电子线路课程设计-信号发生器

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1、 电子线路课程设计电子线路课程设计 设计题目： 信 号 发 生 器 设 计 班 级：2012 级电子信息科学与技术（3）班 I 摘摘 要要 信号发生器是一种能够产生多种波形，如锯齿波、三角波、方波、正弦波的 电路。信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。本设计通过对 信号发生器的原理以及构成进行分析，设计了信号发生器，能够输出稳定的正弦 波和方波，实现占空比 50%,并且能够实现频率和输出幅度可调。设计中采用常 用器件 NE555 为核心，通过比较获得最佳电路方案，并对电路各部分工作原理 进行了分析，确定其能够稳定工作，利用相关仪器多次试验，测试达到了设计要 求。 关键词关键词：振

2、荡器；RC 电路；射极输出器；方波；三角波；正弦波。 II 目目 录录 摘要摘要 I 1 1 概述概述 1 2 2 课程设计任务及要求课程设计任务及要求 1 2.1 设计任务 1 2.2 设计要求 1 3 3 理论设计理论设计 1 3.1 方案论证 1 3.2 系统设计 2 3.2.1 结构框图及说明 2 3.2.2 系统原理图及工作原理 3 3.3 单元电路设计 4 3.3.1 单元电路工作原理 4 3.3.2 元件参数选择 7 4. 4. 安装调试安装调试 7 4.1 安装调试过程 7 4.2 故障分析 10 5. 5. 结论结论 10 6. 6. 使用仪器设备清单使用仪器设备清单 10

3、7. 7. 收获、体会和建议收获、体会和建议 11 8. 8. 参考文献参考文献 12 1 1 1 概述概述 信号发生器应用广泛，种类繁多，性能各异，分类也不尽一致。按照频率范 围分类可以分为：超低频信号发生器、低频信号发生器、视频信号发生器、高频 波形发生器、甚高频波形发生器和超高频信号发生器。按照输出波形分类可以分 为：正弦信号发生器和非正弦信号发生器，非正弦信号发生器又包括：脉冲信号 发生器， 信号发生器、 扫频信号发生器、 数字序列波形发生器、 图形信号发生器、 噪声信号发生器等。 按照信号发生器性能指标可以分为一般信号发生器和标准信 号发生器。前者指对输出信号的频率、幅度的准确度和稳

4、定度以及波形失真等要 求不高的一类信号发生器。后者是指其输出信号的频率、幅度、调制系数等在一 定范围内连续可调，并且读数准确、稳定、屏蔽良好的中、高档信号发生器。 2 2 课程设计任务及要求课程设计任务及要求 2.2.1 1 设计任务设计任务 设计一信号发生器。 2.22.2 设计要求设计要求 设计一信号发生器，至少能产生一定频率和幅值的方波、三角波。可拓展 产生更多其他波形。 3 3 理论设计理论设计 3.13.1 方案论证方案论证 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。其中，RC 震荡电路为 RC 桥式正弦振荡电路，然后通 过放大

5、器构成过零比较器来实现方波的转换， 在通过反向积分电路来实现方波到 三角波的转化。 方案二：可以由晶体管、运放 IC 等通用器件制作，更多的则是用专门的函 数信号发生器 IC 产生。 早期的函数信号发生器 IC， 如 L8038、 BA205、 XR2207/2209 等，它们的功能较少，精度不高，频率上限只有 300kHz，无法产生更高频率的 信号，调节方式也不够灵活，频率和占空比不能独立调节，二者互相影响。 方案三：可以按照方波三角波正弦波的顺序来设计电路，其中，方 2 波可以通过模电中的方波发生电路来产生， 也可以通过数电中的 555 多谐振荡电 路来产生，方波到三角波为积分的过程，三角

6、波到正弦波可以通过低通滤波来实 现，也可以利用差分放大器的传输非线性来实现或者通过折现法来实现。 可行 性分析： 纵观以上 N 种方案，对比如下，本着自己动手的观念，首先排除第 二种用集成芯片的方法，因为这种方法对设计的要求太低；其次分析方案一可得 其 RC 桥式正弦震荡电路的占空比受 R 和 C 共同影响，调节频率时需要调节的元 器件参数太多， 比较繁琐， 并且此震荡电路的频率也不是很好的满足设计的要求。 所以综上所述，选择方案三来实现本次的课程设计：555 多谐振荡器的频率很好 计算和调节，并且输出的波形比较准确；波到三角波的转化可通过简单 RC 积分 电路来实现；角波到正弦波可通过简单 RC 低通滤波器来实现也可通过折现法或 者差分法来实现。分析方案后最终选择方案三。 3.23.2 系统设计系统设计 3.2.1 结构框图及说明 首先，将 555 定时器接成多谐震荡电路，多谐震荡电路的输出便是方波，接 着接一个 RC 积分电路，从而产生三角波，最后接一个无源低通滤波器，从而产 生正弦波。如框图 1 所