2022年方波三角波正玄波函数发生器设计 .docx

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1、精品_精品资料_目录1 函数发生器的总方案及原理框图1.1 电路设计原理框图1.2 电路设计类型2 设计的目的及任务2.1 课程设计的目的2.2 课程设计的任务与要求2.3 课程设计的技术指标3 部分挑选电路及其原理3.1 集成函数发生器 8038 简介.2方波- 三角波转换电路的工作原理4 电路仿真4.1 方波- 三角波发生电路的仿真4.2 三角波 - 正弦波转换电路的仿真4.3 正弦波 - 方波- 三角波电路输出5 电路的原理5.1 电路图及元件原理5.2 电路各部分作用5.3 总电路的安装与调试6 心得体会8 仪器外说明细清单9 参考文献1. 函数发生器总方案及原理框图一、主原理框图1.

2、1 555定时器的工作原理可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_555 定时器是一种功能强大的模拟数字混合集成电路, 其组成电路框图如图 22.32 所示.555 定时器有二个比较器 A1 和 A2, 有一个 RS触发器 ,R 和 S 高电平有效 . 三极管 VT1对清零起跟随作用 , 起缓冲作用 . 三极管 VT2 是放电管 , 将对外电路的元件供应放电通路 . 比较器的输入端有一个由三个5kW 电阻组成的分压器 , 由此可以获得 和 两个分压值 , 一般称为阈值 .555 定时器的 1 脚是接的端 GND,2脚是低触发端 TL,3 脚是输出端 OUT,4脚是清除端 Rd,5 脚是

3、电压掌握端CV,6 脚是高触发端TH,7 脚是放电端 DIS,8脚是电源端VCC.555 定时器的输出端电流可以达到200mA,因此可以直接驱动与这个电流数值相当的 负载, 如继电器、扬声器、发光二极管等 .2、单稳类电路单稳工作方式 , 它可分为 3 种. 见图示.第 1 种（图 1）是人工启动单稳 , 又由于定时电阻定时电容位置不同而分为2 个不同的单元 , 并分别以 1.1.1和 1.1.2为代号. 他们的输入端的势式 , 也就是电路的结构特点是：“ RT-6.2-C T”和“ CT-6.2- RT” .第 2 种（图 2）是脉冲启动型单稳 ,也可以分为 2 个不同的单元 .他们的输入特

4、点都是 “RT-7.6-CT”,都是从 2 端输入 .1.2.1 电路的 2 端不带任何元件 ,具有最简洁的势式. 1.2.2 电路就带有一个RC 微分电路 .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_第 3 种（图 3）是压控振荡器 .单稳型压控振荡器电路有很多,都比较复杂 .为简洁起见 ,我们只把它分为 2 个不同单元 .不带任何帮助器件的电路为1.3.1 .使用晶体管、运放放大器等帮助器件的电路为1.3.2.图中列出了 2 个常用电路 .1.2 函数发生器的总方案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 . 依据用途不同 , 有产生三种

5、或多种波形的函数发生器, 使用的器件可以是分立器件 如低频信号函数发生器S101 全部采纳晶体管 , 也可以采纳集成电路 如单片函数发生器模块8038. 为进一步把握电路的基本理论及试验调试技术, 本课题采纳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, 如第一产生正弦波 , 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.也可以第一产生三角波方波, 再将可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_三角波变成正弦波或将方波变成正弦波等等. 本课题采纳先产生方波三角波, 再将三角波变换成正弦波的电

6、路设计方法 ,本课题中函数发生器电路组成框图如下所示：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固, 输入阻抗高 , 抗干扰才能较强等优点 . 特殊是作为直流放大器时 , 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 .2. 课程设计的目的和设计的任务2.1 设计目的1. 把握电子系统的一般设计方法2. 把握模拟 IC 器件的应用3. 培育综合应用所学学问来指导实践的才能4. 把握常用元器件的识别和测试5 熟识常

7、用外表 , 明白电路调试的基本方法2.2 设计任务设计方波三角波正弦波函数信号发生器2.3 课程设计的要求及技术指标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、要有稳固的输出波形 .4、频率范畴： 100HZ1kHZ, 1HZ10kHZ.输出电压：方波 VP-P24V ,三角波 VP-P6V.波形特性：方波 tr 30s1KHZ , 最大输出时 , 三角波 23、部分挑选电路及其原理1、可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_集成函数发生器 8038 简介18038 的工作原理可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_12由手册和有关资料可看出 ,803

8、8 由恒流源 I 、I, 电压比较器 C、C 和触发器 等组成. 其内可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_12部原理电路框图和外部引脚排列分别如图 XX_01和图 XX_02所示.1. 正弦波线性调剂. 2.正弦波输出. 3.三角波输出. 4.恒流源调剂. 5.恒流源调剂. 6.正电源. 7.调频偏置电压. 8.调频掌握输入端. 9.方波输出（集电极开路输出）. 10.外接电容. 11.负电源或接的. 12. 正弦波线性调剂. 13、14.空脚2. 如下列图为采纳 8038 的函数发生电路 .采纳集成电路芯片 8038 构成的函数发生器可同时获得方波、三角波和正弦波.三角波通过电容

9、恒流放电而直接形成.方波由掌握信号获得.正弦波由三角波通过折线近似电路获得.通过这种方式获得的正弦波不是平滑曲线 ,其失真率为 1左右,可满意一般用途的需要 .电路中的电位器 PR1 用于调整频率,调整范畴为 20Hz 到 20kHz.PR2 用于调整波形的失真率 ,PR3 用于调整波形的占空比.在图 XX_01 中,电压比较器 C1 、C2 的门限电压分别为 2V R/3 和 V R/3 （其中V R=V CC+ VEE）,电流源 I1 和 I 2 的大小可通过外接电阻调剂 ,且 I2 必需大于 I 1.当触发器的 Q 端输出为低电平常 ,它掌握开关 S使电流源 I 2 断开.而电流源 I

10、1 就向外接电容 C 充电, 使电容两端电压 VC 随时间线性上升 ,当 VC 上升到 VC=2V R/3 时,比较器 C1 输动身生跳可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_变,使触发器输出 Q 端由低电平变为高电平 ,掌握开关 S 使电流源 I2 接通.由于 I2I 1 ,因此电容 C 放电,VC 随时间线性下降 .当 VC 下降到 VC=Vr 比较器 C2 输动身生跳变 ,使触发器输出端 Q 又由高电平变为低电平 ,I 2 再次断开 ,I1 再次向 C 充电,VC 时间线性上升 .如此周而复始 ,产生振荡 .如 I2=2 I1 , VC 时间与下降时间相等 ,就产生三角波输出到脚

11、 3.而触发器输出的方波 ,经缓冲器输出到脚 9. 三角波经正弦波变换器变成正弦波后由脚2 输出.当I 1I2R1 时,占空系数近似为 50 .图 14-4 多谐振荡器的电路图和波形图由上分析可知：a）电路的振荡周期 T、占空系数 D,仅与外接元件 R1、R2 和 C 有关,不受电源电压变化的影响 . b）转变 R1、R2, 即可转变占空系数 ,其值可在较大范畴内调剂 . c） 转变 C 的值,可单独转变周期 ,而不影响占空系数. 另外,复位端也可输入 1 个掌握信号 .复位端为低电平常 ,电路停振 . 施密特触发器施密特触发器电路图和波形图如图14-5 所示,其回差电压为 1/3Vcc. 当

12、输入电压大于2/3Vcc 时输出低电平 ,当输入电压小于 1/3Vcc 时输出高电平 ,如在电压掌握端外接可调电压 Vco （ 1.5 5V ）,可以转变回差电压 VT.施密特触发器可便利的的把非矩形波变换为矩形波 ,如三角波到方波 .施密特触发器可以将一个不规章的矩形波转换为规章的矩形波. 施密特触发器可以挑选幅度达到要求的脉冲,虑掉小幅的杂波 .图 14-5 施密特触发器电路图和波形图 3. CD4060 是 14 位二进制串行计数器 ,其引脚图如图 14 6. 由 14 级二进制计数器和非门组成的振荡器组成 ,外接振荡电路可以做时钟源 .图 66CD4060 引脚图 ：时钟输入端 ,下降

13、沿计数. CP0 ：时钟输出端. ：反向时钟输出端 . RD 清零端为异步清零 . 作为 2Hz 、4Hz 、8Hz 等时钟脉冲源时 , 典型接线方法如图 14-7, 从计数器输 出端可以得到多种 32.678kHz 的分频脉冲 .图 6-7 4060 作为时钟源 可以加上 RC 回路构成时钟源 .如图 14-8, 其中 T1.4RC 图 6-8 RC 回路作为时钟源图 6-6 CD4060 引脚图 4. CD4017 是十进制计数器 /时序译码器 ,内部有一个十进制计数器和一个时序译码器,图 14-9 是其引脚图 ,CP 为时钟脉冲输入 ,上升沿计数 , 为答应计数 ,低电平有效 ,计数时

14、Q0 Q9 的十个输出端依次为高电平 ,RD 为异步清零端 ,RD=1 时 Q0=1. 计数器的输出 Q0Q4=1 时进位 Co=1,Q5 Q9=1 时 Co=0. 图 69CD4017 引脚图一般计数器作为分频时 ,从计数器输出引脚可以得到 CP 的 2、4、8 分频的信号 ,用 N 进制计数器可以得到 N 分频信号 . 依此原理用 CD4017 可以便利得到 210 分频信号 ,将 CD4017 输出端 Q2 Q9 分别与复可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_位端相连 ,可以构成 2 9 的分频.如图 14-10 所示构成 3 分频,当高电平移到 Q3 时,计数器复位,重新计数

15、 ,3 分频信号可以从 Q0 Q2 中一个输出 ,不接反馈复位就可以得到 10 分频.2.2 RC 积分电路原理电路结构如图 , 积分电路可将矩形脉冲波转换为锯齿波或三角波, 仍可将锯齿波转换为抛物波. 电路原理很简洁 , 都是基于电容的冲放电原理 , 这里就不具体说了 , 这里要提的是电路的时间常数 R*C,构成积分电路的条件是电路的时间常数必需要大于或等于10 倍于输入波形的宽度 .输出信号与输入信号的积分成正比的电路, 称为积分电路 .从图得,Uo=Uc=1/C icdt,因 Ui=UR+Uo,当 t=to时,Uc=Oo.随后 C 充电, 由于 RC Tk, 充电很慢 , 所以认为 Ui

16、=UR=Ric,即 ic=Ui/R,故Uo=1/c icdt=1/RCicdt这就是输出 Uo正比于输入 Ui 的积分（ icdt ）RC电路的积分条件： RCTk五、主要元件的参数主要元件参数规格可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_发光二极管5mm集成电路IC555电阻1. 三个 10K2. 一个 1K3. 一个 62K4. 一个 510 欧滑动电阻一个 20K电解电容1.2.一个 100 微法一个 10 微法电容1.2.3.4.一个 10 微法一个 0.47 微法两个 0.01 微法两个 0.1 微法六、心得与体会1、通过这次课程设计 ,加强了我们动手、摸索和解决问题的才能.在

17、整个设计过程中 ,我们通过这个方案包括设计了一套电路原理和其他类型的各种电路原理.通过对他们的比可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_较和熟识 ,我找到了简洁、正确的方法 .2、通过对电路条件的限制 ,要求我们能更深次的懂得各种器件的原理及使用规章,对具体的情形做到正确的判定, 提高了我们对书本学问的把握 ,也把我们从理论水平提高到实践水平.3、我沉得做课程设计同时也是对课本学问的巩固和加强,由于课本上的学问太多,平常课间的学习并不能很好的懂得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 ,我们明白了很多元件的功能 ,并且对于其在电路中的使用有了更多的熟识.4、

18、在对各种方案进行排查时 ,我们才明白到我们现在的学问水平仍很有限,需要我们自己拓展 ,要多看一些关于其他类型的不同的见解 .5、尽管课程设计是在期末才开头 , 我们的教材学习完毕 , 把握很多学问 , 但是仍有很多的方懂得领会不到位 , 由于对 555 电路相关章节未能把握以致用到秒脉冲产生电路无法自行设计, 只得参考其他文献 , 在 EWB中试行操作 , 逐步摸索 . 彻悟学海无涯只有苦来作舟 , 学无止境只有书来作伴 .6、从理论到实践 , 在整整两星期的日子里 , 可以说得是苦多于甜 , 但是可以学到很多很多的的东西 , 同时不仅可以巩固了以前所学过的学问, 而且学到了很多在书本上所没有

19、学到过的学问 . 通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的, 只有理论学问是远远不够的 , 只有把所学的理论学问与实践相结合起来, 从理论中得出结论 , 才能真正为社会服务 , 从而提高自己的实际动手才能和独立摸索的才能.7 、这次课程设计最终顺当完成了 , 在设计中遇到了很多问题 , 都是很难弄懂的 , 但我都更加仔细的去做 , 这样才可以不断的提高自己 .9 参考文献1、电子技术基础 * 数字部分 ,康华光, 第五版2、电子技术课程设计指导 ,彭介华 , 高等训练出版设3 、模拟电子技术基础 , 徐晓夏,清华高校出版社可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载