模拟电子技术基础课程设计报告-函数发生器的设计.doc

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1、1 扬州大学能源与动力工程学院 课程设计报告 题 目： 函数发生器的设计 课 程： 模拟电子技术基础 指导老师： 班 级： 智能 0801 姓 名： 学 号： 2 第第 一一 部部 分分 任 务 及 指 导 书 （含课程设计计划安排） 3 模拟电子技术模拟电子技术课程设计任务书课程设计任务书 课题：函数发生器的设计课题：函数发生器的设计 一、电子电路设计的一般方法 1仔细分析产品的功能要求，利用互连网、图书、杂志查阅资料，从中提取相关 和最有价值的信息、方法。 （1）设计总体方案。 （2）设计单元电路、选择元器件、根据需要调整总体方案 （3）计算电路（元件）参数。 （4）绘制电路图初稿 2上机

2、利用 EDA 软件进行电路实验仿真。电路图设计已有不少的计算机辅助设 计软件，利用这些软件可显著减轻了人工绘图的压力，电路实验仿真大大减少人工重 复劳动，并可帮助工程技术人员调整电路的整体布局，减少电路不同部分的相互干扰 等等。 3在面包板上或万能板上焊接、安装电路。 4电路调试。了解掌握电路调试的基本方法。利用常用仪表调试电路，排除电路 故障，提高电路性能，巩固理论知识,提高解决实际问题的能力。 5独立撰写课程设计报告。 二、函数发生器的简介 函数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发生器，使用的器件

3、可以是分立器件 (如低频信号函数发生器 S101 全部采用晶体管)，也可以采用集成电 路(如单片函数发生器模块 8038)。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， 三、函数发生器的工作原理 本课题中函数发生器电路组成框图如下所示： 4

4、 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。 四、设计目的 1掌握电子系统的一般设计方法 2掌握模拟器件的应用 3培养综合应用所学知识来指导实践的能力 五、设计要求及技术指标 1设计、组装、调试函数发生器 2输出波形：正弦波、方波、三角波； 3频率范围 ：在 10100、K、1K10K范围内可调 ； 4输出电压

5、：方波V，三角波，正弦波； 六、设计所用仪器及器件 1直流稳压电源 2双踪示波器 3万用表 4运放 5741 底座 6电阻、电容若干 7三极管 5 8万能板 七、日程安排 查资料，方案设计 一天 根据设计要求，查阅参考资料，进行方案设计及可行性论证，确定设计方案，画出 详细的原理图。 用 EDA 软件对设计电路进行模拟仿真调试 半天 要求在虚拟仪器上观测到正确的波形并达到规定的技术指标。 电路的装配及调试 两天半 在万能板上对电路进行装配调试，使其全面达到规定的技术指标，最终通过验收。 总结撰写设计报告 一天 6 器件清单器件清单 1运放 741 2电位器 50K 100K 100 3电容 4

6、70F 10F 1F 0.1F 0.01F 4三极管 9013 5万能板（16cm12cm） 6741 底座 7焊锡丝、导线（两种颜色，各 2 卷） 8电阻 10 20 5.1 8 15 6.8 2 100 欧 7 第 二 部 分 课 程 设 计 报 告 8 目录目录 1 1 MultisimMultisim 软件简软件简 介介 88 1.1 MULTISIM基本概 念 8 1.2 MULTISIM中的测试仪器和分析功能介 绍9 1.3 EDA 介 绍 9 2 2 函数发生器的几种设计方函数发生器的几种设计方 法法 9 2.1 基于 555 的函数发生器设 计 9 2.2 基于 ICL8038

7、 函数发生器设 计 10 2.3 基于单片机的函数发生器设 计 12 9 3 3 函数发生器的设计框函数发生器的设计框 图图 12 4 4 函数发生器工作原函数发生器工作原 理理 13 4.1 函数发生器原理 图 13 4.2 方波产生电 路 13 4.3 方波三角波产生电 路 15 4.4 三角波正弦波转换电路的工作原 理17 5.5.电路的参数选择及计电路的参数选择及计 算算 19 5.1 三角波正弦波部 分 19 5.2 函数发生器的电路 图 10 19 6.6.电路仿电路仿 真真 21 7 7 电路的安装与调电路的安装与调 试试 24 7.1 方波三角波发生器的装 调 24 7.2 三

8、角波正弦波变换电路的装 调2 4 7.3 性能指标测量与误差分 析 24 8 8 实物展示及调试过实物展示及调试过 程程 25 9 收获体收获体 会会 25 10 附件附件 一一 27 11 1 Multisim 软件简介 12 1.1 Multisim 基本概念 Multisim 是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以 Windows 为基础的仿真工具， 适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬 件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。 工程师们可以使用 Multisim 交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。 Multisim 提炼了 SPICE

9、 仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的 SPICE 技术就可 以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过 Multisim 和虚拟仪器技术，PCB 设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原 理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。NI Multisim 软件 结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验 证。凭借 NI Multisim，您可以立即创建具有完整组件库的电路图，并利用工业标准 SPICE 模拟器模仿电路行为。借助专业的高级 SPICE 分析和虚拟仪器，您能在设计流程 中提早对电路设计进行的迅速验

10、证，从而缩短建模循环。与 NI LabVIEW 和 SignalExpress 软件的集成，完善了具有强大技术的设计流程，从而能够比较具有模拟 数据的实现建模测量。 1.2 Multisim 中的测试仪器和分析功能介绍 提供了 22 种虚拟仪器进行电路动作的测量： Multimeter(万用表)，Function Generatoer(函数信号发生器)，Wattmeter(瓦特 表)，Oscilloscope(示波器)，Bode Plotter(波特仪)，Word Generator(字符发生器)， Logic Analyzer(逻辑分析仪)，Logic Converter(逻辑转换仪)，Di

11、stortion Analyer(失真度仪)，Spectrum Analyzer(频谱仪)，Network Analyzer(网络分析仪)， Measurement Pribe(测量探针)，Four Channel Oscilloscope(四踪示波器)， Frequency Counter(频率计数器)，IV Analyzer(伏安特性分析仪)，Agilent Simulated Instruments(安捷伦仿真仪器)，Agilent Oscilloscope(安捷伦示波器)， Tektronix Simulated Oscilloscope(泰克仿真示波器)，Voltmeter(伏特表)

12、， Ammeter(安培表)，Current Probe(电流探针)，Lab VIEW Instrument(Lab VIEW 仪器)。 Multisimt 提供了许多分析功能： DC Operating Point Analysis（直流工作点分析 ） ，AC Analysis（交流分析） ， 图 1-1-1 Multisim 启动界面 13 Transient Analysis（瞬态分析） ，Fourier Analysis（傅里叶分析） ，Noise Analysis（噪声分析） ，Distortion Analysis（失真度分析） ，DC Sweep Analysis（直流扫描分析）

13、 ，DC and AC Sensitvity Analysis（直流和交流灵敏度分 析） ，Parameter Sweep Analysis（参数扫描分析） ，Temperature Sweep Analysis（温度扫描分析） ，Transfer Function Analysis（传输函数分析） ，Worst Case Analysis（最差情况分析） ， Pole Zero Analysis（零级分析） ，Monte Carlo Analysis（蒙特卡罗分析） ，Trace Width Analysis（线宽分析） ，Nested Sweep Analysis（嵌套扫描分析） ，Bat

14、ched Analysis（批处理分析） ，User Defined Analysis（用户自定义分析） 。 1.3 EDA 介绍 EDA 就是“Electronic Design Automation”的缩写技术已经在电子设计领域得到 广泛应用。一台电子产品的设计过程，从概念的确立，到包括电路原理、PCB 版图、单 片机程序、机内结构、FPGA 的构建及仿真、外观界面、热稳定分析、电磁兼容分析在 内的物理级设计，再到 PCB 钻孔图、自动贴片、焊膏漏印、元器件清单、总装配图等 生产所需资料等等全部在计算机上完成。EDA 技术借助计算机存储量大、运行速度快的 特点，可对设计方案进行人工难以完成

15、的模拟评估、设计检验、设计优化和数据处理 等工作。 2 函数发生器的几种设计方法 2.1 基于 555 的函数发生器设计 通过 555 定时器进行函数发生器的设计，电路简单，成本低廉。555 定时器是集模 拟电路和数字电路为一体的中规模集成电路，只要适当配接少量的外围元件，可以方 便的构成脉冲产生电路、脉冲变换电路及其它具有定时功能的电路。 设计思路为：由 555 定时器构成的多谐自激震荡器得到方波；方波通过一阶 RC 积 分电路得到三角波；三角波再通过二阶 RC 积分电路得到正弦波。 A1 555_VIRTUAL GND DIS OUTRST VCC THR CON TRI VCC 12V

16、R1 1k R2 20k R3 100k Key=A 65% C1 10nF C2 10nF C3 100uF C4 470nF C5 100nF C6 100nF R4 5.1k R5 10k R6 10k R7 1k J1 Key = Space 4 2 VCC 1 3 58 0 9 XSC1 Tektronix 1 2 3 4T G P 6 7 XDA1 THD 10 图 2-1-1 555 定时器构成的函数发生器 14 图 2-1-2 电路仿真波形图 由 555 定时器构成的函数发生器，电路简单，成本低廉，如稍许增加正弦波放大 电路及幅度调节电路，即可构成简单实用的信号源。 2.2 基

17、于 ICL8038 函数发生器设计 ICL8038 的工作频率范围在几赫兹至几百千赫兹之间，它可以同时输出方波（或脉 冲波） 、三角波、正弦波。其内部组成如图所示。输出波形频率可变且精确度高，当输 出波形频率小于 10KHz 时，误差仅为 0.8%。 其中，振荡电容 C 由外部接入，它是由内部两个恒流源来完成充电放电过程。恒 流源 2 的工作状态是由恒流源 1 对电容器 C 连续充电，增加电容电压，从而改变比较 器的输入电平，比较器的状态改变，带动触发器翻转来连续控制的。当触发器的状态 使恒流源 2 处于关闭状态，电容电压达到比较器 1 输入电压规定值的 23 倍时，比较 器 1 状态改变，使

18、触发器工作状态发生翻转，将模拟开关 K 由 B 点接到 A 点。由于恒 流源 2 的工作电流值为 2I，是恒流源 1 的 2 倍，电容器处于放电状态，在单位时间内 电容器端电压将线性下降，当电容电压下降到比较器 2 的输入电压规定值的 13 倍时， 比较器 2 状态改变，使触发器又翻转回到原来的状态，这样周期性的循环，完成振荡 图 2-2-1 ICL8038 内部框图 15 过程。 在以上基本电路中很容易获得 3 种函数信号，假如电容器在充电过程和在放电过 程的时间常数相等，而且在电容器充放电时，电容电压就是三角波函数，三角波信号 由此获得。由于触发器的工作状态变化时间也是由电容电压的充放电过

19、程决定的，所 以，触发器的状态翻转，就能产生方波函数信号，在芯片内部，这两种函数信号经缓 冲器功率放大，并从管脚 3 和管脚 9 输出。 图 2-2-2 为 ICL8038 的管脚图，下面介绍各引脚功能。 脚 1、12（Sine Wave Adjust）：正弦波失真度调节；脚 2（Sine Wave Out）：正弦波输出；脚 3（Triangle Out）：三角波输出；脚 4、5（Duty Cycle Frequency）：方波的占空比调节、正弦波和三角波的对称调节；脚 6（V）：正电源 10V18V；脚 7（FM Bias）：内部频率调节偏置电压输；脚 8(FM Sweep)：外部 扫描频率

20、电压输入；脚 9（Square Wave Out）：方波输出，为开路结构；脚 10（Timing Capacitor）：外接振荡电容；脚 11（V or GND）：负电原或地；脚 13、14（NC）：空脚。 SQUARE 9 SINE 2 TRIANGLE 3 D_ADJ1 4 D_ADJ2 5 V+ 6 CAP 10 S_ADJ2 12 V- 11 S_ADJ1 1 SWEEP 8 FM_BIAS 7 U1 ICL8038 C1 0.1uF C2 100pF 99% RV1 100k 0% RV2 1k 33% RV3 100k R1 4.7k R2 4.7k R3 1k -12V A B

21、C D 图 2-2-2 ICL8038 管脚图 C1 0.1F RP2 1k RA RB 4.7k 4.7k 5 4 6 RL 15k +5V VCC 9 3 2 8 ADJF2 ADJF1 V + SQ TR1 SIN V/GND FM-IN Ct Ct 4700pF 10 11 12 RP3 100k 20Hz20kHz 5V RP1 10k R1 20k 8038 VEE ADJS2 图 2-2-3 ICL8038 组成的音频函数发生器 16 通过调节 RV2 的位置，即可调节函数发生器的输出震荡频率的大小 2.3 基于单片机的函 数发生器设计 可以以 AT89C52 单片机为核心，选用

22、 DAC0832 为模数转换芯片，并辅以必要的模 拟电路，设计基于 AT89C52 单片机的函数发生器。 该方案的主要思路是采用编程的方法来产生希望得到的波形，用户将要输出的波 形预先储存在半导体存储器中，在需要某种波形时将存储在存储器中的数据依次读出 来，经过数模转换、滤波等处理后，输出该波形信号。该方案优点是输出信号的频率 稳定抗干扰能力强，实现任意波形的信号容易，可通过外置按键或键盘来设定所需要 产生信号源的类型和频率，还可以通过显示器显示波形的相关信息。不足之处是由于 单片机的处理数据速度有限，当产生频率比较高的信号时，输出波形的质量将下降。 3 函数发生器的设计目的及框图 函数发生器

23、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发生器，使用的器 件可以是分立器件，也可以采用集成电路(如单片函数发生器模块 AT89C52)。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

24、弦波的电路设计方法，本课题中函数发生器电路组成框图 图 3-1-1 所示： 图 2-2-4 ICL8038 函数发生器电路 图 2-2-5 仿真波形图 17 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。 4 4 函数发生器工作原理函数发生器工作原理 4.1 函数发生器原理图 图 4-1 三角波方波正弦波函数发生器

25、实验电路 4.2 2 方波产生电路 图 4-2-1 所示电路能自动产生方波。其电路的工作原理如下： vo1 +12V 13 12 4 R3 20k 12V 47k 10k R2 2 R1 10k 1 RP2 R4 5.1k 100k 7 6 R5 10k A1 A2 9 4 C1 10F S C2 1F +12V vo2 10 C3 470F RP3 47k C4 470F RB1 6.8k T1 RC1 10k +12V RC2 10k C6* 0.1F C5 470F vo3 RB2 T2 6.8k 100 RP4 RE2 100 RE3 2k T3 T4 RE4 2k R 8k BG31

26、9 12V A747 1 2 A747 1 2 12V RP1 A1 A2 * + 图 3-1-1 函数发生器原理框 18 4.24.21.1.电路结构电路结构 方波产生电路是由滞回比较电路和RC定时电路构成的。 其上下限: （4-2-1） （4-2-2） 4.24.22.2.工作原理工作原理： （1） 设 uo = + UOM , 则：u+=UT+ 此时，输出给 C 充电, UC , 设 UC初始值 UC(0+)= 0 在 UC UT+ , 就有 U- U+ , UO 立即由UOM 变成UOM (2) 当 UO = -UOM 时，U+=UT- 此时，C 经输出端放电,再反向充电 UC，达到

27、UT-时，uo 上翻，实现状态反转。当 uo 重新回到UOM 以后，电路又进入另一个周期性的变化。 方波发生器生成的方波图（图 4-2-1）： om U RR R U 21 1 T om U RR R U 21 1 T 19 4.34.3 方波方波三角波产生电路三角波产生电路 图 4-3-1 所示电路能自动产生方波三角波。其电路的工作原理如下： 图 4-3-1 方波三角波产生电路 若放大器 A1 同相输入端 a 点断开，运算发大器 A1 与 R1、R2 及 R3、RP1 组成电压 比较器。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。比较器的输出 U

28、o1 的高电平等于正电源电压+Vcc，低电平等于负电源电压- Vee（|+Vcc|=|-Vee|）, 当比较器的 U+=U-=0 时，比较器翻转，输出 Uo1 从高电平跳 到低电平-Vee,或者从低电平 Vee 跳到高电平 Vcc。设 Uo1=+Vcc,则 （4-3-1） 312 231231 ()0 CCia RRPR UVU RRRPRRRP 式中 RP1 指电位器的调整值（以下同） 。将上式整理，得比较器翻转的下门限电位 Uia-为 （4-3-2） 22 3131 () CCCC ia RR UVV RRPRRP 若 Uo1=-Vee,则比较器翻转的上门限电位 Uia+为 （4-3-3）

29、 22 3131 () EECC ia RR UVV RRPRRP 比较器的门限宽度 （4-3-4） 2 31 2 HCC iaia R UUUV RRP 由式（4-3-1）（4-3-4）可得比较器的电压传输特性，如图 4-3-2 所示。以及 方波-三角波原理图，如图 4-3-3 所示。 VCC R2 R3+RP1 VEE R2 R3+RP1 o VEE t T T 2 T 4 vo vo1 vo2 20 图 4-3-2 比较器电压传输特 图 4-3-3 方波三角波 当比较器的门限电压为 Via+ 时输出 Vo1 为高电平（+Vcc)。这时积分器开始反向 积分，三角波 Vo2 线性下降。 当

30、Vo2 下降到比较器的下门限 电 位 Via 时，比较器翻转，输出 Vo1 由高电平 跳到低电平。这时积分器又开始正向积分，Vo2 线性增加。 如此反复，就可自动产生方波-三角波。 A 点断开后，运放 A2 与 R4、RP2、C2 及 R5 组成反相积分器，其输入信号为方波 Uo1，则积分器的输出 （4-3-5） 21 422 1 () OO UU dt RRP C 当时， 1OCC UV （4-3-6） 2 422422 () ()() CCCC O VV Utt RRP CRRP C 当时， 1OEE UV （4-3-7） 2 422422 () ()() CCEE O VV Utt RR

31、P CRRP C 可见，积分器的输入为方波时，输出是一个上升速度与下降速度相等的三角波， 其波形如图 4-3-3 所示。 a 点闭合，即比较器与积分器首尾相连，形成闭环电路，则自动产生方波三角波。 三角波的幅度 （4-3-8） 2 2 31 O mCC R UV RRP 方波-三角波的频率为 （4-3-9） 31 2422 4() RRP f R RRP C 由式（4-3-8）以及（4-3-9）可以得到以下结论： （1）电位器 RP2 在调整方波三角波的输出频率时，不会影响输出波形的幅度。 若要求输出频率的范围较宽，可用 C2 改变频率的范围，PR2 实现频率微调。 （2）方波的输出幅度应等于

32、电源电压+Vcc。三角波的输出幅度应不超过电源电压 +Vcc。电位器 RP1 可实现幅度微调，但会影响方波-三角波的频率。 vo1 Via Via+ VCC VEE via o VCC R2 R3+RP1 VEE R2 R3+RP1 o VEE t T T 2 T 4 vo vo1 vo2 21 4.4 三角波正弦波转换电路的工作原理 三角波正弦波的变换电路主要由差分放大电路来完成。 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，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

33、输特性曲线 的表达式为： （4-4-1） 0 11 / 1 idT CE UU aI IaI e 式中，差分放大器的恒定电流；，温度的电压当量，当室 /1 CE aII 0 I T U 温为 25 摄氏度时，UT26mV。 如果 Uid 为三角波，设表达式为 4 () 4 (0) 43 () () 4 2 2 m id m UT t T U UTT ttT T T t （4-4-2） 式中 Um三角波的幅度；T三角波的周期。 将式（4-3-2）代入式（4-3-1）得 （4-4-3） 4 () 4 1 43 () 4 (0) 2 1 ( ) () 2 1 m T m T o VT t V T c

34、 o V tt V T IT t e it IT tT e 用计算机对式（4-4-3）进行计算，打印输出的 ic1(t)或 ic2(t)曲线近似于正弦 波，则差分放大器的输出电压 vc1(t)、vc2(t)亦近似于正弦波，波形变换过程如图 4- 4-1 所示： 22 为使输出波形更接近正弦波，由图可见要求： 传输特性曲线越对称，线性区越窄越好。 三角波的幅度 Um 应正好使晶体管截止电压。 图 4-4-2 为实现三角波正弦波变换的电路。其中 RP1 调节三角波的幅度，RP2 调 整电路的对称性，其并联电阻 RE2 用来减小差分放大器的线性区。电容 C1、C2、C3 为 隔直电容，C4 为滤波电

35、容，以滤除谐波分量，改善输出波形。 图 4-4-2 三角波正弦波变换 电路 图 4-4-1 三角波正弦波变换 23 5.电路的参数选择及计算 5.1 三角波正弦波部分 比较器 A1与积分器 A2的元件计算如下。 由式（4-2-8）得 （5-1- 3 1 14 5 Vcc o2m 13 2 V RPR R 1） 取，取，为的电位器。取平衡电阻 2 10RK 3 20RK 1 RPK50 1231 /()10RRRRPK 由式（4-2-9）得 （5-1- 31 41 22 4 RRP RRP R C f 2） 当时，取，则，取，10100 Z Hf 2 1CF 42 (75 7.5)RRPk 4

36、5.1Rk 为电位器。当时 ，取；当时 K1001001 Z HfK 2 0.1CF110 Z KHfK ，取以实现频率波段的转换，及的取值不变。取平衡电阻 2 0.01CF 4 R 2 RP 。 5 10Rk 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 345 470CCCF 6 C 次斜波成分较多，可取得较小，一般为几十皮法至 0.1 微法。欧与 6 C 6 C 100 2E R 欧姆相并联，以减小差分放大器的线性区。差分放大器的几静态工作点可100 4 RP 通过观测传输特性曲线，调整及电阻确定。

37、4 RPR 5.2 函数发生器的电路图 函数发生器整体电路图如图 5-2-1 所示。 24 图 5-2-1 方波-三角波正弦波变换电路 25 6.电路仿真 画出电路图，并完成仿真，如图 6-1、6-2、6-3 分别为方波的三种频率，6-1- 4、6-5、6-6 分别为方波、三角波、正弦波的输出波形。 图 6-1 输出方波（84.7Hz） 图 6-2 输出方波（125Hz） 26 图 6-3 输出正弦波（1.063kHz） 图 6-4 输出方波（22.2v） 27 图 6-5 输出三角波（8v） 图 6-6 输出正弦波（4.8v） 28 7 7 电路的安装与调试电路的安装与调试 方波三角波正弦波

38、函数发生器电路是由三级单元电路组成的,在装调多级电路 时通常按照单元电路的先后顺序分级装调与级联。 7.1 方波三角波发生器的装调 由于比较器 A1 与积分器 A2 组成正反馈闭环电路，同时输出方波与三角波，这两 个单元电路可以同时安装。需要注意的是，安装电位器 RP1 与 RP2 之前，要先将其调 整到设计值，如设计举例题中，应先使 RP1=10K,RP2 取（2.5-70）K 内的任一值, 否则电路可能会不起振。只要电路接线正确，上电后，UO1 的输出为方波，UO2 的输出 为三角波，微调 RP1,使三角波的输出幅度满足设计指标要求有，调节 RP2，则输出频 率在对应波段内连续可变。 7.

39、2 三角波正弦波变换电路的装调 按照图 3-3-1 所示电路，装调三角波正弦波变换电路，其中差分发大电路可利 用课题三设计完成的电路。电路的调试步骤如下。 差分放大器传输特性曲线调试。将 C4 与 RP3 的连线断开，经电容 C4 输入的差摸 信号电压 Uid=50v，fi =100Hz 正弦波。调节 RP4 及电阻 R*,是传输特性曲线对称。在 逐渐增大 Uid。直到传输特性曲线形状入图 4-1-3 所示波形，记 下次时对应的 Uid 即 Uidm 值。移去信号源，再将 C5 左段接地，测量差份放大器的 静态工作点 I0 、Uc1Q、Uc2Q、Uc3Q、Uc4Q 。 三角波正弦波变换电路调试

40、。将 RP3 与 C5 连接，调节 RP3 使三角波俄 输出幅 度（经 RP3）等于 Uidm 值，这时 Uo3 的输出波形应接近正弦波，调节 C*7 大小可改善 输出波形。如果 Uo3 的 波形出现以下几种正弦波失真，则应调节和改善参数，产生失 真的原因及采取的措施如下。 钟形失真：传输特性曲线的线性区太宽，应减小 Re2。 半波圆定或平顶失真：传输特性曲线对称性差，静态工作点 Q 偏上或偏下，应调 整电阻 R*。 非线性失真：三角波传输特性区线性度差引起的失真，主要是受到运放的影响。 可在输出端加滤波网络改善输出波形。 7.3 性能指标测量与误差分析 1）方波输出电压 Upp=20V，是因

41、为运放输出极有 PNP 型两种晶体组成复合互补对 称电路，输出方波时，两管轮流截止与导通，由于导通时输出电阻的影响，使方波输 出度小于电源电压值。 2）三角波的输出电压 U=8V，主要受比较器的门限宽度的限制 2 31 2 HCC iaia R UUUV RRP 3）正弦波的输出电压 U=4V，为使输出波形更接近正弦波，要求： 传输特性曲线越对称，线性区越窄越好。三角波的幅度 Um 应正好使晶体管截止电 压。 29 4）最大频率为 f=125HZ,最小频率为 f=7HZ。 （其中可用 C2 改变频率的范围，PR2 实现频率微调。 ） 8 实物展示及调试过程 根据原理图制作的作品如下： 图 8-

42、1-实物图正面 9 收获体会 课程设计是继专业理论学习和实验教学之后又一重要的实践性教学环节。它的任 图 8-1-2 实物图背面 图 8-1-2 实物图正面 30 务是在学生掌握和具备电子技术知识与单元电路的设计能力之后，综合所学知识进一 步学习电子电路系统的设计方法和实验方法，为今后从事电子技术领域的工程设计打 好基础基本要求。 我觉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多， 平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以 在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有 了更多的认识。平时看课本时，理论知识很枯燥，让人看而生畏，总是不能深入而透 彻的掌握知识。而做完课程设计，一些问题就迎刃而解了，而且还可以记住很多东西。 认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。所以 这个课程设计对我们的作用是非常大的。 在制作实验报告时，发现只有细心耐心恒心一定要有才能做好事情，首先是线的 布局上既要美观又要实用和走线简单，兼顾到方方面面去考虑是很需要的，否则只是 一纸空话。 经过一个星期的实习，过程曲