《電路CAD》

課程設計報告

學生姓名（學號）：孔*   09

班    級：電科1501

設計完成時間：1月13日

指導教師：張*

實驗要求

一、波形發生器的任務與要求

設計制作一臺能產生方波。三角波和正弦波的波形發生器。

二、.設計要求

1.輸出波形頻率范圍為 0.02hz~20khz，且連續可調

2. 正弦波幅值為正負 10v,失真度小于 2%。

3.方波幅值為 10v。

4.三角波峰值為 20v.

5.各種波形幅值均連續可調。

6.設計電路所需的直流電源。

三、提交設計報告內容

1.摘要

2.設計思路及元件選擇

3.三角波和正弦波電路的參數計算

4.原理圖設計

5.PCB 板設計

6.總結

設計報告

• 摘要
  

此次設計的波形發生器原理為：文氏橋振蕩（RC串-并聯正弦波振蕩器）產生正弦波輸出，主要采用RC串-并聯網絡作為選頻和反饋網絡，其振蕩頻率f=1/2ΠRC），改變RC的數值，可得到不同頻率的正弦波信號輸出。為了使輸出電壓穩定，采用穩幅措施。用集成運放構成電壓比較器，將正弦波信號變成方波信號輸出，用RC電路將方波變換成三角波輸出。

• 設計思路及元件選擇
  

2.1方案論證

振蕩波形:

正弦波：

方案一、由R、C振蕩電路產生，其中包括R、C串并聯電路和R、C移相電路兩種。

方案二、由L、C振蕩電路產生。

方案三、由集成運放構成的RC橋式振蕩電路產生。包括放大、反饋、選頻和穩幅等基本部分。輸出波形穩定性良好。

方波：

方案一、方波可由NE555構成多諧振蕩器來產生。

方案二、由運放構成的電壓比較器，在運放的輸出端引入限流電阻和兩個背靠背的穩壓管組成雙向限幅方波產生電路。

三角波：

方案一、由方波來產生：可以由NE555電路產生的方波或是集成運放產生的通過R、C積分來得到。

方案二、由同相輸入遲滯比較器和積分器產生

方案選擇：

通過對以上方案進行比較，我們選擇的方案是：正弦波是由集成運放構成的RC橋式振蕩電路產生。方波由NE555構成多諧振蕩器來產生。三角波由方波通過積分電路產生。

2.2 系統組成框圖：

（見附件）

振蕩信號

正弦波

由集成運放構成的RC橋式振蕩電路產生。兩部分組成，一為放大電路，另一部分為選頻網絡達到輸出各種波形工作頻率范圍0.02Hz-20KHz連續可調的目的。

將電阻與電容串聯、并聯，組成選頻網絡，連接在功率放大器的同相輸入端與輸出端之間，構成RC橋式振蕩電路。

為了輸出正弦波的穩定，增加的穩壓電路

方波

用施密特觸發器使正弦波信號通過變換得到方波，使用555電路設計設計施密特觸發器用來輸出方波。

三角波

由方波通過積分電路產生。選用積分網絡，對電壓比較器輸出的方波進行積分，最終輸出穩定的三角波。

2.5總體電路圖

• 三角波和正弦波電路的參數計算
  

• 正弦波
  

為了頻率連續可調，根據f=1/（2π*RC），使用可變電阻，通過改變電阻，使頻率在一定的范圍內連續可變。

時滿足穩定輸出，在稍微大于1的時候可以起振。

• 三角波
  

齊納二極管：

注：公式中R2應改為R12

R6連續可調，輸出頻率連續可調。

三角波的輸出由門限電壓決定

• 原理圖設計
  

• PCB板設計
  

• 總結
  

設計波形發生器有很多方案，例如：用正弦波振蕩器產生正弦波輸出，正弦波信號通過電路變換得到方波輸出（例如施密特觸發器）用RC電路將方波轉換為三角波輸出。或者利用多諧振蕩產生正弦波輸出，正弦波信號通過變換電路得到三角波輸出，用折現近似法將三角波變換成方波輸出。在這基礎上，考慮到方案簡單，電路簡單，我采用第一種方案。我又熟悉一遍電路原理正弦波振蕩器，施密特原理，積分電路。又對文氏橋電路進行理解，設計電路。起初的電路不能達到要求的幅值，通過多次的改變電阻和電容，正弦波已經達到了要求。在轉換為方波的過程我用到的是555計時器構成的施密特電路，效果很好但限制了幅度的改變，所以我增加了電路的輸入電壓，在采用分壓電路得到我想要的幅值。通過積分電路我得到的三角波，在電路中的電壓損耗，達不到要求，我增加了放大電路，還是通過改變電阻來改變頻率，這樣就可以達到要求。

總之，這次大作業的完成，使我認識到在實踐方面還有很多欠缺，還需多加努力。