号的幅频特性与相频特性,分析是否满足滤波要求(对同一滤波要求,对比分析各类滤波器的差异)。

①IIR DF:要求通过差分方程迭代实现滤波(未知初值置零处理);②FIR DF:要求通过快速卷积实现滤波(对于长序列,可以选择使用重叠相加或重叠保留法进行卷积运算)。

⑸、选做内容将一段语音作为测试信号,通过频谱展示和语音播放,对比分析滤波前后语音信号的变化,进一步加深对数字信号处理的理解。

3、具体要求⑴、使用MATLAB(或其它开发工具)编程实现上述内容,写出课程设计报告。

多功能信号发生器课程设计报告

河南理工大学《单片机应用与仿真训练》设计报告多功能信号发生器设计姓名:张冬波张立中学号:310808010425 310808010426专业班级:电气08-4指导老师:刘巍所在学院:电气工程与自动化学院2011年6月28 日摘要本设计采用基于AT89S52的单片机最小系统为核心,成功产生出幅值和频率都可调的正弦波、梯形波、方波、三角波等波形。

频率范围是0-2000Hz,幅值调节范围-10V到+10V。

本系统主要由四大模块组成:液晶显示模块、波形发生模块及稳幅输出模块,幅频调节模块、及外部电源模块。

各个模块的实现方法如下:一、液晶显示模块:本系统采用应用较广泛的1602液晶作为显示模块。

其显示与控制机理是单片机通过与液晶按照一定的规定相连接,然后再程序中在对液晶进行初始化后,就可以向其写字符或读字符。

二、波形发生模块及稳幅输出模块:产生指定波形可以通过DAC芯片来实现,不同波形产生实质上是对输出的二进制数字量进行相应改变来实现的。

本系统采用的是经典的DAC0832 8位数/模转换器。

稳幅输出则通过两个LM324集成运放来实现对DAC0832输出电流信号到电压信号的转变。

三、幅频调节模块:通过按键与两个门电路74ls00和74ls04的组合来实现通过产生中断来实现对波形的选择和频率的调节。

而幅值调节通过一个10K的电位器来实现参考电压Vref的改变来改变幅值。

四、外部电源模块:变压器将220V交流电降成16V交流后在通过整流桥经过7812和7912滤波后即产生正负12V直流电用作LM324的电源。

本系统软件主要通过C语言开发,硬件电路设计具有典型性。

同时,本系统中任何一部分电路模块均可移植于其它实用开发系统的设计中,电路设计实用性很强。

目录1、概述 (4)1.1 信号发生器现状 (4)1.2 单片机在波形发生器中的应用 (4)2、系统总体方案及硬件设计 (5)2.1 系统分析 (5)2.2 总体方案设计 (6)2.2.1系统总体结构框图设计 (6)2.3 总体硬件设计 (6)2.4系统各模块设计 (7)2.4.1 资源分配 (7)2.4.2显示器接口设计 (7)2.4.3 复位与时钟电路设计 (8)2.4.4 按键中断电路设计 (10)2.4.5 D/A转换电路设计 (10)3、软件设计 (15)3.1软件总体设计 (15)3.2 软件功能设计 (16)3.2.1系统初始化程序设计 (16)3.2.2 按键检测及中断处理程序 (16)3.2.3 液晶显示程序 (17)3.2.4 正弦波发生程序设计 (19)3.2.5方波产生程序 (20)3.2.6三角波产生程序 (20)3.2.7梯形波产生程序 (21)4、实验仿真 (22)4.1 protues软件仿真步骤 (22)4.2 仿真结果 (23)4.3仿真结论 (25)5、课程设计体会 (26)参考文献 (27)附1:源程序代码 (28)附2:系统原理图 (35)1、概述1.1 信号发生器现状. 目前,市场上的信号发生器多种多样,一般按频带分为超高频、高频、低频、超低频、超高频信号发生器。

ICL8038信号发生器课程设计报告

武汉理工大学《专业课程设计(一)》课程设计说明书课程设计报告题目:基于icl8038信号发生器的设计学院:理学院专业:光信息科学与技术班级:1003班******学号:0121014430306指导教师:吴薇日期:2011年12月30日目录技术指标 (3)设计方案及其比较.................... 错误!未定义书签。

方案一 ...................................... 错误!未定义书签。

方案二 ...................................... 错误!未定义书签。

方案三 ...................................... 错误!未定义书签。

方案比较 (4)实现方案 (4)调试过程及其结论 (8)心得体会 (9)参考文献 (10)课程设计成绩鉴定表 (11)基于icl8038信号发生器任务书1.技术指标设计、组装、调试信号发生器电路,使它能输出正弦波、方波和三角波;其频率在20-20kHz范围内可调;输出电压:方波U p-p≤4V,三角波U p-p=6V,正弦波U p-p=1V。

2.设计方案及其比较2.1方案一采用传统的直接频率合成器。

这种方法能实现快速频率变换,具有低相位噪声以及所有方法中最高的工作频率。

但由于采用大量的倍频、分频、混频和滤波环节,导致直接频率合成器的结构复杂、体积庞大、成本高,而且容易产生过多的杂散分量,难以达到较高的频谱纯度。

其电路图如下:2.2方案二采用5g8038芯片,8038可同时产生正弦波、方波和三角波。

改变8038的调制电压,可以实现数控调节,其振荡范围为0.001Hz~300KHz。

2.3方案三采用icl8038芯片,icl8038是一个能够输出三种波形的精密型集成电路,只需要调整外部的相关电容,电阻值就可以产生方波,三角波,正弦波低失真的脉冲信号。

在外界温度变化时产生低的频率漂移,工作变化周期宽,占空比可调,具有较高的电平输出范围,容易使用的特点。

信号发生器的设计课程设计报告

课程设计报告一、设计题目信号发生器的设计二、设计目的1.掌握数字系统的设计方法;2.掌握硬件描述语言——Verilog HDL;3.掌握模块化设计方法;4.掌握开发软件的使用方法。

三、设计要求1.能够正常输出正弦波,方波,三角波;2.能够设置与调整幅度;3.波形选择;四、设计平台(软件、硬件)1.Quartus2简介Altera Quartus II 作为一种可编程逻辑的设计环境, 由于其强大的设计能力和直观易用的接口,越来越受到数字系统设计者的欢迎。

Altera Quartus II 设计软件是业界唯一提供FPGA和固定功能HardCopy器件统一设计流程的设计工具。

工程师使用同样的低价位工具对Stratix FPGA进行功能验证和原型设计,又可以设计HardCopy Stratix器件用于批量成品。

系统设计者现在能够用Quartus II软件评估HardCopy Stratix器件的性能和功耗,相应地进行最大吞吐量设计。

Altera的Quartus II可编程逻辑软件属于第四代PLD开发平台。

该平台支持一个工作组环境下的设计要求,其中包括支持基于Internet的协作设计。

Quartus平台与Cadence、ExemplarLogic、MentorGraphics、Synopsys和Synplicity等EDA供应商的开发工具相兼容。

改进了软件的LogicLock模块设计功能,增添了FastFit编译选项,推进了网络编辑性能,而且提升了调试能力。

2.Modelsim简介Mentor公司的ModelSim是业界最优秀的HDL语言仿真软件,它能提供友好的仿真环境,是业界唯一的单内核支持VHDL和Verilog混合仿真的仿真器。

它采用直接优化的编译技术、Tcl/Tk技术、和单一内核仿真技术,编译仿真速度快,编译的代码与平台无关,便于保护IP核,个性化的图形界面和用户接口,为用户加快调错提供强有力的手段,是FPGA/ASIC设计的首选仿真软件。

DDS正弦信号发生器课程设计报告

EDA设计报告----基于DDS的正弦信号发生器专业:班级:学号:姓名:目录一、DDS信号发生器原理 (2)二、基于DDS的正弦信号发生器设计实现 (3)三、DDS信号发生器原理图 (6)四、仿真结果 (7)五、硬件调试结果及分析 (7)六、心得与体会 (9)一. DDS信号发生器原理对于正弦信号发生器, 它的输出可以用下式来描述:其中, Sout是指该信号发生器的输出信号波形, fout 只输出信号对应的频率。

上式的表述对于时间t是连续的, 为了用数字逻辑实现该表达式, 必须进行离散化处理, 用基准时钟clk进行抽样, 令正弦信号的的相位θ为在一个clk周期Tclk, 相位θ的变化量为其中fclk指clk的频率对于2π可以理解为“满”相位, 为了对Δθ进行数字量化, 把2π切割成2N, 用词每个clk周期的相位增量Δθ用量化值BΔθ来描述: BΔθ=(Δθ·2N)/2π, 且BΔθ为整数与上式联立可得:显然, 信号发生器可以描述其中θk-1指前一个clk周期的相位值, 同样得出由以上推倒可以得出, 只要对相位的量化值进行简单的累加运算, 就可以得到正弦信号的当前相位值, 而用于累加的香味增量量化值BΔθ决定了信号的输出频率fout并呈现简单的线性关系。

直接数字合成器DDS就是根据以上原理而设计的数控频率合成器, 下图为其基本DDS结构, 主要有相位累加器、相位调制器、正弦ROM查找表构成图中的相位累加器、相位调制器、正弦ROM查找表是DDS结构中的数字部分,二、基于DDS的正弦信号发生器设计实现根据设计原理框图分别设计出加法器、寄存器、正弦波ROM。

1.32位加法器ADDER32设计在原理图文件文件下在空白处双击, 单击“MegaWizard Plug-In Manager”选择第一项选择器件为cyclone, 语言方式为VerilogHDL。

在算数项Arithmetic中选择计数器LPM_ADD_SUB.存于所建工程文件夹下命名为ADDER32.单击NEXT,进入以后对话框后选择32位加法器工作模式选择有一位加法进位输出, 选择有符号加法方式, 选择2级流水线工作模式 ,此时该加法器变为有时序电路的模块, 最后至finish按钮, 编辑完成。

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目录一、课题名称 (2)二、内容摘要 (2)三、设计目的 (2)四、设计内容及要求 (2)五、系统方案设计 (3)六、电路设计及原理分析 (4)七、电路仿真结果 (7)八、硬件设计及焊接测试 (8)九、故障的原因分析及解决方案 (11)十、课程设计总结及心得体会 (12)一、课题名称:函数信号发生器的设计二、内容摘要:函数信号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,因而此次课程设计旨在运用模拟电子技术知识来制作一个能同时输出正弦波、方波、三角波的信号发生器。

三、设计目的:1、进一步掌握模拟电子技术知识的理论知识,培养工程设计能力和综合分析能力、解决问题的能力。

2、基本掌握常用电子电路的一般设计方法,提高电子电路的设计和实验能力。

3、学会运用Multisim仿真软件对所做出来的理论设计进行仿真测试,并能进一步解决出现的基本问题,不断完善设计。

4、掌握常用元器件的识别和测试,熟悉万用表等常用仪表,了解电路调试的基本方法,提高实际电路的分析操作能力。

5、在仿真结果的基础上,实现实际电路。

四、设计内容及要求:1、要求完成原理设计并通过Multisim软件仿真部分(1)RC桥式正弦波产生电路,频率分别为300Hz、1KHz、10KHz、500KHz,输出幅值300mV~5V可调、负载1KΩ。

(2)占空比可调的矩形波电路,频率3KHz,占空比可调范围10%~90%,输出幅值3V、负载1KΩ。

(3)占空比可调的三角波电路,频率1KHz,占空比可调范围10%~90%,输出幅值3V、负载1KΩ。

(4)多用信号源产生电路,分别产生正弦波、方波、三角波,频率范围400Hz~5KHz、输出幅值≥5V、负载电阻1KΩ。

软件仿真部分元器件不限,只要元器件库中有即可,但需要注意合理选取。

2、要求实际制作部分上述(4)多用信号源产生电路,分别产生正弦波、方波、三角波,频率范围100Hz~3KHz、输出幅值≥5V、负载电阻1KΩ。

3、硬件设计:组装、调试根据原理图焊接的函数信号发生器.硬件制作部分核心元器件:uA741、LM324、9013,电阻电容不限。

五、系统方案设计:函数信号发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。

根据用途不同,有产生三种或多种波形的函数信号发生器,使用的器件可以是分立器件,也可以采用集成电路,为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术,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。

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获将方波变成正弦波等等,本次设计采用先产生方波、三角波,再将三角波变换成正弦波的方法。

由比较器和差分器组成方波--三角波产生电路,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,因此可以将频率很低的三角波转换为正弦波。

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。

波形转换电路:比较器产生方波→积分器产生三角波→用差分放大电路实现正弦波,相应转换关系如下:六、电路设计及原理分析(一)总电路设计图:①R1、R2、R3、R4 及U1构成同相输入迟滞比较器,在U1的6脚输出方波。

R4为可变电阻,可调节相应方波幅度。

②R5、R6、R16、C1和U2构成积分器,将方波变换成三角波,在U2的6脚输出三角波。

R6为可变电阻,可调节方波和三角波的频率。

③Q1、Q2及相应电阻、电容构成差分放大电路,利用差分放大电路传输特性曲线的非线性性将三角波转换成正弦波。

C2、C3、C4均为隔直通交电容,R7、R11为可变电阻,R7用于调节波形失真情况,R11用于调节差分放大电路传输曲线的对称性。

④Q3、Q4、R13、R14、R15构成比例电流源。

(二)方波产生电路:工作原理:由于同相迟滞比较器具有回差特性,有两个门限电压,设某个瞬间电路的输出电压为+Uz ,此时滞回电压比较器的门限电压为UTH1,输出信号经电阻R 对电容C 充电,uc 的波形如图(a )所示。

当uc 上升到UTH1时,比较器翻转,输出电压变为-Uz ,门限电压也随之变为UTH2,此时,电容C 经电阻R 放电,当该电压下降到UTH2时,输出电压又回到+Uz ,电容又开始充电的过程,周而复始,比较器输出端便得到矩形波信号Uo 。

其波形如图(b )所示。

设电容器在t=0时开始充电,充电的初始电压uc (0)=UTH2,电容器的充电电压uc 最终为+Uz ,根据这些特点可得电容充电过程三要素为uc (0)=UTH2 , uc (∞)=+Uz ,τ=RC根据一阶RC 电路的三要素表达式,可得电容上的电压随时间变化的关系:因滞回电压比较器的门限电压为: uc 从UTH2充电到UTH1所需的时间为tw ,因电容器充、放电的时间相等,所以,振荡的周期 改变R1、R2、R 和C 的参数,即可改变输出信号的频率,使充、放电电路的时间常数不相等,就可改变输出信号的占空比。

下图为仿真时的方波产生电路: 12222ln(1)w R T t RC R ==+[][]C C C C Z TH2Z ()()(0)()ttu t u u u e U U U e ττ--=∞+-∞=+-1TH Z 12R U U R R =±+111212w tZ Z Z Z R R U U U U e R R R R τ-⎡⎤=+--⎢⎥++⎣⎦21212122wt R R R e R R R R τ-+=++工作原理:根据RC 积分电路输入和输出信号波形的关系可知,当RC 积分电路的输入信号为方波时输出信号是三角波,由此可得,利用方波信号发生器和积分电路就可以组成三角波信号发生器。

根据叠加定理,A1同相端电位 A1的u+=u-=0,则阈值电压 uo1=±UZ ,若初态从-UZ 到+UZ ,则 该电路振荡信号的频率与三角波输出信号的幅度有关,根据三角波工作波形可知,正向积分的起始值为-UT ,终值为+UT ,积分时间为二分之一周期,可得出振荡周期 ,三角波输出信号的频率为 电路中的R1、R2、R 的阻值和C 的容量,可以改变振荡频率;而调节R1和R2的值可以改变三角波的幅值。

下图为仿真时的三角波产生电路:12Z o 2121R R u U u R R R R +=+++12T Z R U U R ±=±O 10O 01()()Z u U t t u t RC=-+124R RC T R =214R f R RC =三角波转换成正弦波:波形变换的原理是利用差分放大的传输特性曲线的非线性,波形变换过程如图所示。

由图可以看出,传输特性曲线越对称,线性区域越窄越好;三角波的幅度Ui应正好使晶体接近饱和区域或者截至区域。

为实现三角波-正弦波转换电路,其中R7、R11为可变电阻,R7用于调节波形失真情况,R11用于调节差分放大电路传输曲线的对称性。

C2、C3、C4均为隔直通交电容。

七、电路仿真结果1.方波仿真结果:2.三角波仿真结果:3.正弦波仿真结果:八、硬件设计及焊接测试:(一)按照电路原理图进行焊接:1.先使用万用表,测出所需的电阻值,分辨电容正负极性,三极管的发射极、集电极和基极。

2.按照信号发生器的原理电路图,首先在电路板上布置好电路元件,避免焊到最后,没有剩余空间供其他部分电路焊接。

同时,必须认识到电路板上焊接点的分布,区分他们是否连接好,已经导通,避免短路。

3.最后,依次焊接元器件,连接好导线,接通电源,进行测试。

(二)焊接注意事项:1.依照器件分布原则,主要版块尽量分开,布好器件,然后进入焊接阶段;2.焊接时应该注意,焊剂加热挥发产生的化学物质对人体有害,操作时,鼻子尽量不要离烙铁太近,一般注意鼻子与焊接区域间保持不小于30cm的距离;3.在不使用电烙铁时,应把其放在右前方的烙铁架上,避免导线等被烫坏,并且在多人的环境中应避免烙铁头对准他人;4.在使用电烙铁时应注意手的握法,不能用手直接触摸烙铁头,避免手被烫伤;5.焊接并初步检查完后,检查电路板中是否存在虚焊,尤其注意电路中不要有短路的地方;6.开始进行波形调试,若开始发现没有产生波形,应该用万用表测试相应的参数并分析;7.注意芯片的引脚不能短路,否则可能会烧坏芯片;8.在调试时,有时会出现滑动变阻器的阻值调不了,这可能是有些引脚短路了,也有可能是滑动变阻器滑动端未接入电路。

(三)焊接完后实物如下:(四)调试:1.方波调试:在信号输出端接入示波器,观察是否有正弦波输出,调节R4实现方波的幅度可调,调节R6实现方波的频率可调。

2.三角波调试:如果正弦波正常输出,换三角波输出端口,检测是否有三角波,调节R7实现三角波的幅度可调,调节R6实现三角波的频率可调。

3.正弦波调试:接入直流电源后,将C3左边的线接地,测量差分放大电路的静态工作点。

调节R11使差分放大电路的传输特性曲线对称,用示波器进行观察并调试实现正弦波的幅度和频率可调。

(五)示波器输出波形:方波:三角波正弦波九、故障的原因分析及解决方案:1.故障一:测试电路观测不到波形。

原因分析:a.电路连接出现问题,例如:导线短路,未接地线或者电源线等;b.芯片为不合格品;c.杂波干扰,导致波形不能正常输出。

解决方案:a.仔细检查电路,可通过借助万用表等工具测试线路问题;b.换另一块合格芯片c.添加滤波电路滤除杂波。

2.故障二:频率增大时,正弦波和方波幅度不变,三角波幅度明显减小。

原因分析:积分电路的积分时间常数通常是保持不变的,随着方波信号频率的改变,积分电路输出的三角波幅度将同时改变。

解决方案:改变积分时间常数的大小。

同步减小C1或者Rw1,延长积分时间。

3.故障三:三角波顶部或底部失真。

原因分析:a.方波信号边沿失真。

b.积分电路时间常数选取不当。

解决方案:a.在方波信号输出端增加稳幅电路。

b.改变积分时间常数的大小,或者选择一大电阻(300K左右)与积分电容C1并联,调节三角波线性度。

4.故障四:在方波及三角波正常输出情况下,正弦波失真或输出不正常。

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