1、電子線路課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)題目方波三角波信號(hào)發(fā)生器專業(yè)班級(jí)10級(jí)自動(dòng)化（1）班學(xué)號(hào)2020080717學(xué)生姓名孫 彬指導(dǎo)教師郝保明2021年 12月 15日三角波方波信號(hào)發(fā)生器前言函數(shù)發(fā)生器一樣是指能自動(dòng)產(chǎn)生正弦波、三角波、方波、階梯波等電壓波形 的電路或儀器。電路形式能夠采納運(yùn)放及分立元器件組成；也能夠采納單片集成 函數(shù)發(fā)生器。依照用途不同，用產(chǎn)生三種或多種波形的函數(shù)發(fā)生器，本課題介紹 方波一一三角波函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計(jì)方式。產(chǎn)生方波、三角波的方案有很多種，本設(shè)計(jì)的此波形發(fā)生器由兩個(gè) LM358集 成運(yùn)算放大器及其周邊電路組成，能夠發(fā)生方波、三角波。波形發(fā)生器是一種經(jīng)常使用的信號(hào)源，普遍地應(yīng)用于電子

2、電路、自動(dòng)操縱系 統(tǒng)、和教學(xué)實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域。本次課程設(shè)計(jì)利用的發(fā)生器可產(chǎn)生三角波、方波等多種 波形，波形的周期能夠用程序改變，并可依照需要選擇單極性輸出或雙極性輸出， 具有線路簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)勢(shì)。 TOC o 1-5 h z 刖 H 1 HYPERLINK l bookmark7 o Current Document 一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 集誤!未定義書(shū)簽。 二、方案論證與對(duì)照 鐺未定義書(shū)簽。設(shè)計(jì)方案錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。設(shè)計(jì)思路錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark17 o Current Document 三、單元電路設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算 2單元電路設(shè)計(jì)

3、與原理說(shuō)明 2電路參數(shù)計(jì)算 3四、總原理圖及元器件清單 5五、安裝與調(diào)試 65.1制版 6 HYPERLINK l bookmark29 o Current Document 六、性能測(cè)試與分析 8 HYPERLINK l bookmark31 o Current Document 七、結(jié)論與心得 8 HYPERLINK l bookmark33 o Current Document 參考文獻(xiàn) 9附 錄 10、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求一、課落款稱：方波三角波發(fā)生器二、元器件選擇范圍：(1)集成電路：LM358;(2)穩(wěn)壓二極管：12V穩(wěn)壓二極管；(3)電阻：1K、10K;(4)電容：2200P、150P

4、;3、電源電壓不超過(guò)土 12V4、輸出信號(hào)波形為對(duì)稱方波和三角波二、方案設(shè)計(jì)與論證此波形發(fā)生器由一個(gè)LM358集成運(yùn)算放大器及其周邊電路組成，能夠發(fā)生 方波、三角波。方波：利用輸入端的RC自激振蕩電路，反相輸入遲滯電路而形成，反饋網(wǎng)路 增加一個(gè)電位器以調(diào)劑占空比。正向輸入端連接一個(gè)電位器能夠調(diào)劑方波的 頻率。輸出電路利用一個(gè)12V雙向穩(wěn)壓管接地來(lái)穩(wěn)幅。三角波：以方波為輸入信號(hào)，輸入到積分電路。同時(shí)為了提高三角波的負(fù)載 能力而且減少方波頻率對(duì)三角波幅值的阻礙，將積分電路的輸出反饋給滯回 比較器的輸入。通過(guò)改變方波的頻率改變?nèi)遣ǖ念l率。方案一原理框序555多諧振蕩器圖1 方波、三角波信號(hào)發(fā)生器的

5、原理框圖第一由 電壓比較器產(chǎn)生方波，然后由積分電路將方波轉(zhuǎn)化為三角2.1.2方案二原理框圖2 方波、三角波信號(hào)發(fā)生器的原理框圖2.2設(shè)計(jì)思路：發(fā)生器的設(shè)計(jì)方式電路框圖，電壓比較器產(chǎn)生方波，最后通過(guò)積分電路形成 三角波。此電路具有良好的方波和三角波信號(hào)。但通過(guò)積分器電路產(chǎn)生的同步 三角波信號(hào)存在難度。緣故是積分器電路的積分時(shí)刻常數(shù)是不變的，而隨著方波 信號(hào)頻率的改變，積分電路輸出的三角波幅度同時(shí)改變。三、單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算3.1單元電路設(shè)計(jì)與原理說(shuō)明滯回比較器圖3方波信號(hào)發(fā)生器電路圖如圖(3)電路事實(shí)上是由滯回比較器和 RC充放電回路組成，其中集中運(yùn)放 和電阻R1, R2組成滯回比較器，電阻

6、 R和電容C組成充放電回路，穩(wěn)壓管 VDz 和電阻R3的作用是鉗子，將滯回比較器的輸出電壓限制在穩(wěn)壓管電壓值土Uzo2.工作原理假設(shè)t=0時(shí)的電容C上的電壓Uc=0,而滯回比較器的輸出端為高電平，即 U0=+Uz那么集成運(yùn)放同相輸入端白電壓為輸出電壓在電阻R1, R2在分壓的結(jié)果，即U+=R1/(R1+R2).Uz現(xiàn)在輸出電壓+Uz將通過(guò)電阻R向電容C充電，使電容兩頭的電壓Uc升高, 而此電容上的電壓接到集成運(yùn)放的反相輸入端，即U-=U+寸，滯回比較器的輸出端將發(fā)生跳變，由高電平跳變成低電平，使U0=-Uz,于是集成運(yùn)放同時(shí)輸入端的電壓也當(dāng)即變成U+=-R1/(R1+R2)Uz輸出電壓變成低電

7、壓后， 電容C將通過(guò)R放電，Uc慢 慢降低。當(dāng)電容上的電壓下降 到U-=U+寸,滯回比較器的輸 出端將再次發(fā)生跳變，由低電 平跳變成高電平，即U0=+Uz 以后又重復(fù)上述進(jìn)程。如此電 容反復(fù)進(jìn)行充電和放電，滯回 比較器的輸出端反復(fù)地高電 平和低電平之間跳變，于是產(chǎn) 生了正負(fù)交替的矩形波。%0圖4電路的波形圖.電路組成如圖(5)電路事實(shí)上是由集成運(yùn)放 A1組成滯回比較器，A2組成積分電路c 滯回比較器的輸出加在積分電路的反相輸入端進(jìn)行積分，而積分電路的輸出有接 到滯回比較器的同相輸入端，操縱滯回比較器輸出端的狀態(tài)發(fā)生跳變。圖5三角波發(fā)生電路.工作原理假設(shè)t=0時(shí)滯回比較器輸出端為高電平，即Uoi

8、=+U,而且假設(shè)積分電容上的 初始電壓為零。由于Ai同相輸入端的電壓U+同時(shí)與U01和U0有關(guān)，依照疊加原理， 可得：用 ，國(guó) *二后fe+4w那么現(xiàn)在U+也為高電平，但當(dāng)Uoi=+U時(shí)，積分電路的輸出電壓Uo將隨著時(shí)刻往 負(fù)方向線性增加，U+隨之減小，當(dāng)減小至U+=U=0時(shí)，滯回比較器的輸出端將發(fā) 生跳變，使U0i=-Uz,同時(shí)U+將跳變成為一個(gè)負(fù)值。以后，積分電路的輸出電壓將 隨著時(shí)刻往正方向線性增加，U+也隨之增大，當(dāng)增大至U+刊=0時(shí)，只會(huì)比較器 的輸出端再次發(fā)生跳變，使Uoi=+U,同時(shí)U+也跳變成為一個(gè)正值。然后重復(fù)以上 進(jìn)程，于是可得只會(huì)比較器的輸出電壓 Uoi為矩形波，而積分電

9、路的輸出電壓 Uo 為三角波，波形如圖（6）所示。3.2 參數(shù)計(jì)算三角波中電容C1轉(zhuǎn)變(關(guān)鍵性轉(zhuǎn)變之一)比較器A1與積分器A2的元件計(jì)算如下：得 1102m=Vcc.R1/(R2+R6)即 R1/(R2+R60=1/3取 R1=10KQ那么 R2+R6=30KQ,取 R2=20K Q平穩(wěn)電阻 R9=R1/(R2+R6)=10KQ由式子 f=(R2+R6)/4R1(R3+R7)即 R3+R7=(R2+R6)/4R1 C1wf&Q 取R3=1為10kQ的電位器四、總原理圖及元器件清單1 .總原理圖圖7總原理圖2.元件清單元件序號(hào)型號(hào)主要參數(shù)數(shù)量備注Y1LM3581LM358芯片R1、R2、R3、R

10、4、R5、R61K、10K6電阻R6=10KCi2200P1電容C2150P1電容E-Ci10u1電容WiLM78121Pi、P2一排r排針五、安裝與調(diào)試I 表1元件清單 I制版DXP注意事項(xiàng)電路繪制的時(shí)候主若是注意各個(gè)元器件的封裝和實(shí)際買回來(lái)的元器件的管 腳大小及距離相對(duì)應(yīng)，并有選擇地采納排針作為信號(hào)的輸入和輸出和直流電源的 輸入。元器件采納先手動(dòng)布局。布線采納自動(dòng)布局，然后在這基礎(chǔ)上手動(dòng)調(diào)整布 局，布線時(shí)需要設(shè)計(jì)好參數(shù)。由于做電路板的條件有限，不可能依照工廠印刷版 的參數(shù)來(lái)設(shè)定。因此為了方便做板，一樣線條大小為0.7mm地線為1.5mm過(guò)孔為0.5mm焊盤為1.8mm電路板的長(zhǎng)寬為：98m

11、m( 125mm實(shí)際板子大小為： 105mm( 145mm PCB請(qǐng)看附錄 1。制作PCBfe的流程設(shè)計(jì)好原理圖sch一一改變封裝一一繪制pcb板一一布局布線一一打印 pcb 圖紙一一印制銅板一一侵蝕銅板一一鉆孔一一焊接元器件一一測(cè)板一一修改電 路一一測(cè)試(直到符合設(shè)計(jì)要求)。注意事項(xiàng)(1)在測(cè)試進(jìn)程中，假設(shè)某項(xiàng)指標(biāo)誤差較大，那么依照設(shè)計(jì)表調(diào)整修正相 應(yīng)元器件的值。(2)制作板子進(jìn)程中，為了節(jié)省材料，節(jié)約資源，盡可能用最少的東西完 成最正確的功能。因此板子元器件布局緊密。而提高抗干擾能力，布線時(shí)盡可能 短，少。焊盤過(guò)孔設(shè)計(jì)合理。對(duì)實(shí)物電路進(jìn)行調(diào)試實(shí)踐證明，新安裝的電路板往往難以達(dá)到預(yù)期的成效，

12、這是因?yàn)樵蹅冊(cè)谠O(shè)計(jì)的時(shí)候不可能全面地考慮元件的誤差、器件參數(shù)的分散性、寄生參數(shù)等各類各樣 的客觀因素。另外，電路板的安裝中仍存在有可能沒(méi)有查出來(lái)的錯(cuò)誤。 通過(guò)電路 板整體測(cè)試與調(diào)整，可發(fā)覺(jué)和糾正設(shè)計(jì)方案中的不足，并查出電路安裝中的錯(cuò)誤 然后采取方法加以改良和糾正，就能夠夠使之達(dá)到預(yù)定的技術(shù)要求。本次設(shè)計(jì)采納的是PCB作電路板，步驟繁瑣，流程較為復(fù)雜。因此在電路 調(diào)整與測(cè)試應(yīng)注意的問(wèn)題較多，具體如下：(1)通電前的檢查電路安裝完畢后，必需在不通電的情形下，對(duì)電路板進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致的檢查， 以便糾正安裝錯(cuò)誤。檢查應(yīng)專門注意：元器件引腳之間有無(wú)短路。咱們?cè)摻M用PCB作板，在檢查電路引腳問(wèn) 的有無(wú)短路的時(shí)

13、候顯現(xiàn)了很多的問(wèn)題。 第一板子在侵蝕的時(shí)候就沒(méi)有侵蝕好 (這 可能是板子的質(zhì)量、侵蝕時(shí)刻的長(zhǎng)短、FeCL3溶液的配置等緣故)因此在用萬(wàn)用 表測(cè)量的時(shí)候真的是處處短路，而有的地址確實(shí)是處處斷路，為了保證的電路的 正確性，只有通過(guò)萬(wàn)用表一條條的線路檢查是不是導(dǎo)通，引腳問(wèn)是不是短路。因 此本次設(shè)計(jì)實(shí)物的走線用導(dǎo)線和焊錫補(bǔ)了很多， 同時(shí)為了幸免短路很多地址用小 刀刮了很多了。電源的正負(fù)、負(fù)極性有無(wú)接反，正、負(fù)極之間有無(wú)短路現(xiàn)象，電源線、 地線是不是接觸良好。關(guān)于電源正、負(fù)極問(wèn)題主若是在本次設(shè)計(jì)中的單電源供電 的導(dǎo)線插在功放電路的插座上，在此應(yīng)專門注意在測(cè)試極性的時(shí)候，應(yīng)注意紅、 黑表筆不要弄反。紅表筆

14、接正極，黑表筆接負(fù)極。該設(shè)計(jì)為了幸免次問(wèn)題在PCB制圖的時(shí)候?qū)⒌鼐€略微加寬。不但知足制圖制板的要求，而且使其極性區(qū)分明顯。二極管有電解電容極性有無(wú)接反，三極管、集成器件引腳有無(wú)接錯(cuò)，集 成電路的型號(hào)及安插方向?qū)Σ粚?duì)，引腳連接處有無(wú)接觸不良等。在安裝的時(shí)候咱 們嚴(yán)格依照測(cè)量晶體管的步驟和要求進(jìn)行，用萬(wàn)用表別離判定出二極管的陽(yáng)、陰 極；小功率三極管的類型、B極、C極、E極；大功率三極管的類型、B極、C極、 E極。并作了相應(yīng)的標(biāo)注。(2)通電調(diào)試通電測(cè)試包括測(cè)試和調(diào)整兩個(gè)方面，測(cè)試是對(duì)安裝后的電路板的參數(shù)及工作 狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量，對(duì)安裝好的電路按一下方式進(jìn)行測(cè)試：認(rèn)真檢查裝好的電路，確認(rèn)元件與導(dǎo)線連接無(wú)

15、誤后連通電源。在電路輸入端輸入5V電源，接上電路后看示波器是不是能正常顯示波形；假設(shè)沒(méi)有正常顯示波形，應(yīng)該檢查電路，找出故障緣故。六、性能測(cè)試與分析輸出的各波形的參數(shù)范圍有些許的誤差是因?yàn)樵诟髟膮?shù)選擇上有些 誤差三角波略微有點(diǎn)失真是因?yàn)榉e分電路中充放電的時(shí)刻不夠。七、結(jié)論與心得為期三個(gè)禮拜的課程設(shè)計(jì)已經(jīng)終止， 在這三禮拜的學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)、焊接進(jìn)程中 我感觸頗深。使我對(duì)抽象的理論有了具體的熟悉。 通過(guò)對(duì)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì) 我把握了經(jīng)常使用元件的識(shí)別和測(cè)試， 熟悉了經(jīng)常使用的儀器儀表，了解了電路 的連接、焊接方式，和如何提高電路的性能等等。通過(guò)對(duì)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)，我還深刻熟悉到了 “理論聯(lián)

16、系實(shí)際”的這句 話的重要性與真實(shí)性。而且通過(guò)對(duì)此課程的設(shè)計(jì)，我不但明白了以前不明白的理 論知識(shí)，而且也鞏固了以前明白的知識(shí)。最重要的是在實(shí)踐中明白得了書(shū)本上的 知識(shí)，明白了學(xué)以致用的真理。 也明白教師什么緣故要求咱們做好那個(gè)課程設(shè) 計(jì)的緣故。 他是為了教會(huì)咱們?nèi)绾芜\(yùn)用所學(xué)的知識(shí)去解決實(shí)際的問(wèn)題，提高咱 們的動(dòng)手能力。 在整個(gè)設(shè)計(jì)到電路的焊接和調(diào)試進(jìn)程中，我個(gè)人感覺(jué)調(diào)試部份 是最難的，因?yàn)槟憷碚撚?jì)算的值在實(shí)際當(dāng)中并非一定是最正確參數(shù)，咱們必需通過(guò)觀看成效來(lái)改變參數(shù)的數(shù)值以期達(dá)到最好。而參數(shù)的調(diào)試是一個(gè)體會(huì)的積存進(jìn)程，沒(méi)有體會(huì)是不可能在短時(shí)刻內(nèi)將其完成的， 而那個(gè)可能也是教師要求咱們加以提高的一個(gè)重要方面吧，第二，這次課程設(shè)計(jì)提高了我的團(tuán)隊(duì)合作水平，使咱們配合加倍默契，體會(huì)了在接好電路后測(cè)試出波 形的那種喜悅，體會(huì)到成功來(lái)自于汗水，體會(huì)到功效的來(lái)之不易。在實(shí)驗(yàn)進(jìn)程中，咱們碰到了很多的問(wèn)題。比如，波形失真，乃至不出波形如 此的問(wèn)題。在請(qǐng)教了許多同窗后才完成的。還有確實(shí)是實(shí)驗(yàn)中咱們應(yīng)該注意平安，專門是在特殊的地址或利用特殊工具時(shí)，如電烙鐵，電鉆，侵蝕劑時(shí)，必然要專門注意，不讓危險(xiǎn)事故發(fā)生。參考文獻(xiàn)1楊素行主編.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).高等教育出版社，2王洪艷主編.電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū).機(jī)械與電子工程學(xué)院，3機(jī)電院主編.電工電子實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書(shū).機(jī)械與電子工程學(xué)院，4蔡杏山主編.電子電