北京交通大学模电设计实验多种波形发生器实验报告(共10页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上国家电工电子实验教学中心模拟电子技术实 验 报 告实验题目： 多种波形发生器 学 院：电子信息工程学院专 业：自动化1103学生姓名：高帅学 号： 2013 年 6 月 7 日目 录1. 设计目的22.设计任务、要求及设计内容22.1任务22.2要求22.3设计方案33. 多种波形发生器原理电路设计33.1 各方案原理框图33.2 电路仿真33.3系统仿真结果、数据分析和处理结果、报告153.4方波-三角波发生电路的实验结果173.5三角波-正弦波发转换电路的实验结果173.6 实测电路波形184. 总结195. 主要参考文献19一、设计目的 （1）对波形的产生及与变

2、换电路有关的电子电路知识有大致的理解。（2）能对多种波形信号输出的波形发生器有一定的认识，知道其功用。（3）通过平日的学习，找到正弦波等振荡电路的振荡条件。（4）学会使用EDA软件Multisim对电子电路进行仿真设计，并准确画出框图（5）学习波形产生、变换电路的应用及设计方法以及主要技术指标的测试方法。（6）提高综合运用所学的理论知识独立分析和解决问题的能力，学会撰写课程 设计总结报告；培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。二、设计任务、要求及设计内容2.1任务设计并制作能产生方波、三角波及正弦波等多种波形信号输出的波形发生器。2.2要求2.2.1技术要求1）以集成运放为放大器设计一RC正

3、弦波振荡器，要求：（1）振荡频率在1.5kHz10%范围内连续可调；（2）振荡幅度峰峰值不小于10V；（3）波形无明显失真。 2）以集成运放为放大器设计一方波、三角波发生器，要求：（1）以正弦波为输入信号。（2）输出幅度：方波7V，三角波2V； (3）输出波形无明显失真。2.2.2设计要求（1）分析设计要求，明确性能指标。构思出各种总体方案，绘制结构框图。（2）确定合理的总体方案。对各种方案进行比较，以电路的先进性、结构的繁简、并考虑器件的来源，敲定可行方案。（3）设计各单元电路。总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计。（4）组成系统。在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的

4、流向，采用左进右出的规律摆放各电路，并标出必要的说明。 2.3设计方案 波形产生电路通常可采用多种不同电路形式和元器件获得所要求的波形信号输出。波形产生电路的关键部分是振荡器，而设计振荡器电路的关键是选择有源器件，确定振荡器电路的形式以及确定元件参数值等。具体设计可参考以下思路。用正弦波振荡器产生正弦波输出，正弦波信号通过变换电路得方波输出（例如用施密特触发器），用积分电路将方波变换成三角波或锯齿波输出；利用多谐振荡器产生方波信号输出，用积分电路将方波变换成三角波输出，用折线近似法将三角波变换成正弦波输出；用多谐振荡器产方波输出，方波经滤波电路可得正弦波输出，方波经积分电路可得三角波输出； 三

5、、多种波形发生器原理电路设计3.1各方案原理框图 3.2 电路仿真3.2.1方波-三角波发生电路的仿真图3.5（a） 方波发生电路仿真 图3.5（b） 三角波发生电路仿真 图3.5（c） 方波三角波发生电路仿真3.2.2 三角波-正弦波转换电路的仿真 图3.5（d）正弦波发生电路仿真 图3.5（e）三角波正弦波发生电路仿真3.3 系统仿真结果、数据分析和处理的结果、报告3.3.1总电路的安装与调试1.整体测试、观察2. 针对各阶段出现的问题，逐各排查校验，使其满足实验要求，即使正弦波的峰峰值大于1V。3.3.2调试中遇到的问题及解决的方法方波-三角波-正弦波函数发生器电路是由三级单元电路组成的

6、,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。3.3.3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。3.3.4三角波-正弦波变换电路的装调电路的调试步骤如下：（1）经电容C4输入差摸信

7、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35所示，记下次时对应的 Uid即Uidm值。移去信号源，再将C4左段接地，测量差份放大器的静态工作点I0 ,Uc1,Uc2,Uc3,Uc4.(2) Rp3与C4连接，调节Rp3使三角波的输出幅度经Rp3等于Uidm值，这时Uo3的输出波形应接近正弦波，调节C6大小可改善输出波形。如果Uo3的波形出现如图376所示的几种正弦波失真，则应调节和改善参数，产生是真的原因及采取的措施有：（3）钟形失真 如图（a）所示，传输特性曲线的线性区太宽，应减小Re2。（4）半波圆定

8、或平顶失真 如图（b）所示，传输特性曲线对称性差，工作点Q偏上或偏下，应调整电阻R*.（5）非线性失真 如图（c）所示，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。（a）(b)(c)3.3.5性能指标测量与误差分析 1）方波输出电压Upp=2Vcc是因为运放输出极有PNP型两种晶体组成复合互补对 称电路，输出方波时，两管轮流截止与饮和导通，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）方波的上升时间T，主要受预算放大器的限制。如果输出频率的限制。可接的加速 电容C1，一般取C1为几十皮法。用示波器或脉冲测量T。3.4方波-三角波发

9、生电路的实验结果C=0.01uffmin=1.5KHZfmax=17.8KHZC=0.1uffmin=158HZfmax=3.1KHZC=1uffmin=53HZfmax=3.1KHZ最大不失真电压U=2.1V3.5三角波-正弦波转换电路的实验结果（1）实际电路静态工作点：R13=15KVc1=5.47 V Vc2=5.01VVb1=-0.012V Vb2=-0.014VVe1=-0.617V Ve2=-0.622V Ve3=-10.559 Ve4=-10.561 Ic1=0.3265 Ic2=0.3459 Ie3=0.7205(2) 最后波形：Uo3（正弦波） Uo2（三角波） 测量值Uo3

10、=0.43V Uo2=0.072V 峰峰值Uo3=1.2162V Uo2=0.2036V3.6实测电路波形四、总结 本次课程设计是在前导验证性认知实验基础上，进行更高层次命题的课程设计，是在教师指导下独立查阅资料、设计、安装和调试特定功能的电子电路。通过这次课程设计,我懂得了要完成一个电路的设计,理论基础是根基,实践操作是完成实物的重要部分,而创新能力则决定了一个电路的价值.因为设计一个电路，决不是简单地按课本的电路图进行焊接成型，我们要进行电路各个元件参数的计算，这个涉及我们所掌握的理论知识.元件的计算是设计中较为重要的一部分，计算准了，则设计出来的电路误差不大，否则，设计出来的电路性能指标

11、跟要求相差甚远。最困难的是当电路出现错误是，如何检测出错误之处，如何排除错误，它考验了我们如何运用理论知识和实际的调试的能力.另外,通过这次课程设计,我掌握了常用元件的识别和测试、熟悉了常用的仪器、了解了电路的连接、焊接方法、巩固了基础、提高了实际操作技能、并养成注重设计、追求创新的思维习惯.总而言之,这次课程设计极大的提高我在电子电路方面的各项能力五、主要参考文献1 彭介华 电子技术课程设计指导北京 高等教育出版社 2005.2 李忠波 电子技术北京 机械工业出版社 2003.3 康华光主编 电子技术基础北京 高等教育出版社 1988 修订3版4 实用电子电路手册（模拟电路分册） 编写组编 实用电子电路手 （模拟电路分册） 北京 高等教育出版社 1991.专心-专注-专业