信号发生器设计(正弦,方波,三角,多用信号发生器)

模拟电路课程设计报告设计课题：信号发生器设计班级：10通信工程三班学生姓名：陶冬波学号：2010550921指导教师：设计时间：目录一、信号发生器摘要--------------------3二、设计目的---------------------3三、设计内容和要求四、设计方案------------------------------------------34.1 RC桥式正弦波产生电路--------------------------------------3 4.2方波产生电路----------------------------------------------------6 4.3三角波产生电路-------------------------------------------------84.4多用信号发生器-------------------------------------------------9五、组装调试及元件清单---------------------------105.1 测试仪器---------------------------------------------------------10 5.2信号发生器元件清单-----------------------------------------------115.3调试中出现的故障、原因及排除方法----------------------11六、总结设计电路，改进措施----------------------116.1 正弦波产生电路改进措施--------------------------------------116.2多用信号发生器改进措施---------------------------------------11七、收获和体会-----------------------------------------12八、参考文献--------------------------------------------12信号发生器设计一、信号发生器设计摘要：本设计介绍了波形发生器的制作和设计过程,并根据输出波形特性研究该电路的可行性。

在此基础上设计了一种能产生矩形波，三角波，正弦波的模块电路,包括了原理图和测试图二、设计目的：1.了解方波，三角波，正弦波产生的原理2 .掌握方波-三角波-正弦波的设计方法和调试技术。

三、设计内容与要求①RC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100Hz~3KHz、输出幅值≥5V、负载电阻1KΩ。

四、设计方案①RC桥式正弦波产生电路常见的RC正弦波振荡电路是RC串并联式正弦波振荡电路，它又被称为文氏桥正弦波振荡电路。

如下图所示RC桥式振荡电路要产生振荡必须满足相位平衡条件和幅度平衡条件同相比例运算电路RC串并联选频网络幅频特性为：相频特性为：1.相位平衡条件：在时，经RC选频网络传输到放大电路输入端的电压iU 与o U 同相，即有fϕ = 0，所以RC桥式振荡电路的相位平衡条件仅取决于放大电路本身的相位在f = f0时，，而对其它频率则不能满足相位平衡条件，电路的振荡频率22)(31ffffF-+=RCfπ21=)(31arctan0ffffF--=ϕRCffπ21==a=+fϕϕRCfπ21=2.幅度平衡条件 ：｜A ｜=3 3.稳幅措施1. 可以在放大电路的负反馈回路里采用非线性元件来自动调整反馈的强弱以维持输出电压的稳定。

2.在反馈回路串联两个并联的二极管，如图左。

它是利用电流增大时二极管动态电阻减小、电流减小时二极管动态电阻增大的特点，加入非线性环节，从而使输出电压幅度稳定。

RC 桥式正弦波产生电路31≥+==R R U U A f PO u 12R R f ≥②方波电路1电路组成及工作原理因为方波电压只有两种状态，高电平和低电平，所以电压比较器是它的重要组成部分；因为产生振荡，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；因为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切丁每种状态维持的时间。

图示为矩形波发生电路，它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。

它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。

反相滞回比较器的门限电压：Vt h+=R2V Z/(R1+R2)Vt h-=-R2V Z/(R1+R2)2波形分析及主要参数由于图中所示电路电筒正向充电和反向充电的时间常数均为RC，而且充电的总幅值也相等，因而在一个周期内Uo=+Uz 的时间与Uo=-Uz 的时间相等，Uo 为对称的方波，所以也称为该电路为方波发生电路。

电容上电压Uc （即集成运放反相输入端电位Un ）和电路输出电压Uo 波形如图所示。

利用一阶RC 电路的三要素法可列出方程())(132/T T T Z T U CR e U U U -+⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+=+- 将（1）式代入上式，即可求出振荡周期T = 23R C ln ⎪⎭⎫⎝⎛+2121R R 振荡频率f=1/T 。

通过以上分析可知，调整电压比较器的电路参数R1和R2可以改变Uc 的幅值，调整电阻R1、R2、R3和电容C 的数值可以改变电路的振荡频率。

而要调整输出电压Uo 的振幅，则要换稳压管以改变Uz ，此时Uc 的幅值也将随之变化。

3占空比可调电路矩形波的宽度Tk 与周期T 之比称为占空比，因此Uo 是占空比为1/2 的矩形波。

利用一阶RC 电路的三要素法可以解出⎪⎭⎫ ⎝⎛+≈211121ln R R T τ⎪⎭⎫ ⎝⎛+≈212221ln R R T τT =1T +2T ≈(w R +23R )C ln ⎪⎭⎫⎝⎛+2121R R改变电位器的滑动端可以改变占空比，即改变充放电时间，但周期不变。

占空比为33112R R R R T T q w w ++≈=③三角波电路将方波发生电路中的RC 充、放电回路用积分运算电路来取代，滞回比较器和积分电路的输出互为另一个电路的输入,滞回比较器输出为方波，经积分运算电路后变换为三角波要得到占空比可调的三角波则必须要使矩形波的占空比可调。

要得到占空比可调的矩形波，可通过改变电路中充放电时间常数来实现,上图中R5是用来调节占空比，调节电路中R1、R2、R6的阻值和C的容量，可以改变振荡频率。

而调节R1和R2的阻值，可以改变三角波的幅值。

电路参数计算：（1）输出幅度由图可知，在U o=‐U z期间，积分电路的输出电压Uo往正方向线性增长，此时U+也随着增长，当增长至U+=U-=0时，滞回比较器的输出电压U O1发生跳变，而发生跳变时的U O值是使三角波的最大值U om。

将条件U O1=-U Z,U+=0和U o=U om代入下式可得：0=R1R1+R2(-U z)+R2R1+R2U om可解的三角波的输出幅度为:U om=R1R2U z振荡频率为④多用信号源产生电路方波-三角波-正弦波利用差分放大电路实现三角波转换成正弦波传输特性曲线越对称，线性区越窄越好，三角波幅度接近晶体的饱和区或截止区五.组装调试部分1:测试仪器：示波器，万用表，直流电源2：信号发生器元件清单信号发生器元件清单(模电课程设计)1．如果出现不了波形，那常见的问题有，焊接短路(这样可能烧坏芯片)，电路连接错误，器件正负极接反，导线接触不良等。

这样解决问题的方法通常是用万用表去测量电阻值才看看哪里出问题了2. 如果只出现了部分波形，比如出现了三角波，说明电路前半部分没有问题，只需检查后半部分就好了，还有常出现的问题就是第二个电位器调节无任何的波形变化，这说明问题可能电位器连接错了，用万用表测试下就可以了3.如果三个波形都出现了，且正弦波失真，这需要调节第三个电位器阻值，来调节最适合的静态工作点，使其稳定，改变第一个电位器阻值可以改变输出的频率，改变第二个电位器阻值，通过改变输出的电压，是其工作在不同的区域，而出现不同的波形。

六总结设计电路，改进措施1.正弦波产生电路中，为了进一步改善电压幅度稳定的问题，可以在放大电路负反馈回路中采用非线性元件来自动调整反馈的强弱以维持输出电压的稳定，Rf可用温度系数为负的热敏电阻代替，也可以利用JEFT 工作在可变电阻区达到稳幅的目的2 . 多信号产生电路中，三角波转换成正弦波时，可以用低通滤波器得到正弦波，电路比较简单。

七．收获和体会1.学会了怎样通过电阻，电位器等上面的参数了解其阻值2熟悉了multilism10仿真软件，能有效使用与操作；3对信号发生器的设计是我对RC桥式正弦波电路、矩形波电路、三角波电路有了更深的印象；4对电路调试等有了更进一步的认识；5对焊接等实际动手能力有所提高；6认识到设计的困难，认识到耐心、坚持、细心的重要性，对今后的学习生活有很大帮助。

八．参考文献康光华主编．模拟电子技术基础（第五版）．高等教育出版社《模拟电子技术基础（第四版）》高等教育出版社出版.电子技术基础实验教程湘潭大学出版社。