《《模電函數(shù)發(fā)生器》課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告(共36頁(yè)).doc》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《模電函數(shù)發(fā)生器》課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告(共36頁(yè)).doc（36頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)趨R文網(wǎng)上搜索。

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上東華理工大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院本科生課程設(shè)計(jì)題目:函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計(jì)課程:模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)專(zhuān)業(yè):電子科學(xué)技術(shù)班級(jí):學(xué)號(hào):姓名:指導(dǎo)教師:完成日期:第一部分任務(wù)及指導(dǎo)書(shū)(含課程設(shè)計(jì)計(jì)劃安排模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)指導(dǎo)書(shū)課題:函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計(jì)一個(gè)電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制作過(guò)程所涉及的知識(shí)面很廣;加上電子技術(shù)的發(fā)展異常迅速,新的電子器件的功能在不斷提升,新的設(shè)計(jì)方法不斷發(fā)展,新的工藝手段層出不窮,它們對(duì)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制作方法提出了新的挑戰(zhàn)。但對(duì)于初次涉足電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制作來(lái)說(shuō),了解并實(shí)踐一下電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制作的基本過(guò)程是很有必要的。由于所涉及的知識(shí)面很廣,相應(yīng)的具體內(nèi)容請(qǐng)參考本文

2、中提示的模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)、電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)等書(shū)的有關(guān)章節(jié)。函數(shù)發(fā)生器的簡(jiǎn)介函數(shù)發(fā)生器一般是指能自動(dòng)產(chǎn)生正弦波、三角波、方波及鋸齒波、階梯波等電壓波形的電路或儀器。根據(jù)用途不同,有產(chǎn)生三種或多種波形的函數(shù)發(fā)生器,使用的器件可以是分立器件 (如低頻信號(hào)函數(shù)發(fā)生器S101全部采用晶體管,也可以采用集成電路(如單片函數(shù)發(fā)生器模塊8038。為進(jìn)一步掌握電路的基本理論及實(shí)驗(yàn)調(diào)試技術(shù),本課題采用由集成運(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。產(chǎn)生正弦波、方波、三角波的方案有多種,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,再由積分電路將方波變成三角波;也

3、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?。本課題采用先產(chǎn)生方波三角波,再將三角波變換成正弦波的電路設(shè)計(jì)方法,一、函數(shù)發(fā)生器的工作原理本課題中函數(shù)發(fā)生器電路組成框圖如下所示:由比較器和積分器組成方波三角波產(chǎn)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來(lái)完成。差分放大器具有工作點(diǎn)穩(wěn)定,輸入阻抗高,抗干擾能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。特別是作為直流放大器時(shí),可以有效地抑制零點(diǎn)漂移,因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波。波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性曲線的非線性。圖1-1 函數(shù)發(fā)生器電路組成框圖二、設(shè)計(jì)目的1.掌握電子系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)方法。2.

4、掌握模擬IC器件的應(yīng)用。3.培養(yǎng)綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)來(lái)指導(dǎo)實(shí)踐的能力。三、設(shè)計(jì)要求及技術(shù)指標(biāo)1.設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)試函數(shù)發(fā)生器2.輸出波形:正弦波、方波、三角波;3.頻率范圍:在10-10000Hz范圍內(nèi)可調(diào);4.輸出電壓:方波UP-P 24V,三角波UP-P=8V,正弦波UP-P>1V;四、設(shè)計(jì)所用儀器及器件1.直流穩(wěn)壓電源2.雙蹤示波器3.萬(wàn)用表4.運(yùn)放7415.電阻、電容若干6.三極管7.面包板 五、日程安排1.布置任務(wù)、查閱資料,方案設(shè)計(jì)。(一天根據(jù)設(shè)計(jì)要求,查閱參考資料,進(jìn)行方案設(shè)計(jì)及可行性論證,確定設(shè)計(jì)方案,畫(huà)出詳細(xì)的原理圖。2.上機(jī)在EDB(或EDA對(duì)設(shè)計(jì)電路進(jìn)行模擬仿真調(diào)試、畫(huà)電

5、路原理接線圖。(半天要求在虛擬儀器上觀測(cè)到正確的波形并達(dá)到規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)。3.電路的裝配及調(diào)試。(兩天半在面包板上對(duì)電路進(jìn)行裝配調(diào)試,使其全面達(dá)到規(guī)定的技術(shù)指標(biāo),最終通過(guò)驗(yàn)收。4.總結(jié)報(bào)告。(一天六、課程設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容:總結(jié)設(shè)計(jì)過(guò)程,寫(xiě)出設(shè)計(jì)報(bào)告,設(shè)計(jì)報(bào)告具體內(nèi)容要求如下:1.課程設(shè)計(jì)的目和設(shè)計(jì)的任務(wù)2.課程設(shè)計(jì)的要求及技術(shù)指標(biāo)3.總方案的確定并畫(huà)出原理框圖。4.各組成單元電路設(shè)計(jì),及電路的原理、工作特性(結(jié)合設(shè)計(jì)圖寫(xiě)5.總原理圖,工作原理、工作特性(結(jié)合框圖及電路圖講解。6.電路安裝、調(diào)試步驟及方法,調(diào)試中遇到的問(wèn)題,及分析解決方法。7.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析,改進(jìn)意見(jiàn)及收獲。8.體會(huì)。七、電子電路設(shè)計(jì)

6、的一般方法:1.仔細(xì)分析產(chǎn)品的功能要求,利用互連網(wǎng)、圖書(shū)、雜志查閱資料,從中提取相關(guān)和最有價(jià)值的信息、方法。(1設(shè)計(jì)總體方案。(2設(shè)計(jì)單元電路、選擇元器件、根據(jù)需要調(diào)整總體方案。(3計(jì)算電路(元件參數(shù)。(4繪制總體電路初稿。(5上機(jī)在EDB(或EDA電路實(shí)驗(yàn)仿真。(6繪制總體電路。2.明確電路圖設(shè)計(jì)的基本要求進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。并上機(jī)在EDB(或EDA上進(jìn)行電路實(shí)驗(yàn)仿真,電路圖設(shè)計(jì)已有不少的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件,利用這些軟件可顯著減輕了人工繪圖的壓力,電路實(shí)驗(yàn)仿真大大減少人工重復(fù)勞動(dòng),并可幫助工程技術(shù)人員調(diào)整電路的整體布局,減少電路不同部分的相互干擾等等。3.掌握常用元器件的識(shí)別和測(cè)試。電子元器件種類(lèi)

7、繁多,并且不斷有新的功能、性能更好的元器件出現(xiàn)。需要通過(guò)互連網(wǎng)、圖書(shū)、雜志查閱它們的識(shí)別和測(cè)試方法。對(duì)于常用元器件,不少手冊(cè)有所介紹。4、熟悉常用儀表,了解電路調(diào)試的基本方法。通過(guò)排除電路故障,提高電路性能的過(guò)程,鞏固理論知識(shí),提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力。5、獨(dú)立書(shū)寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告。第二部分課程設(shè)計(jì)報(bào)告目錄1設(shè)計(jì)的目的及任務(wù) (11.1 課程設(shè)計(jì)的目的 (11.2 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求 (11.3 課程設(shè)計(jì)的技術(shù)指標(biāo) (12 電路設(shè)計(jì)總方案及原理框圖 (22.1 電路設(shè)計(jì)原理框圖 (22.2 電路設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì) (23 各部分電路設(shè)計(jì) (33.1 方波發(fā)生電路的工作原理 (33.2 方波-三角波轉(zhuǎn)換電

8、路的工作原理 (33.3 三角波-正弦波轉(zhuǎn)換電路的工作原理 (63.3電路的參數(shù)選擇及計(jì)算 (83.5 總電路圖 (84 電路仿真 (104.1 方波-三角波發(fā)生電路的仿真 (104.2 三角波-正弦波轉(zhuǎn)換電路的仿真 (125 電路的安裝與調(diào)試 (155.1 方波-三角波發(fā)生電路的安裝與調(diào)試 (155.2 三角波-正弦波轉(zhuǎn)換電路的安裝與調(diào)試 (155.3 總電路的安裝與調(diào)試 (155.4 電路安裝與調(diào)試中遇到的問(wèn)題及分析解決方法 (166電路的實(shí)驗(yàn)結(jié)果 (176.1 方波-三角波發(fā)生電路的實(shí)驗(yàn)結(jié)果 (176.2 三角波-正弦波轉(zhuǎn)換電路的實(shí)驗(yàn)結(jié)果 (176.3 實(shí)測(cè)電路波形、誤差分析及改進(jìn)方法

9、(187 收獲與體會(huì) (198 儀器儀表明細(xì)清單 (20參考文獻(xiàn) (21一.設(shè)計(jì)的目的及任務(wù)(一課程設(shè)計(jì)的目的1.掌握電子系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)方法。2.掌握模擬IC器件的應(yīng)用。3.培養(yǎng)綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)來(lái)指導(dǎo)實(shí)踐的能力。(二課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求1.仔細(xì)分析產(chǎn)品的功能要求,利用互連網(wǎng)、圖書(shū)、雜志查閱資料,從中提取相關(guān)和最有價(jià)值的信息、方法。(1設(shè)計(jì)總體方案。(2設(shè)計(jì)單元電路、選擇元器件、根據(jù)需要調(diào)整總體方案。(3計(jì)算電路(元件參數(shù)。(4繪制總體電路初稿。(5上機(jī)在EDB(或EDA電路實(shí)驗(yàn)仿真。(6繪制總體電路。2.明確電路圖設(shè)計(jì)的基本要求進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。并上機(jī)在EDB(或EDA上進(jìn)行電路實(shí)驗(yàn)仿真,電路圖設(shè)

10、計(jì)已有不少的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件,利用這些軟件可顯著減輕了人工繪圖的壓力,電路實(shí)驗(yàn)仿真大大減少人工重復(fù)勞動(dòng),并可幫助工程技術(shù)人員調(diào)整電路的整體布局,減少電路不同部分的相互干擾等等。3.掌握常用元器件的識(shí)別和測(cè)試。電子元器件種類(lèi)繁多,并且不斷有新的功能、性能更好的元器件出現(xiàn)。需要通過(guò)互連網(wǎng)、圖書(shū)、雜志查閱它們的識(shí)別和測(cè)試方法。對(duì)于常用元器件,不少手冊(cè)有所介紹。4.熟悉常用儀表,了解電路調(diào)試的基本方法。通過(guò)排除電路故障,提高電路性能的過(guò)程,鞏固理論知識(shí),提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力。5.獨(dú)立書(shū)寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告。(三課程設(shè)計(jì)的技術(shù)指標(biāo)1.設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)試函數(shù)發(fā)生器;2.輸出波形:正弦波、方波、三角波;3.頻率

11、范圍:在10-10000Hz范圍內(nèi)可調(diào);4.輸出電壓:方波U P-P24V,三角波U P-P=8V,正弦波U P-P>1V;二.電路設(shè)計(jì)總方案及原理框圖(一電路設(shè)計(jì)原理框圖函數(shù)發(fā)生器一般是指能自動(dòng)產(chǎn)生正弦波、方波、三角波的電壓波形的電路或者儀器。電路形式可以采用由運(yùn)放及分離元件構(gòu)成;也可以采用單片集成函數(shù)發(fā)生器。根據(jù)用途不同,有產(chǎn)生三種或多種波形的函數(shù)發(fā)生器。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?，F(xiàn)在我們通過(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

12、保證經(jīng)濟(jì)、方便、優(yōu)化的設(shè)計(jì)策略。按照設(shè)計(jì)的方案選擇具體的原件,焊接出具體的實(shí)物圖,并在實(shí)驗(yàn)室對(duì)焊接好的實(shí)物圖進(jìn)行調(diào)試,觀察效果并與最初的設(shè)計(jì)要求的性能指標(biāo)作對(duì)比。最后分析出現(xiàn)誤差的原因以及影響因素。 圖2-1 函數(shù)發(fā)生器電路組成框圖(二電路設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)由比較器和積分器組成方波三角波產(chǎn)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來(lái)完成。差分放大器具有工作點(diǎn)穩(wěn)定,輸入阻抗高,抗干擾能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。特別是作為直流放大器時(shí),可以有效地抑制零點(diǎn)漂移,因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波。波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性曲線的非線性。能實(shí)現(xiàn)頻率可調(diào)的指標(biāo)要求,

13、且能實(shí)現(xiàn)一定范圍內(nèi)的幅度調(diào)節(jié)。但積分電路的時(shí)間參數(shù)選擇需保證電路不出現(xiàn)積分飽和失真。三.各部分電路設(shè)計(jì)(一方波發(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),又作為反饋網(wǎng)絡(luò),通過(guò)RC充、放電實(shí)現(xiàn)輸出狀態(tài)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。設(shè)某一時(shí)刻輸出電壓Uo=+Uz,則同相輸入端電位Up=+UT。Uo通過(guò)R3對(duì)電容C正向充電,如圖中實(shí)線箭頭所示。反相輸入端電位n隨時(shí)間t的增長(zhǎng)而逐漸增高,當(dāng)t趨于無(wú)窮時(shí),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(shí)Up從+Ut躍變?yōu)?Ut。隨后,Uo 又通過(guò)R3對(duì)電容C反向充電,如圖中虛線箭頭所示。Un隨時(shí)

14、間逐漸增長(zhǎng)而減低,當(dāng)t 趨于無(wú)窮大時(shí),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(kāi)始正相充電。上述過(guò)程周而復(fù)始,電路產(chǎn)生了自激振蕩。 圖3-1 方波發(fā)生電路U-=UcU+= (R3/ (R3+R4+Rp2 (+UzUt = (R3/ (R3+R4+Rp2 (+UzUc (t =Uc (oo + Uc (0-Uc (oo e -t/Ut+=Uz+ Ut_-UzT=2/ln (1+2R3/(R4+Rp2(二方波-三角波轉(zhuǎn)換電路的工作原理 3-2 方波- 圖3-3 比較器的電壓傳輸特性圖3-4 方波-三角波變換工作原理如下:若a點(diǎn)斷

15、開(kāi),運(yùn)算發(fā)大器A1與R1、R2及R3、RP1組成電壓比較器,C1為加速電容,可加速比較器的翻轉(zhuǎn)。運(yùn)放的反相端接基準(zhǔn)電壓,即U-=0,同相輸入端接輸入電壓Uia, R1稱為平衡電阻。比較器的輸出Uo1的高電平等于正電源電壓+Vcc,低電平等于負(fù)電源電壓-Vee(|+Vcc|=|-Vee|, 當(dāng)比較器的U+=U-=0時(shí),比較器翻轉(zhuǎn),輸出Uo1從高電平跳到低電平-Vee,或者從低電平Vee跳到高電平Vcc。設(shè)Uo1=+Vcc,則(0CC ia R RP R U V U R R RP R R RP +=+=+ 將上式整理,得比較器翻轉(zhuǎn)的下門(mén)限單位Uia-為 (CC CC ia R R U V V R RP R RP -=+=+ 若Uo1=-Vee,則比較器翻轉(zhuǎn)的上門(mén)限電位Uia+為 (EE CC ia R R U V V R RP R RP +-=-=+ 比較器的門(mén)限寬度2312H CC ia ia R U U