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1、课题：多功能信号发生器 专业：电子信息工程 班级：1 班 学号： 姓名： 指导教师：汪 鑫 设计日期： 成绩： 重庆大学城市科技学院电气学院 多功能信号发生器设计报告 一、设计目的作用 1. 掌握简易信号发生器的设计、组装与调试方法。 2. 能熟练使用 multisim10电路仿真软件对电路进行设计仿真调试。 3. 加深对模拟电子技术相关知识的理解及应用。 二、设计要求 1. 设计任务 设计一个能够输出正弦波、方波、三角波三种波形的信号发生器，性能要求 如下： （1） 输出频率， f=20Hz-5kHz 连续可调的正弦波、方波、三角波； （2） 输出正弦波幅度 V=0-5V可调，波形的非线性失
2、真系数+UT ， 那么 UN一定大于 UP ，因而 UO -UZ，所以 UP -UT。只有当输人电压UI 减小到 -UT，再减小一个无穷小量时，输出电压UO才会从 -UT跃变为 +UT 。可见， UO从 +UT跃变为 -UT 和从-UT 跃变为 +UT的阀值电压是不同的，电压传输特性如图b) 所不。 从电压传输特性上可以看出， 当-UTUI+UT时，UO可能是 -UT，也可能是 +UT 。如果 UI 是从小于 -UT，的值逐渐增大到 -UTUI+UT ，那么 UO应为+UT ；如 果 UI 从大于 +UT的值逐渐减小到 -UTUI+UT ，那么应为 -UT。曲线具有方向性， 如图 b) 所示。
3、 实际上，由于集成运放的开环差模增益不是无穷大，只有当它的差模输人电 压足够大时，输出电压UO 才为UZ 。UO在从+UT变为-UT 或从-UT变为+UT的过 程中，随着 UI 的变化，将经过线性区，并需要一定的时间。滞回比较器中引人 了正反馈，加快了 UO的转换速度。例如，当UO +UZ 、UP=+UT 时，只要 UI 略大 于+UT足以引起 UO 的下降，即会产生如下的正反馈过程： UO的下降导致 UP下降， 而 UP的下降又使得 UO进一步下降，反馈的结果使UO迅速变为 UT ，从而获得 较为理想的电压传输特性。 本电路中该电路的作用是将正弦信号转变成方波信号，其传输特性曲线如下 图所示
4、： 正弦波传输特性 1.3 方波转换成三角波电路的工作原理： 当输入信号为方波时，其输出信号为三角波，电路波形图如下： 2、单元电路设计与分析 2.1 正弦波发生电路的设计 本电路中采用 RC桥式正弦波振荡电路产生正弦波，其电路图如下所示 RC桥式正弦振荡电路 该电路 Rf回路串联两个并联的二极管，如上图所示串联了两个并联的 1BH62 ，这样利用电流增大时二极管动态电阻减小、电流减小时动态电阻增大的 特点，加入非线性环节，从而使输出电压稳定。 此时输出电压系数为 A u=1+(Rf+rd)/R1 RC振荡的频率为： f0=1/(2 RC) 该电路中， C=1uF f 0=1/(2*3.14*
5、R*10 -6 )20Hz R=8000欧 f0=1/(2*3.14*R*10 -6 )5000Hz R=30欧0 所以可变电阻的范围是0-8k 欧。 用 Multisim10.0对电路进行仿真得到下图 仿真波形 从图中可得出产生的正弦波U=3.9V; T=1.947.6ms. F0=1/T=131Hz. 仿真得出的数据在理论值范围之内，电路正确。 2.2 正弦波转换方波电路的设计 本电路中采用滞回电压比较器将正弦波转成方波，其电路原理如下图所 示 滞回电压比较器电路原理图 滞回电压比较器原理前面有描述，此处不赘述。 本电路中用到的稳压管，其稳压电压为24V 电路中阈值电压为： UT1= R2
6、R1 R2 UREF- 2R1R 1R UZ U T2= R2R1 R2 UREF+ 2R1R 1R UZ 本电路中 UREF=0，所以 UT1=- 2R1R 1R UZ UT2= 2R1R 1R UZ 用 Multisim10.0对其进行仿真得到如下波形图 波形仿真： 从波形中可以得到方波电压为12.7V, 与理论误差不大，可得出电路是 正确的。 2.3 方波转换成三角波电路的设计 本电路中方波转成三角波采用积分电路，其电路原理如下图所示 积分电路图 积分电路 U0=- 2 1 )( RC 1 t t dttu+u0(t1) 电路仿真如下图所示 电仿真中三角波 ,Umax=5.4V 2.4
7、仿真电路 该电路分为三部分，第一部分为RC桥式正弦振荡电路，其功能是利用RC 振荡产生特定频率的正弦波； 第二部分为电压比较器电路， 其功能为将正弦波转 成方波；第三部分为积分电路，其功能为利用积分电路将方波转成三角波； 在正弦波产生电路中f=1/(2 RC),改变 RC的值可以改变电路的信号频率， 在电压比较器中，改变参考电压UREF的值可以改变方波的比例。 四、总结 这次课程设计是我受益匪浅，终生受益。让我学到了很多知识以及技能。 感谢老师感谢学校。 当拿到课程设计题目时感觉很茫然，不知道从何入手，只有一张设计要求、 没有工具、没有资料、没有材料，如何能完成设计要求呢！后来经过本人上网查
8、资料了解到电路设计好了之后可以使用Multisim10对其进行仿真，无需将电路 事物图做出来。用Multisim10对电路进行仿真真的很方便，而且安全，还便于 对电路进行修改。 本次设计中采用电路模块化理念， 将本来非常复杂的电路分解成一个个简单 的单元电路， 然后设计单元电路， 单元电路设计起来就简单多了。最后将每个单 元电路连接起来便成了一个复杂的，具有特定功能的电路。 本次设计中遇到了不少困难， 但在老师同学的帮助下、 在自己的努力下， 还 是一个一个的将问题解决了。 个人感觉收获最大的就是学会了设计电路的这种方 法和分析问题解决问题的思想。 五、参考文献 童诗白主编模拟电子技术基础（第三版）北京：高教出版社， 2006