1、EDA課程設(shè)計報告題 目：三角波信號發(fā)生器指導(dǎo)老師：王代強姓 名：田宗琴學(xué) 號：PB102027122摘要凡是產(chǎn)生測試信號的儀器，統(tǒng)稱為信號源，也稱為信號發(fā)生器。信號發(fā)生器是根據(jù)用戶對其波形的命令來產(chǎn)生信號的電子儀器。信號發(fā)生器主要是給被測電路提供所需要的已知信號(各種波形)，然后用其它儀表測量感興趣的參數(shù)。可見信號發(fā)生器在電子實驗和測試處理中，并不測量任何參數(shù)，而是根據(jù)要求，仿真各種測試信號，提供給被測電路，以達到測試的需要。信號發(fā)生器作為一種基本電子設(shè)備在教學(xué)、科研、電子產(chǎn)品測量與調(diào)試、部隊設(shè)備技術(shù)保障等領(lǐng)域，都有著廣泛的應(yīng)用，它是電子工程師信號仿真實驗的最佳工具。本文介紹了一種采用比較器

2、產(chǎn)生方波其次由積分器產(chǎn)生三角波的設(shè)計方法,然后利用仿真軟件畫出電路圖進行仿真最后分析出產(chǎn)生誤差的原因及影響因素。在測試、研究或調(diào)整電子電路及設(shè)備時，為測定電路的一些電參量，如測量頻率響應(yīng)、噪聲系數(shù)，為電壓表定度等，都要求提供符合所定技術(shù)條件的電信號，以模擬在實際工作中使用的待測設(shè)備的激勵信號。當要求進行系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性測量時，需使用振幅、頻率已知的信號源。當測試系統(tǒng)的瞬態(tài)特性時，又需使用脈沖寬度和重復(fù)周期已知的矩形脈沖源。并且要求信號源輸出信號的參數(shù)，如頻率、波形、輸出電壓等，能在一定范圍內(nèi)進行精確調(diào)整，有很好的穩(wěn)定性。本設(shè)計主要給出方波和三角波信號發(fā)生的原理。關(guān)鍵詞：方波，三角波一 序言信號發(fā)

3、生器是一種測量儀器，在測試、研究或調(diào)整電子電路及設(shè)備時，為測定電路的一些電參量，如測量頻率響應(yīng)、噪聲系數(shù)，為電壓表定度等，都要求提供符合所定技術(shù)條件的電信號，以模擬在實際工作中使用的待測設(shè)備的激勵信號。當要求進行系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性測量時，需使用振幅、頻率已知的信號源。當測試系統(tǒng)的瞬態(tài)特性時，又需使用脈沖寬度和重復(fù)周期已知的矩形脈沖源。并且要求信號源輸出信號的參數(shù)，如頻率、波形、輸出電壓等，能在一定范圍內(nèi)進行精確調(diào)整，有很好的穩(wěn)定性。本設(shè)計主要給出方波和三角波信號發(fā)生的原理。早在20年代電子設(shè)備剛出現(xiàn)時它就產(chǎn)生了。隨著通訊和雷達技術(shù)的發(fā)展40年代出現(xiàn)了主要用于測試各種接收機的標準信號發(fā)生器，使信號發(fā)

4、生器從定性分析的測試儀器發(fā)展成定量分析的測量儀器。同時還出現(xiàn)了可用來測量脈沖電路或用作脈沖調(diào)制器的脈沖信號發(fā)生器。由于早期的信號發(fā)生器機械結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，功率比較大，電路比較簡單，因此發(fā)展速度比較慢。直到1964年才出現(xiàn)第一臺全晶體管的信號發(fā)生器。自60年代以來信號發(fā)生器有了迅速的發(fā)展，出現(xiàn)了函數(shù)發(fā)生器，這個時期的波形發(fā)生器多采用模擬電子技術(shù)，由分立元件或模擬集成電路構(gòu)成，其電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且僅能產(chǎn)生正弦波、方波、鋸齒波和三角波等幾種簡單波形，由于模擬電路的漂移較大，使其輸出的波形的幅度穩(wěn)定性差，而且模擬器件構(gòu)成的電路存在著尺寸大、價格貴、功耗大等缺點，并且要產(chǎn)生較為復(fù)雜的信號波形則電路結(jié)構(gòu)非常復(fù)

5、雜。自從70年代微處理器的出現(xiàn)以后，利用微處理器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器、硬件和軟件使信號發(fā)生器的功能擴大，產(chǎn)生比較復(fù)雜的波形。這時期的信號發(fā)生器多以軟件為主就可以得到各種簡單的波形。軟件控制波形的一個最大缺點就是輸出波形的頻率低，這主要是由CPU的工作速度決定的，如果想提高頻率可以改進軟件程序減少其執(zhí)行周期時間或提高CPU 的時鐘周期，但這些辦法是有限度的，根本的辦法還是要改進硬件電路。隨著現(xiàn)代電子、計算機和信號處理等技術(shù)的發(fā)展，極大促進了數(shù)字化技術(shù)在電子測量儀器中的應(yīng)用，使原有的模擬信號處理逐步被數(shù)字信號處理所代替，從而擴充了儀器信號的處理能力，提高了信號測量的準確度、精度和變換速度，克服

6、了模擬信號處理的諸多缺點，數(shù)字信號發(fā)生器隨之發(fā)展起來。目前信號發(fā)生器的基礎(chǔ)就是直接數(shù)字合成技術(shù)，用高速存儲器做查詢表，通過數(shù)字形式存入的波形，由高速數(shù)/模轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生所需要的波形15 二 設(shè)計任務(wù)及要求1設(shè)計目的通過設(shè)計環(huán)節(jié)的實際訓(xùn)練，加深學(xué)生對該課程基礎(chǔ)知識和基本理論的理解和掌握，鞏固課堂教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識的能力、動手實踐能力以及獨立思考能力，使之在理論分析、設(shè)計、計算、制圖、運用標準和規(guī)范、查閱設(shè)計手冊與資料以及計算機應(yīng)用能力等方面得到初步訓(xùn)練，為以后的學(xué)習打下良好的基礎(chǔ)，促進學(xué)生養(yǎng)成嚴謹求實的科學(xué)態(tài)度。2設(shè)計任務(wù)根據(jù)已知條件，設(shè)計一種能產(chǎn)生方波，然后完成方波三角波發(fā)生的轉(zhuǎn)換、仿

7、真與調(diào)試。3 設(shè)計要求 頻率范圍100 Hz1KHz，1 KHz10 KHz；A、電路能輸方波-三角波等二種波形；B、輸出信號的頻率要求可調(diào)，三角波Upp5V，幅度連續(xù)可調(diào)，線性失真小方波Upp14V，幅度連續(xù)可調(diào)，線性失真小。C、擬定測試方案和設(shè)計步驟；D、根據(jù)性能指標，計算元件參數(shù)，選好元件，設(shè)計電路并畫出電路圖；E、測量輸出信號的幅度和頻率；F、寫出設(shè)計性報告 選擇電路方案，完成對確定方案電路的設(shè)計。計算電路元件參數(shù)與元件選擇、并畫出總體電路原理圖，闡述基本原理 ，并進行仿真。調(diào)試三 電路設(shè)計1 方波發(fā)生電路的工作原理此電路由反相輸入的滯回比較器和RC電路組成。RC回路既作為延遲環(huán)節(jié)，又

8、作為反饋網(wǎng)絡(luò)，通過RC充、放電實現(xiàn)輸出狀態(tài)的自動轉(zhuǎn)換。設(shè)某一時刻輸出電壓Uo=+Uz,則同相輸入端電位Up=+UT。Uo通過R1對電容C正向充電。反相輸入端電位n隨時間t的增長而逐漸增高，當t趨于無窮時，Un趨于+Uz；但是，一旦Un=+Ut,再稍增大，Uo從+Uz躍變?yōu)?Uz,與此同時Up從+Ut躍變?yōu)?Ut。隨后，Uo又通過R1對電容C反向充電。Un隨時間逐漸增長而減低，當t趨于無窮大時，Un趨于-Uz；但是，一旦Un=-Ut,再減小，Uo就從-Uz躍變?yōu)?Uz，Up從-Ut躍變?yōu)?Ut，電容又開始正相充電。上述過程周而復(fù)始，形成方波輸出，圖如下 該發(fā)生器具有負反饋和正反饋，其中電路的正反

9、饋系數(shù)為： 輸出方波高電平的時間間隔為： 輸出方波低電平時的時間間隔為： 周期和頻率計算如下： 2方波-三角波轉(zhuǎn)換的工作原理采用比較器產(chǎn)生方波其次由積分器產(chǎn)生三角波，可見三角波發(fā)生器是由方波發(fā)生器和反向積分器組成的。但是要求前后電路的時間常數(shù)配合好，不能讓積分器飽和。三角波發(fā)生器如下圖：3 總電路圖的設(shè)計上圖是方波-三角波發(fā)生器的電路，主要由比較器和積分器串聯(lián)組成。前一部分是比較器，產(chǎn)生方波；后一部分是積分器產(chǎn)生三角波。下圖為波形轉(zhuǎn)換圖：四 參數(shù)設(shè)置及步驟1 參數(shù)設(shè)置根據(jù)電路原理圖進行瞬態(tài)分析，設(shè)置相關(guān)的參數(shù)，電壓的大小為，方波發(fā)生器電容為4.7u，電阻值從上到下分別為70K，5K，1K，50

10、K而右邊的三角波轉(zhuǎn)換器電壓也是，電容值是150N，電阻值從左到右分別為25K，10K，50K。2 操作步驟（1）打開pspise,新建工程，然后在打開的窗口里根據(jù)原理圖畫電路圖（2）根據(jù)原理圖參數(shù)的大小設(shè)置元件的參數(shù)（3）進行仿真參數(shù)設(shè)置演示步驟如下：A 瞬態(tài)分析點create.然后彈出下面窗口，進行參數(shù)設(shè)置方波仿真圖如下： 方波- 三角波的仿真圖如下： 經(jīng)過調(diào)試后的仿真波形如下 B 溫度分析 經(jīng)過上述的參數(shù)設(shè)置后，確定后彈出下圖。點擊OK后，仿真圖如下：五 總結(jié)在這次課設(shè)中我得到的題目是“正弦波三角波發(fā)生器”的設(shè)計與制作。在確定題目后，我首先認真閱讀教材，并在網(wǎng)上收集有用資料，把信號發(fā)生器的

11、原理弄清楚后，就開始用仿真軟件畫圖然后經(jīng)行仿真，此次仿真我用的是pspise仿真軟件，它比較好用，仿真簡單，操作方便，可是在仿真的過程中我遇到了很多困難，明明是課本上找到的原理圖，怎么就是得不到想要的波形，為這個我糾結(jié)了好久，最后終于知道問題出在各元件的參數(shù)以及參數(shù)的配比上，找到問題后我就開始調(diào)整參數(shù)，以求找到合適的參數(shù)，得到符合要求的波形，本以為這是一個簡單的步驟，可最麻煩的問題也就出現(xiàn)在這個環(huán)節(jié)，我整整花了好幾天時間來調(diào)節(jié)參數(shù)，這個過程很痛苦，但堅持下來后，終于得到了自己想要的結(jié)果，這也讓我明白了理論終究是理論，要想得到想要的結(jié)果就必須通過實踐，根據(jù)實際情況來想辦法解決問題，這進一步讓我領(lǐng)

12、會的課程設(shè)計對我們大學(xué)生的重要意義，它給我們帶來的遠遠不是幾個函數(shù)波形這么簡單。從畫電路圖到仿真出波形整個設(shè)計過程，讓我深深的體會到在以后的學(xué)習中不僅要重視理論學(xué)習，更重要的是要多進行實際操作，多實踐，讓實踐去檢驗理論，通過實踐來加深對理論的理解，通過實踐來提高學(xué)習效率。希望今后類似這樣課程設(shè)計、類似這樣的鍛煉機會能更多些！感謝學(xué)校和老師給我們這次機會，鍛煉了我們的操作能力。通過這次課程設(shè)計讓我明白了理論和實際操作之間差距，而且也讓我很明確得意識到自己在模電上有很多的知識漏洞，以后應(yīng)該多鉆研一下；同時也感謝指導(dǎo)老師在設(shè)計過程中的輔導(dǎo)以及同學(xué)的幫助，讓我在里面學(xué)到好多東西。 六 附：元件清單LM741 2個電阻 7個 1K70k 5k 10k 50k 100k 25k電容 2個 4.7u 150N二級管 2個12V電源 4個七 參考文獻1童詩白主編.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第三版）北京：高教出版社， 20012章彬宏