函數(shù)信號發(fā)生器課程設(shè)計

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1、課題背景1</p><p>　　1.2、設(shè)計任務(wù)和要求分析1</p><p>　　第2章 系統(tǒng)設(shè)計方案2</p><p>　　2.1、基本

2、原理分析2</p><p>　　2.2、設(shè)計方案論證和原理2</p><p>　　第3章 硬件電路設(shè)計3</p><p>　　3.1、各分立元器件介紹3</p><p>　　3.2、單元電路設(shè)計4</p><p>　　3.3、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計5</p><p>　　第4章 電路焊

3、接練習(xí)6</p><p>　　4.1、頻率和占空比可調(diào)的波形發(fā)生器6</p><p><b>　　4.2、收音機7</b></p><p><b>　　總結(jié)9</b></p><p><b>　　參考文獻10</b></p><p><b

4、>　　第1章 緒論</b></p><p><b>　　1.1、課題背景</b></p><p>　　在電子工程、通信工程、自動控制、遙測控制、測量儀器、儀表和計算機等技術(shù)領(lǐng)域，經(jīng)常需要用到各種各樣的信號波形發(fā)生器。隨著集成電路的迅速發(fā)展，用集成電路可很方便地構(gòu)成各種信號波形發(fā)生器。用集成電路實現(xiàn)的信號波形發(fā)生器與其它信號波形發(fā)生器相比，其波形質(zhì)量

5、、幅度和頻率穩(wěn)定性等性能指標(biāo)，都有了很大的提高。信號發(fā)生器又稱信號源或振蕩器，在生產(chǎn)實踐和科技領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。各種波形曲線均可以用三角函數(shù)方程式來表示。能夠產(chǎn)生多種波形，如三角波、鋸齒波、矩形波（含方波），正弦波的電路被稱為函數(shù)信號發(fā)生器。在通信、廣播、電視系統(tǒng)，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域內(nèi)，函數(shù)信號發(fā)生器在實驗和設(shè)備檢測中具有十分廣泛的用途。</p><p>　　1.2、設(shè)計任務(wù)和要求分析</p&

6、gt;<p><b>　　一、主要內(nèi)容：</b></p><p>　　1、電路設(shè)計：設(shè)計一個函數(shù)信號發(fā)生器；畫出電路原理圖； 確定元器件及元件參數(shù)。</p><p>　　2、電路焊接練習(xí)：本次課程設(shè)計需要完成兩個電路焊接任務(wù)，電路一，頻率和占空比可調(diào)的波形發(fā)生器；電路二，收音機電路焊接與安裝。</p><p><b>　

7、　二、基本要求：</b></p><p>　　1、設(shè)計一個函數(shù)信號發(fā)生器，準(zhǔn)確地理解有關(guān)要求，獨立完成系統(tǒng)設(shè)計，要求所設(shè)計的電路具有以下功能：</p><p>　　1）輸出中心頻率在2.5KHZ；</p><p>　　2）信號發(fā)生器要求輸出方波、正弦波、三角波，電路供電電源為。</p><p>　　3）方波輸出電壓峰—峰值為0~1

8、2V連續(xù)可調(diào)，占空比可調(diào)范圍30％～70％；</p><p>　　4) 要給出電源電路設(shè)計</p><p>　　2、給出設(shè)計方案，畫出設(shè)計電路的電路圖、寫明電路工作原理、有源元件給出芯片介紹。</p><p>　　第2章 系統(tǒng)設(shè)計方案</p><p>　　2.1、基本原理分析</p><p>　　函數(shù)發(fā)生器一般是指能

9、自動產(chǎn)生正弦波方波三角波的電壓波形的電路或者儀器。電路形式可以采用由運放及分離元件構(gòu)成，也可以采用單片集成函數(shù)發(fā)生器。根據(jù)用途不同，有生產(chǎn)三種或多種波形的函數(shù)發(fā)生器。</p><p>　　2.2、設(shè)計方案論證和原理</p><p><b>　　一、設(shè)計思路</b></p><p>　　本設(shè)計的核心問題是信號的控制問題，其中包括信號頻率、信號種類

10、以及信號強度的控制。若采用傳統(tǒng)的直接頻率合成器完成電路設(shè)計，能實現(xiàn)快速頻率變換，而且具有低相位噪聲以及所有方法中最高的工作頻率。但由于采用大量的倍頻、分頻、混頻和濾波環(huán)節(jié)，導(dǎo)致直接頻率合成器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大、成本高，而且容易產(chǎn)生過多的雜散分量，難以達到較高的頻譜純度。ICL8038是一種單片多種信號波形發(fā)生器，它內(nèi)部有一個同時產(chǎn)生方波和三角波的自激振蕩器，波形變換電路把三角波變換成正弦波。改變方波的占空比，方波變成脈沖波，三角波變成

11、鋸齒波。所以選擇采用ICL8038單片壓控函數(shù)發(fā)生器，改變ICL8038的調(diào)制電壓，可以實現(xiàn)數(shù)控調(diào)節(jié)，其振蕩范圍為0.001Hz～300KHz。 </p><p><b>　　二、總體方案框圖</b></p><p><b>　　三、基本原理</b></p><p>　　由比較器和積分器組成方波——三角波產(chǎn)生電路，比較器輸

12、出的方波經(jīng)積分器得到三角波，三角波得到正弦波的變換電路主要由差分放大器來完成。差分放大器具有工作穩(wěn)定，輸入阻抗高，抗干擾能力較強等優(yōu)點。特別是作為直流放大器時，可以有效地抑制零點漂移，因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波。波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性曲線的非線性。</p><p>　　第3章 硬件電路設(shè)計</p><p>　　3.1、各分立元器件介紹</p>&l

13、t;p><b>　　1、LM324。</b></p><p>　　LM324系列器件為價格便宜的帶有真差動輸入的四運算放大器。與單電源應(yīng)用場合的標(biāo)準(zhǔn)運算放大器相比，它們有一些顯著優(yōu)點。該四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的電源下，靜態(tài)電流為MC1741的靜態(tài)電流的五分之一。共模輸入范圍包括負電源，因而消除了在許多應(yīng)用場合中采用外部偏置元件的必要性。</p>&l

14、t;p><b>　　2、穩(wěn)壓管。</b></p><p>　　穩(wěn)壓二極管(又叫齊納二極管)是一種硅材料制成的面接觸型晶體二極管，簡稱穩(wěn)壓管。此二極管是一種直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高電阻的半導(dǎo)體器件。穩(wěn)壓管在反向擊穿時，在一定的電流范圍內(nèi)（或者說在一定功率損耗范圍內(nèi)），端電壓幾乎不變，表現(xiàn)出穩(wěn)壓特性，因而廣泛應(yīng)用于穩(wěn)壓電源與限幅電路之中。穩(wěn)壓二極管是根據(jù)擊穿電壓來分檔的，因為這種特

15、性，穩(wěn)壓管主要被作為穩(wěn)壓器或電壓基準(zhǔn)元件使用。</p><p>　　3.2、單元電路設(shè)計</p><p><b>　　1、文氏橋電路。</b></p><p>　　RC橋式正弦波振蕩器即文氏橋振蕩器。RC振蕩電路可以產(chǎn)生特定頻率的正弦波，這在很多數(shù)字系統(tǒng)中用來產(chǎn)生時鐘信號，最大的優(yōu)點就是成本低，而且在低頻時，他的體積優(yōu)勢也很明顯。在一個運放

16、上，分別有正反饋和負反饋，正反饋為一個RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)，這也就是這個電路能產(chǎn)生特定頻率波形的原因。</p><p><b>　　2、積分器。</b></p><p>　　對于積分器，用運放組成的反向積分器大家多比較熟悉，因其結(jié)構(gòu)簡單，比較常用，但他往往需要正負電源，使用上有一定的局限性。這里要向大家介紹一種不太常用的正向積分器，即輸出電壓與輸入電壓是同方向的，對輸入

17、輸出可低到地的運放，只要單電源供電，在某些應(yīng)用場合，可能用得上。 電路圖如下：</p><p>　　3.3、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計</p><p>　　函數(shù)發(fā)生器一般是指能自動產(chǎn)生正弦波、三角波、方波及鋸齒波、階梯波等電壓波形的電路或儀器。根據(jù)用途不同，有產(chǎn)生三種或多種波形的函數(shù)發(fā)生器，使用的器件可以是分立器件，也可以采用集成電路。為進一步掌握電路的基本理論及實驗調(diào)試技術(shù)，本課題采用由

18、集成運算放大器與晶體管差分放大器共同組成的方波—三角波—正弦波函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計方法。</p><p>　　產(chǎn)生正弦波、方波、三角波的方案有很多種，如首先產(chǎn)生正弦波，然后通過整形電路將正弦波變換成方波，再由積分電路將方波變換成三角波；也可以首先產(chǎn)生三角波，再將三角波轉(zhuǎn)換成方波，最后轉(zhuǎn)換成正弦波等等。本課題采用先產(chǎn)生方波—三角波，再將三角波變換成正弦波的電路設(shè)計方法。</p><p>　　第4

19、章 電路焊接練習(xí)</p><p>　　4.1、頻率和占空比可調(diào)的波形發(fā)生器</p><p><b>　　一、電路圖</b></p><p>　　圖7 頻率和占空比可調(diào)的頻率發(fā)生器</p><p><b>　　二、基本原理</b></p><p>　　如圖所示，IC1為閾值檢

20、測器，IC2為積分器，它的輸出為三角波。IC1輸出正向電壓使IC2輸出負向三角波。當(dāng)負向三角波達到某一值時其正反饋量使IC1翻轉(zhuǎn)，輸出變負，從而引出IC2輸出為正向三角波。由此周而復(fù)始。IC1的輸入偏置電壓和輸出飽和電壓將決定三角波的幅值。本電路中的三角形輸出幅值峰-峰值為1伏，并與地對稱。IC3為電壓跟隨器，10千歐電位器提供可變的參考電壓，IC3輸出的參考電壓與IC2輸出的三角波電壓送比較器。</p><p>

21、;　　改變參考電壓可改變比較器輸出脈沖的占空比，而且輸出脈沖頻率不變。調(diào)節(jié)R1可改變比較器輸出脈沖頻率，R1的改變使積分器積分常數(shù)變化，但它并不改變輸出波形的占空比。圖中元器件參數(shù)如下：R1：100K，R2：10K，R3：10K，R4：10K，R5：5.6K，C1：0.1μF。</p><p><b>　　三、焊接情況及總結(jié)</b></p><p>　　本次焊接引腳比

22、較多，要注意引腳的順序和次序，在焊接過程中要做到細心和耐心。我在本次焊接中經(jīng)歷了重重考驗，沒過一會就把兩個引腳焊短路了，但是我并沒有慌張，通過自己的努力把問題很快就解決了。在面對焊接的時候，我的主要弱點就是速度慢，看著別的同學(xué)都完成了任務(wù)，我開始著急了，也沒之前認真了，導(dǎo)致最后的結(jié)果就是作品不合格。我檢查了一下自己的電路板，根本找不出問題所在，這時我只好去助于同于，在同學(xué)們的幫助下，終于有了點希望?？墒浅霈F(xiàn)的圖形效果卻不明顯，最后老師過

23、來用手指幫我頂住了電路板上的一個焊點，效果立刻就好了，原來是我的焊點比較虛的緣故。通過這次焊接我覺得我們應(yīng)該更加注重質(zhì)量，要認認真真的堅持到最后，還要注意不要造成虛焊，這樣會很影響電路的效果。這些問題我們都要高度重視，這樣才會圓滿完成任務(wù)。</p><p><b>　　4.2、收音機</b></p><p><b>　　一、電路圖</b><

24、/p><p><b>　　二、基本原理</b></p><p>　　收音機是把廣播電臺發(fā)射的無線電波中的音頻信號取出來，加以放大，然后通過揚聲器還原出聲音。具體講：從天線（磁棒具有聚集電磁波磁場的能力，而天線線圈是繞在磁棒上）接收到的許多廣播電臺的高頻信號，通過輸入回路（為并聯(lián)諧振回路，具有選頻作用）選出其中所需要的電臺信號送入變頻級的基極，同時，由本機振蕩器產(chǎn)生高頻等幅

25、波信號，它的頻率高于被選電臺載波465KHz,也送于變頻級的發(fā)射極，二者通過晶體管be結(jié)的非線性變換，將高頻調(diào)幅波變換成載波為465KHz的中頻調(diào)幅波信號。在這個變幻過程中，被改變的只是已調(diào)幅波載波的頻率，而調(diào)幅波的振幅的變化規(guī)律（調(diào)制信號即聲音）并未改變。變換后的中頻信號通過變頻級集電極接的ＬＣ并聯(lián)回路選出載波為465KHz的中頻調(diào)幅信號，被送到中頻放大器，放大后，再送入檢波器進行幅度檢波，從而還原出音頻信號，然后通過低頻電壓放大和功

26、率放大，再去推動揚聲器，還原出聲音。</p><p><b>　　三、焊接情況及總結(jié)</b></p><p>　　收音機的零件比較多，有一些電阻在使用之前要認真地識別、判斷。各個元件在電路板上都要找準(zhǔn)位置，在焊接的過程中要注意：烙鐵必須插在烙鐵架中；電烙鐵加熱的過程中要及時給裸銅搪錫，否則會不好焊；清除烙鐵上的錫，用烙鐵將元件腳上的錫盡量刮除；焊接前電阻要看清阻值大小

27、，并用萬用表校核；電容、二極管要看清極性；一旦焊錯要小心地用烙鐵加熱后取下重焊，動作要輕，如果安裝孔堵塞，要邊加熱，邊用針通；上螺絲、螺母時用力要合適，不可用力太大。 </p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　電子課程設(shè)計已經(jīng)結(jié)束，通過這些天的學(xué)習(xí)、設(shè)計和焊接，我感觸頗深，并且使我對抽象的理論有了更具體的認識。通過這次課程設(shè)計，我掌握了常用元器

28、件的識別和測試，熟悉了常用的儀器儀表，了接了電路的連接和焊接方法，以及學(xué)會了如何提高電路的性能等等。在實驗過程中，我遇到了不少問題，比如波形失真，甚至不出波形這樣的問題，在老師和同學(xué)的幫助下，把問題都一一解決，這種心情別提有多高興了。實驗中暴露出我們在理論學(xué)習(xí)中所存在的問題，有些理論知識還處于懵懂狀態(tài)，我們在很多方面都存在不足，應(yīng)該多加強知識方面的鞏固。還有就是在實驗過程中我們必須注意安全問題，不能著急，要一步一步的來。這些天的實習(xí)中，

29、我設(shè)計了函數(shù)信號發(fā)生器的電路，通過查閱資料，與同學(xué)的探討學(xué)習(xí)，我對模擬電子電路的應(yīng)用有了更深層的認識，同時也多掌握了一些課堂上沒有學(xué)到的知識。另外，電路焊接練習(xí)和收音機的組裝也是比較有趣的部分。我對實際動手操作有著比較多的興趣，對工種由陌生到熟悉，焊接技術(shù)由生疏到漸漸熟練，經(jīng)歷了幾個小時的磨練，也小有成果，心里感覺挺有成就感的。但是沒有達到預(yù)期的效果，可能是由于操作的失誤和不細心，而且還不夠嫻熟，所以在以后的學(xué)習(xí)中，我會</p&g

30、t;<p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 華成英，童詩白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M]. 第四版. 北京：高等教育出版，2006. 449-453</p><p>　　[2] 許杰.模擬電子線路[M].第一版.北京：國防工業(yè)出版社.2006.196-197</p><p>　　[3] 彭介華．電子技術(shù)課程設(shè)計

31、指導(dǎo)[M]．高等教育出版社，1998．</p><p>　　[4] 胡斌.電子線路基礎(chǔ)輕松入門（第二版）[M]. 第二版.北京：人民郵電出版社，2006.339-347</p><p>　　[5] 韋琳.圖解模擬電路[M].第一版.北京：科學(xué)出版社.2006.156-158</p><p>　　[6] 謝禮瑩. 模擬電路實驗技術(shù)（上冊）[M]. 第一版. 重慶：重慶