1、遼遼 寧寧 工工 業(yè)業(yè) 大大 學(xué)學(xué) 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計（論文）課程設(shè)計（論文）題目：題目：標準信號發(fā)生器電路標準信號發(fā)生器電路院（系）：院（系）： 電氣工程學(xué)院電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級：專業(yè)班級： 學(xué)學(xué) 號：號： 學(xué)生姓名：學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： （簽字）起止時間：起止時間： 2014.6.30-2014.7.112014.6.30-2014.7.11 遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計 說 明 書 （論文）課程設(shè)計（論文）報告的內(nèi)容及其文本格式課程設(shè)計（論文）報告的內(nèi)容及其文本格式1、課程設(shè)計（論文）報告要求用 A4 紙排版，單面打印，并裝訂成冊，內(nèi)容包括：

2、封面（包括題目、院系、專業(yè)班級、學(xué)生學(xué)號、學(xué)生姓名、指導(dǎo)教師姓名、起止時間等）設(shè)計(論文)任務(wù)及評語中文摘要 （黑體小二，居中，不少于 200 字）目錄正文（設(shè)計計算說明書、研究報告、研究論文等）參考文獻2、課程設(shè)計（論文）正文參考字數(shù)：2000 字周數(shù)。3、封面格式4、設(shè)計（論文）任務(wù)及評語格式5、目錄格式標題“目錄”（小二號、黑體、居中）章標題（小四號字、黑體、居左）節(jié)標題（小四號字、宋體）頁碼（小四號字、宋體、居右）6、正文格式頁邊距：上 2.5cm，下 2.5cm，左 3cm，右 2.5cm，頁眉 1.5cm，頁腳 1.75cm，左側(cè)裝訂；字體：一級標題，小二號字、黑體、居中；二級，黑

3、體小三、居左；三級標題，黑體四號；正文文字，小四號字、宋體；行距：20 磅行距；頁碼：底部居中，五號、黑體；7、參考文獻格式標題：“參考文獻”，小二，黑體，居中。示例：（五號宋體）期刊類：序號作者 1,作者 2,作者 n.文章名.期刊名（版本）.出版年,卷次（期次）:頁次.圖書類：序號作者 1,作者 2,作者 n.書名.版本.出版地:出版社，出版年:頁次.本科生課程設(shè)計（論文）IV課程設(shè)計（論文）任務(wù)及評語課程設(shè)計（論文）任務(wù)及評語院（系）：電氣工程學(xué)院 教研室： 電氣工程注：成績：平時20% 論文質(zhì)量60% 答辯20% 以百分制計算學(xué) 號學(xué)生姓名專業(yè)班級課程設(shè)計（論文）題目標準信號發(fā)生器電路

4、標準信號發(fā)生器電路課程設(shè)計（論文）任務(wù)設(shè)計任務(wù)：設(shè)計任務(wù)：（1）波形的產(chǎn)生及變換電路是應(yīng)用極為廣泛的電子電路，現(xiàn)設(shè)計并制作能產(chǎn)生標準方波波形信號輸出的函數(shù)發(fā)生器。（2）設(shè)計電路所需的直流穩(wěn)壓電源。（3）方波幅值 5V，2V，1V（峰-峰值） 。（4）輸出的各種波形工作頻率范圍 1.5kHz。設(shè)計要求：設(shè)計要求：1 .分析設(shè)計要求，明確性能指標。必須仔細分析課題要求、性能、指標及應(yīng)用環(huán)境等，廣開思路，構(gòu)思出各種總體方案，繪制結(jié)構(gòu)框圖。2 .確定合理的總體方案。對各種方案進行比較，以電路的先進性、結(jié)構(gòu)的繁簡、成本的高低及制作的難易等方面作綜合比較，并考慮器件的來源，敲定可行方案。3 .設(shè)計各單元電

5、路?？傮w方案化整為零，分解成若干子系統(tǒng)或單元電路，逐個設(shè)計。4 .組成系統(tǒng)。在一定幅面的圖紙上合理布局，通常是按信號的流向，采用左進右出的規(guī)律擺放各電路，并標出必要的說明。進度計劃第 1 天：集中學(xué)習(xí)；第 2 天：收集資料；第 3 天：方案論證；第 4 天：選擇器件進行單元電路設(shè)計；第 5 天：單元電路設(shè)計及仿真；第 6 天：整體電路設(shè)計并仿真；第 7 天：電路焊接制板；第 8 天：焊接調(diào)試；第 9 天：完善設(shè)計；第10 天：答辯。指導(dǎo)教師評語及成績 平時： 論文質(zhì)量： 答辯： 總成績： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日本科生課程設(shè)計（論文）V摘 要函數(shù)（波形）信號發(fā)生器，能產(chǎn)生某些特定的周期性時間

6、函數(shù)波形（正弦波、方波、三角波、鋸齒波和脈沖波等）信號。頻率范圍可從幾個赫到幾十兆赫函數(shù)信號發(fā)生器在電路實驗和設(shè)備檢測中具有十分廣泛的用途。本文通過對函數(shù)信號發(fā)生器的原理以及構(gòu)成設(shè)計一個能輸出方波的標準信號發(fā)生器。本次設(shè)計通過對電路的分析，參數(shù)的確定選擇出一種最適合本課題的方案。在達到課題要求的前提下保證最經(jīng)濟、最方便、最優(yōu)化的設(shè)計策略。同時還需設(shè)計適合本電路的直流穩(wěn)壓電源，直流穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四部分組成的。由上述經(jīng)控制電路和放大電路得到幅值可調(diào)的方波，頻率的改變由發(fā)生電路中的相關(guān)元件改變。關(guān)鍵詞：信號；直流穩(wěn)壓電源；標準方波波形本科生課程設(shè)計（論文）VI目

7、錄第 1 章 緒論 .11.1 標準信號發(fā)生器電路的概況 .11.1.1 標準信號發(fā)生器的發(fā)展.11.1.2 標準信號發(fā)生器的應(yīng)用.11.2 本文研究內(nèi)容 .1第 2 章 標準信號發(fā)生器電路設(shè)計 .22.1 標準信號發(fā)生器電路總體設(shè)計方案 .22.2 具體電路設(shè)計 .42.2.1 比較器和 RC 反饋網(wǎng)絡(luò)的電路設(shè)計.52.2.2 交直流轉(zhuǎn)換電路設(shè)計.52.2.3 濾波電路.62.3 元器件型號選擇 .62.4 MULTISIM仿真、數(shù)據(jù)分析.6第 3 章 課程設(shè)計總結(jié) .8參考文獻 .9元器件清單 .10本科生課程設(shè)計（論文）1第 1 章 緒論1.1 標準信號發(fā)生器電路的概況1.1.1 標準信

8、號發(fā)生器的發(fā)展信號發(fā)生器是一種常用的信號源，廣泛應(yīng)用于電子電路、自動控制和科學(xué)實驗等領(lǐng)域。自六十年代以來，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、掃頻信號發(fā)生器、合成信號發(fā)生器、程控信號發(fā)生器等新種類。各類信號發(fā)生器的主要性能指標也都有了大幅度的提高，同時在簡化機械機結(jié)構(gòu)、小型化、多功能等各方面也有了顯著的進展。1.1.2 標準信號發(fā)生器的應(yīng)用信號發(fā)生器用于產(chǎn)生被測電路所需特定參數(shù)的點測試信號。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，在生產(chǎn)實踐和科技領(lǐng)域中的應(yīng)用：各種波形曲線均可以用三角函數(shù)方程式來表示。能夠產(chǎn)生多種波形，如三角

9、波、鋸齒波、矩形板（含方波） 、正弦波的電路被稱為函數(shù)信號發(fā)生器。函數(shù)信號發(fā)生器在電路實驗和設(shè)備檢測中具有十分廣泛的用途。例如在通信、廣播、電視系統(tǒng)中，都需要射頻（高頻）發(fā)射，這里的射頻波就是載波，把音頻（低頻） 、視頻信號或脈沖信號運載出去，就需要能夠產(chǎn)生高頻的振蕩器。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域內(nèi)，如高頻感應(yīng)加熱、熔煉、淬火、超聲診斷、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、頻率或高或低的振蕩器。1.2 本文研究內(nèi)容（1）波形的產(chǎn)生及變換電路是應(yīng)用極為廣泛的電子電路，現(xiàn)設(shè)計并制作能產(chǎn)生標準方波波形信號輸出的函數(shù)發(fā)生器。（2）設(shè)計電路所需的直流穩(wěn)壓電源。（3）方波幅值 5V，2V，1V（峰-峰值

10、） 。（4）輸出的各種波形工作頻率范圍 1.5kHz。本科生課程設(shè)計（論文）2第 2 章 標準信號發(fā)生器電路設(shè)計2.1 標準信號發(fā)生器電路總體設(shè)計方案（一）標準信號發(fā)生器根據(jù)實驗任務(wù)的要求，對信號發(fā)生部分電路通?？刹捎枚喾N不同性質(zhì)和形式的電路圖來獲得所需要的波形信號輸出。為此本次設(shè)計提出了以下幾種方案：方案一：用正弦波振蕩器產(chǎn)生正弦波輸出，正弦波信號通過變換電路得方波輸出。文氏橋振蕩器（RC 串并聯(lián)正弦波振蕩器）產(chǎn)生正弦波輸出，其主要特點是采用 RC 串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)作為選頻和反饋網(wǎng)絡(luò)，其振蕩頻率，改變 RCRCf210的數(shù)值，可得到不同頻率的信號輸出，為了使輸出電壓穩(wěn)定，需采用穩(wěn)幅措施。用集成運放

11、構(gòu)成電壓比較器，將正弦波信號變換成方波信號輸出。方案二：用一個滯回電壓比較器加一個由 RC 充放電回路構(gòu)成的負反饋網(wǎng)絡(luò)作為簡單的方波發(fā)生器。它的特點是線路簡單，輸出信號穩(wěn)定，用于方波產(chǎn)生電路比較合適。方案一的結(jié)構(gòu)比較麻煩，需要的元件比較多，構(gòu)成的成本高；而方案二與之正好相反。方案二的結(jié)構(gòu)比較簡單，成本也低，制作起來比較簡單和方便。經(jīng)過以上分析本次設(shè)計選用方案二來完成本課題設(shè)計。標準信號發(fā)生器方框圖如下：比較器RC 反饋網(wǎng)絡(luò)反饋環(huán)本科生課程設(shè)計（論文）3圖2.1標準信號發(fā)生器框架圖分析如下：方波產(chǎn)生電路是一種能夠直接產(chǎn)生方波的非正弦信號發(fā)生電路。由于方波包含極豐富的諧波，因此這種電路又稱為多諧振

12、蕩電路。它是在滯回比較器的基礎(chǔ)上，增加了一個由、組成的反饋電路，把輸出電壓經(jīng)、fRfCfR反饋到集成運放的反相端。fC（二）直流穩(wěn)壓電源電源是電子電路和電子系統(tǒng)中不可缺少的重要組成部分，目前，集成穩(wěn)壓器已在電源設(shè)備中得到廣泛使用。按工作方式分，穩(wěn)壓電源通常有連續(xù)調(diào)整式和開關(guān)調(diào)整式兩大類，而開關(guān)式穩(wěn)壓電源因其具有高效率、輸出低壓、大電流的優(yōu)點，其應(yīng)用越來越廣泛。方案： 串聯(lián)式穩(wěn)壓電源方式我們首先想到用可調(diào)的三端式集成穩(wěn)壓器先提供穩(wěn)定電壓和小電流，再通過三極管擴流的方式使之提供大功率。其具體電路形式很豐富，可供借鑒的結(jié)構(gòu)也很多?？傊紤]實際能力，本次設(shè)計選用經(jīng)典的串聯(lián)式穩(wěn)壓電源方式。直流穩(wěn)壓電源

13、方框圖如下：變壓電路整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路圖 2.2直流穩(wěn)壓電源框架圖分析如下：本電路是將 220V、50HZ 的交流電壓通過變壓器變換成適用的電壓在經(jīng)過整流電路得到單向電壓、經(jīng)過濾波電路得到相應(yīng)頻率的電壓最后經(jīng)過穩(wěn)壓電路得到所需的電壓綜合圖為：本科生課程設(shè)計（論文）4比較器RC 反饋網(wǎng)絡(luò)變壓電路整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路220V220V圖 2.3 綜合框架圖本科生課程設(shè)計（論文）52.2 具體電路設(shè)計本科生課程設(shè)計（論文）6圖 2.4 整體電路圖2.2.1 比較器和 RC 反饋網(wǎng)絡(luò)的電路設(shè)計由運算放大器A、和組成的滯回比較器與RC電路1R2R3R5R9D10D組成的方波發(fā)生器電路如圖2.5所

14、示。圖 2.5 比較器和 RC 反饋網(wǎng)絡(luò)的電路2.2.2 交直流轉(zhuǎn)換電路設(shè)計本電路的目的在于從50HZ、220V的交流電壓中得到直流電壓。當輸入為220V交流電壓時，首先通過變壓器降至25V左右交流電壓。整流部分選用了全波橋式整流電路，輸出為32V直流電壓。電路圖如下：本科生課程設(shè)計（論文）7圖 2.62.2.3 濾波電路濾波電路用于濾去整流輸出電壓中的紋波，一般由電抗元件組成，如在負載電阻兩端并聯(lián)電容器，或于負載串聯(lián)電感器L，以及電容、電感組合而成的各fC種復(fù)式濾波電路。本部分采用電容濾波。2.3 元器件型號選擇雙蹤示波器 CA8022，運算放大器 a741，穩(wěn)壓二極管 1N4733A，變壓

15、器AH23C105，二極管 1N4007，電位器，電容，電阻。1）集成運算放大器的選擇 在方波發(fā)生器電路中，用于電壓比較器的集成運算放大器，其轉(zhuǎn)換速率應(yīng)滿足方波頻率的要求。當方波頻率較高（幾十千赫茲以上）或?qū)Ψ讲ㄇ?、后沿要求較高時，應(yīng)選用高速集成運算放大器來組成滯回比較器。2）穩(wěn)壓管的選擇穩(wěn)壓管的作用是限制和確定方波的幅值，此外方波振幅和寬度的對稱性也與穩(wěn)壓管的對稱性有關(guān)，為了得到穩(wěn)定而又對稱的方波輸出，通常都選用高精度雙穩(wěn)壓二極管，如1N4733A。是穩(wěn)壓管的限流電阻，其值根據(jù)所用穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓0R電流來確定。穩(wěn)壓管的電壓=5V；=2K。zV0R3）分壓器電阻和的確定1R2R和的主要作用是提供

16、一個隨輸出方波電壓而變化的基準電壓，并決定1R2R方波的幅值。所以和的阻值應(yīng)根據(jù)方波的峰值要求來確定。如果要求幅值1R2R可調(diào)，則應(yīng)選用電位器。4）、值的確定1R7C、的值可根據(jù)方波的振蕩頻率來確定。1R7Cof2.4 Multisim 仿真、數(shù)據(jù)分析圖為幅值為 5V 的方波波形，由于輸出波形幅值要求不同，故在選擇穩(wěn)壓管的型號時應(yīng)根據(jù)輸出幅值進行調(diào)整。輸出幅值為 5V 時，穩(wěn)壓管對應(yīng)選擇本科生課程設(shè)計（論文）81N4733A 型，為避免失真，同時應(yīng)適當調(diào)節(jié)滑動變組器的大小，此時的滑動變阻器調(diào)為 21%。圖 2.7 幅值為 5V 的方波波形圖為幅值為 2V 的方波波形，穩(wěn)壓管換為 BZX55C2

17、V4，此時的滑動變阻器調(diào)為 40%。本科生課程設(shè)計（論文）9圖 2.8 幅值為 2V 的方波波形本科生課程設(shè)計（論文）10第 3 章 課程設(shè)計總結(jié)此課程的課程設(shè)計實際是作為電氣工程及其自動化專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)完電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分課程后，進行的一次全面的綜合訓(xùn)練，其目的在于加深對本課程理論和基本知識的理解，掌握運用電子技術(shù)基礎(chǔ)合理論知識設(shè)計一些簡單的基本應(yīng)用電路的方法。經(jīng)過這段時間的學(xué)習(xí)和實踐，基本上完成了課程設(shè)計。雖說整個課設(shè)過程很辛苦，可是設(shè)計者從中找到了樂趣、接觸了實踐，以前不是特別明白的地方也通過實踐弄懂了?？偟膩碚f，這次課程設(shè)計使設(shè)計者感受到了理論與實踐相結(jié)合的目的及其重要意義，不但使對所掌握的電子技術(shù)基礎(chǔ)知識有了更深刻的認識，還提高了動手查閱資料的能力而且還鍛煉了自己的獨立思考能力。本科生課程設(shè)計（論文）11參考文獻1 康華光主編.電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）.第五版.北京：高等教育出版社,2005.2 華成英主編.模擬電子技術(shù)基本教程. 北京：清華大學(xué)出版社，2009.8.3 李杰等編著.電子技術(shù)基礎(chǔ).北京：清華大學(xué)出版社，2008.4 Altera 可編程邏輯器件及其應(yīng)用.劉寶琴，譯，北京：清華大學(xué)出版社，2004.5 陳汝全主編，電子技術(shù)常用器件應(yīng)用手冊