基于LM324地方波-三角波-正弦波发生器(含原理图.).doc

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1、课程设计(论文)说明书题 目： 方波、三角波、正弦波方波、三角波、正弦波发生器发生器 院 （系）： 专 业： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 职 称： 2012 年 12 月 5 日摘 要 本文通过介绍一种电路的连接，实现函数发生器的基本 功能。将其接入电源，并通过在显示器上观察波形及数据， 得到结果。 电压比较器实现方波的输出，又连接积分器得到三角波， 并通过差分放大器电路得到正弦波，得到想要的信号。 NI Multisim 软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真， 能过快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。凭借 NI Multisim ，你可以立即创建具有完整组件库的电路图，并利 用 0

2、 工业标准 SPICE 模拟器模仿电路行为。本设计就是利用 Multisim 软件进行电路图的绘制并进行仿真。 关键词：电源、波形、比较器、积分器、关键词：电源、波形、比较器、积分器、MultisimMultisim AbstractAbstract This paper introduces a circuit connection, to achieve the basic functions of function generator. Their access to power, and through the display of waveform and data, and get

3、 the result.A voltage comparator to achieve a square wave output, in turn connected integrator triangle wave, and through the triangle wave - sine wave conversion circuit to see the sine wave, the desired signal.NI Multisim software combines intuitive capture and powerful simulation, an quickly, eas

4、ily, efficiently for circuit design and verification. With NI Multisim, you can immediately create a complete component library circuitdiagram, and the use of 0 industry standard SPICE simulator to mimic circuit behavior. This design is the use of Multisim software in circuit diagram and carry out s

5、imulation KeyKey words:words: power, waveform, comparator, an integrator, a converter circuit, Multisim目 录1 1 设计任务设计任务-1-11.1 电路设计任务-1 1.2 电路设计要求-12 2 正弦波、方波发生器的组成正弦波、方波发生器的组成-1-12.1 原理框图-12.2 原理分析-12.3 放大器功能及管脚图-23 3 系统中各模块设计系统中各模块设计-2-2 3.1 方波-三角波-正弦波-2 3.1.1 方波形仿真图-4 3.1.2 三角波仿真电路图以及仿真图-4 3.1.3 正

6、弦波仿真图-6 3.1.4 实验设计电路图-6 3.1.5 实验电路 PCB 图-7 3.1.6 参数设计-7 3.2 元器件型号-94 4 电路调试电路调试-10-10 4.1 安装正弦波、方波发生器- -13 4.2 调试正弦波、方波发生器-134.3 调试结果展示-134.3.1 方波实验波形图-114.3.2 三角波实验波形图-114.3.3 正弦波实验波形图-124.3.4 实际电路图及实物图展示-12 4.4 性能指标测量与误差分析-135 5 实验总结实验总结-13-13谢辞、参考文献谢辞、参考文献-14-14一一 设计任务设计任务 1.11.1 任务任务 设计制作一个方波-三角

7、波-正弦波发生器。 1.21.2 要求要求 输出波形频率范围为 0.02Hz20kHz 且连续可调； 正弦波幅值为2V； 方波幅值为 2V；可调。 三角波峰-峰值为 2V，占空比 二方波二方波- -三角波三角波- -正弦波发生器的组成正弦波发生器的组成2.12.1 原理框图原理框图2.22.2 原理分析原理分析函数发生器一般是指能自动产生方波、三角波、正弦波 及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。产生方波、三 角波、正波，再通过方波转换为三角波，最后通过差分放大 器将三角波转换为正弦波。弦波的方案有多种，本课题介绍 先产生方波-三角波，再将三角波变换成正弦波的电路设计方 法。由 R、C 振荡

8、电路、比较器产生方波，再通过方波转换为 三角波，最后通过差分放大器将三角波转换为正弦波。 LM324LM324 系列运算放大器是价格便宜的带差动输入功能的 四运算放大器，可工作在单电源下，电压范围是 3.0V-32V 或 +16V.典型值为+12V，本设计采用典型值。 2.32.3 放大器功能及管脚图放大器功能及管脚图 LM324LM324 引脚图（管脚图）引脚图（管脚图）三三 系统中各模块设计系统中各模块设计3.13.1 方波方波- -三角波三角波- -正弦波正弦波由模电知识我们知道，将一组矩形波经积分电路会得到 良好的三角波，所以本设计采用前置矩形波发生电路，然后 对所得到的矩形波进行积分

9、电路积分，最后输出三角波。 矩形波发生电路实际是由一个滞回比较器和一个 RC 充放电回 路组成，如图一所示。图：电路仿真原理图图：电路仿真原理图其中 R1、R10 与集成运放组成滞回比较器，电阻 R4 和电 容 C 组成充放电回路，稳压管 D3、D4 和电阻 R3 的作用是钳 位，将滞回比较器输出电压稳定在正负 Uz。 在方波发生电路中，利用二极管的单项导电性是电容正 向和反向充电的通路不同，从而使它们时间常数不同，即可 以改变输出电压的占空比，再经过积分就可以得到占空比可 调的三角波，如图所示，图中电位器和两个二极管的作用是 将电容和放电的回路分开，调节充电和放电两个时间常数的 比例。如果将

10、电位器向下滑动，则充电时间常数减小，放电 时间常数增大，于是输出端为高电平的时间缩短，低电平的 时间增长。 将上述的矩形波发生电路的输出端与积分电路的输入端连接 即可得到占空比可调的的三角波发生电路。3.1.1 下图为方波仿真图： 将方波发生电路和积分电路连接起来就可以将方波转换为占 空比可调的三角波。3.1.2 三角波仿真电路图以及得出的三角波形仿真图三角波仿真电路图以及得出的三角波形仿真图：3.1.33.1.3 正弦波波形仿真图正弦波波形仿真图实验设计电路图及实验实验设计电路图及实验 PCBPCB 电路图：电路图：3.1.63.1.6 参数设计参数设计（1）输出幅度由图可知，稳压管两端电压

11、为 UZ，积分电路的输出电压 Uo 往正方向线性 增长，此时 U+也随着增长，当增长至 U+=U-=0 时，滞回比较器的输出电压 UO1发生跳变，而发生跳 变时的 UO值是使三角波的最大值 Uom。将条件 UO1=-UZ,U+=0 和 Uo=Uom代入下式可得：0=(-Uz)+UomR1R1 + R2R2 R1 + R2可解的三角波的输出幅度为:Uom=UzR1 R2(2)占空比当忽略二极管的导通电阻时经分析可知：T1=(R6+R10)C(1+)2R1 R2T2=(R6+R9)C(1+)2R1 R2输出波形的震荡周期为：T=T1+T2=(2R6+R8)C(1+)2R1 R2占空比为：D=T1

12、TR6 + R10 2R6 + R8取 R1=R2=1K，限流电阻 R3=5K 输出波形的震荡周期为：T=T1+T2=(2R6+R8)C(1+)2R1 R2 当 0.02hzF20hz 时，取 C1=1uf，R4=0.01K，R5 为 100K3.23.2 元器件型号元器件型号 采用下图所示电路，其中运算放大器 A1 和 A2 用 LM324，稳压管用 IN4735，因为，输出波形幅度有电位器 R7 调节，所以可使供电电源 VCC=12V,VEE=-12V四四 电路调试电路调试4.14.1 安装方波安装方波- -三角波三角波- -正弦波发生器电路正弦波发生器电路 1. 把一块 LM324 集成

13、块插入面包板，注意布局； 2. 分别把各电阻放入适当位置，还要注意阻值的大小； 3. 按图接线，注意直流源的正负及接地端。4.24.2 调试方波调试方波- -三角波三角波- -正弦波发生器电路正弦波发生器电路 1. 接入电源后，用示波器进行双踪观察； 2. 调节 R7，使三角波的幅值满足指标要求；3. 调节 R5，微调波形的频率； 4. 观察示波器，使各指标达到；注意：电路先产生方波，经过积分电路再产生三角波， 所以可以先安装方波发生器，再安装积分电路，需要注意 的是，安装电位器之前，要先将其调整到设计值，否则可 能会不起振。安装电位器的时候要注意三个管脚的接入。 调节电位器 R5 可以调节三

14、角波的占空比，虽然频率会同时 改变，但改变的不大。微调 R5 时输出频率在对应波段内连 续可变。调节 R7 可以调节输出波的幅值，使三角波的幅度 满足设计指标要求。经面包板调试没有问题后在用 DXP2008 画好 PCB，再 把电路板做出来，安装、调试、测试及记录数据等等即可。4.34.3 调试结果展示调试结果展示4.3.1 图 1 为方波结果展示图 1 4.3.2 图 2 是三角波结果展示图 2 4.3.3 图 3 是正弦波结果展示图 34.3.4 实物图展示实物图展示4.44.4 性能指标测量与误差分析性能指标测量与误差分析波形不稳定时，可能是电路在安装的时候接触不良，可 加固焊点。如果电

15、源不稳定，纹波过大，则可加旁路电容 使波形稳定 方波的上升时间主要受放大器转换速率的限制，如果输 出频率太高，可介入加速电容，一般加速电容取几十皮法。实验总结实验总结这次课程设计让我感触颇深。从选择这个课题后，我在 设计、焊接、调试等过程中就遇到各种各样的问题，为解决 这些问题，我们利用各种途径查找资料。首先遇到课设要求出现问题时，我进行各种尝试，各种 设计方案，最先做的板子不符合课设要求，调试的不理想， 最后，在同学的帮助下，最后把电路图改了，最终成功完成 了这次课设，在遇到问题的时候不再是放弃，而是积极想办 法解决，在这点我觉得我进步了。其次是在焊接过程，在没有想好走线的时候就盲目动手 焊

16、接，结果造成短路，吸取第一次教训，第二块板子在我们 的布局下顺利焊接完了，在这个过程中，可以看出我们做事 情还是毛毛躁躁的，没有缜密的计划就动手，不过我们还是 很有耐心的把第二块板子焊完了。结果令我很兴奋，调试出 了较好的波形。经过这次课设让我对低频电子线路有了进一步的认识， 在设计方面掌握了以前书上没有的知识，在电路焊接方面也 有了提升，懂得怎样走线，怎样焊接，以及学会了处理焊接 过程中遇到的一些问题。总之，这次课设让我从理论上，动 手能力上都有了一定的提高。谢谢 辞辞通过认真完成本次课程设计，使得我加强了对相关高频 电子电路、模拟电子技术和数字电子电路理论知识的理解和 认知。对于高频电子电

17、路方面，对信号的调制与解调有了实际应用的理解，通过亲自动手调试实际电路，加大了对这方 面知识的掌握度。对于模拟电子技术方面，尤其是在 A/D 和 D/A 的知识方面，又有了进一步的深刻认知。对于数字电路 方面，加强了对基本的门电路的互相转化实际应用能力，深 刻了解了 lm324n 芯片，并根据实际应用于实践中。在此过程 中，我收获的不仅仅是知识，也收获了与人合作和互相讨论 之间带来的高效率。借此，我也特别感谢在此过程中给与予 我帮助的晋良念老师，还有周围互相讨论一起进步的同学。 在许多问题上，许多我无法理解的困难，都是在老师和同学 的帮助下得以很好解决。参考文献参考文献【1】模拟电子电路实验教材（电子科技大学出版社，主 编：李淑明）。 【2】模拟电子电路技术基础（电子工业出版社，主编： 王卫东） 。2 夏路易，石宗义电路原理图与电路板设计教程 PROTEL 99SEM北京：北京希望电子出版社 2004：56-5910DXP 电路设计与仿真.北京： 机械工业出版社，2002：100-170