電工與電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)報(bào)告-函數(shù)信號(hào)發(fā)生器(已修改)
2025-06-18 18:24 本頁(yè)面
【正文】 《電工與電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)報(bào)告 題 目 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 學(xué)院 (部) 汽車學(xué)院 專 業(yè) 班 級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 06 月 18 日至 06 月 24 日 共 1 周 指導(dǎo)教師（簽字） 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器1. 課題名稱與技術(shù)要求主要技術(shù)指標(biāo)和要求：（1） 能產(chǎn)生正弦波、矩形波（占空比可調(diào)）、鋸齒波等多種波形；（2） 輸出信號(hào)的工作頻率范圍10Hz~10kHz，連續(xù)可調(diào)；（3） 輸出信號(hào)波形幅值0~10V，連續(xù)可調(diào)。2. 摘要函數(shù)（波形）信號(hào)發(fā)生器，能產(chǎn)生某些特定的周期性時(shí)間函數(shù)波形（正弦波、方波、三角波、鋸齒波和脈沖波等）信號(hào)。頻率范圍可從幾個(gè)赫到幾十兆赫函數(shù)信號(hào)發(fā)生器在電路實(shí)驗(yàn)和設(shè)備檢測(cè)中具有十分廣泛的用途。我們通過(guò)對(duì)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的原理以及構(gòu)成設(shè)計(jì)一個(gè)能變換出三角波、正弦波、方波的簡(jiǎn)易發(fā)生器。我們通過(guò)對(duì)電路的分析，參數(shù)的確定選擇出一種最適合本課題的方案。在達(dá)到課題要求的前提下保證最經(jīng)濟(jì)、最方便、最優(yōu)化的設(shè)計(jì)策略。正弦波發(fā)生電路也稱為正弦波振蕩電路，從原理上講，其由基本放大電路、正反饋網(wǎng)絡(luò)、選頻網(wǎng)絡(luò)、穩(wěn)幅環(huán)節(jié)四部分組成。正弦波發(fā)生電路常根據(jù)選頻網(wǎng)絡(luò)所用元件命名，分為RC正弦波振蕩電路、LC正弦波振蕩電路。矩形波發(fā)生電路是由555定時(shí)器組成的多諧振蕩器。鋸齒波發(fā)生電路的核心是集成運(yùn)放組成的電壓比較器，由電壓比較器構(gòu)成矩形波發(fā)生電路，輸出的矩形波經(jīng)積分電路變換獲得鋸齒波。由上述三種發(fā)生電路產(chǎn)生的波形經(jīng)控制電路和放大電路得到幅值可調(diào)的正弦波、矩形波和方波，頻率的改變由發(fā)生電路中的相關(guān)元件改變。3. 總體設(shè)計(jì)方案論證及選擇產(chǎn)生正弦波、方波、鋸齒波的方案有很多種，如首先產(chǎn)生正弦波，然后通過(guò)整形電路將正弦波變換成方波，再經(jīng)積分電路將方波變成鋸齒波；也可以首先產(chǎn)生三角波方波，再將三角波變成正弦波或?qū)⒎讲ㄗ兂烧也ǖ鹊?。方案一：由RC正弦波發(fā)生電路產(chǎn)生正弦波，由555定時(shí)器組成矩形波發(fā)生電路產(chǎn)生矩形波，鋸齒波發(fā)生電路產(chǎn)生鋸齒波，三種波形經(jīng)過(guò)控制電路，最后經(jīng)過(guò)運(yùn)放形成幅值可調(diào)的函數(shù)信號(hào)。方案二：采用集成運(yùn)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(jì)方法。先產(chǎn)生方波——三角波，再將三角波變換成正弦波。由比較器和積分器組成方波——三角波發(fā)生電路，比較器輸出的方波經(jīng)積分器得到三角波，三角波到正弦波的變換電路主要由差分放大器完成。通過(guò)對(duì)差分放大電路部分元器件的調(diào)節(jié)來(lái)改善正弦波產(chǎn)生的波形。方案三：采用集成電路實(shí)現(xiàn)，主要部件有運(yùn)算放大器LM31單片函數(shù)發(fā)生器模塊5G803電阻和電容等。該方案可以通過(guò)調(diào)節(jié)函數(shù)發(fā)生器輸出振蕩頻率大小、占空比、正弦波的失真，可產(chǎn)生精度較高的方波、三角波、正弦波，且具有較高的溫度穩(wěn)定性和頻率特性。 方案二產(chǎn)生的矩形波占空比無(wú)法調(diào)節(jié)，方案三采用芯片雖然精度較高，溫度穩(wěn)定性和頻率穩(wěn)定性比較好，而他們產(chǎn)生的波形頻率和占空比不能單獨(dú)調(diào)節(jié)，從而給使用帶來(lái)很大不便。根據(jù)目前所學(xué)知識(shí)，及在短時(shí)間內(nèi)要能熟練運(yùn)用集成函數(shù)發(fā)生器8038有較大困難，在這里采用方案一來(lái)完成本次課程設(shè)計(jì)。4. 設(shè)計(jì)方案的原理框圖、總體電路圖、接線圖及說(shuō)明原理框圖 總體電路圖說(shuō)明：RC正弦波發(fā)生電路產(chǎn)生正弦波，由555定時(shí)器組成矩形波發(fā)生電路產(chǎn)生矩形波，鋸齒波發(fā)生電路由電壓比較器構(gòu)成矩形波發(fā)生電路，輸出的矩形波經(jīng)積分電路變換獲得鋸齒波，三種波形經(jīng)過(guò)控制電路，最后經(jīng)過(guò)運(yùn)放形成幅值可調(diào)的函數(shù)信號(hào)。5. 單元電路設(shè)計(jì)、主要元器件選擇與電路參數(shù)計(jì)算 1）自激振蕩原理：在振蕩電路中，人為地引入正反饋，并使反饋環(huán)路增益滿足一定的條件，那么，電路在沒(méi)有外部激勵(lì)的情況下會(huì)產(chǎn)生輸出信號(hào)，即產(chǎn)生自激振蕩。無(wú)論在放大電路還是在振蕩電路中，自激振蕩的本質(zhì)是相同的。即振蕩時(shí)電路中的反饋一定是正反饋，并且反饋環(huán)路增益必須滿足一定的條件。正弦波振蕩電路主要有三個(gè)部分組成（1） 放大電路。利用運(yùn)算放大器，使其有放大倍數(shù)，以滿足自激振蕩的條件。（2） 反饋網(wǎng)絡(luò)。把放大電路的輸出信號(hào)正反饋到輸入端，作為放大電路的輸入信號(hào)，并滿足自激振蕩的條件。（3）
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