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標題: 純電路函數信號發生器設計報告(正弦波,方波,三角波)Word,ppt文檔 [打印本頁]

作者: zxy51 時間: 2017-6-20 17:22
標題: 純電路函數信號發生器設計報告(正弦波,方波,三角波)Word,ppt文檔
4.4實物圖

圖22 函數發生信號器實物圖

一、設計任務及要求：

設計任務：

設計方波-三角波-正弦波函數信號發生器。

要求：

1 輸出波形：方波，三角波和正弦波；

2 頻率值：f=5Hz~200Hz；

3 輸出電壓：方波Up-p＜24V,三角波Up-p=5V，正弦波Up-p＜1V。

指導教師簽名：

函數信號發生器的設計

1設計目的

a 掌握電子系統的一般設計方法；

b 掌握模擬IC器件的應用；

c 培養綜合應用所學知識來指導實踐的能力；

d 掌握所用元器件的識別和測試；

e 熟悉常用儀表，了解電路調試的基本方法。

2設計思路

a 設計方波電路；

b 設計三角波電路；

c 設計正弦波電路；

d 將三個波形電路連接在一起。

3設計方案

3.1 方案論證

方案一：采用ICL8038集成函數信號發生器芯片外加電阻，電容元件，構成波形發生電路，ICL8038集成函數信號發生器芯片是一種多用途的波形發生器芯片，它可以用來產生正弦波，方波，三角波和鋸齒波。它的振蕩頻率可以通過外加的直流電壓進行調節，是一種壓控集成函數信號發生器。雖然ICL8038集成函數信號發生器的功能強大，但是它的價格昂貴，而且市面上也較難買到，如果用ICL8038芯片來制作簡易波形發生器系統，則會大大增加系統的制作成本。

方案二：采用LM324集成運放芯片，外加電阻，電容等元器件調整，濾波，構成簡易波形發生器。LM324是一種集成運放放大器芯片，它的內部有四個獨立的放大器。根據所學知識，運算放大器可以構成同相滯回比較器，積分器和二階有源低通濾波器電路。可以分別產生方波，三角波和正弦波。該電路具有重量輕體積小，效率高，輸出穩定等特點。而且LM324集成運放芯片價格低廉，容易買到，降低了制作成本。

（圖片詳見附件）

圖1 函數發生器的方案圖

本設計意在用LM324放大器設計一個產生方波-三角波-正弦波的函數發生器，即直流電源通過一個同相滯回比較電路轉換為方波，方波通過一個積分電路轉換為三角波，最后經濾波電路（RC振蕩電路）轉換為正弦波。差分放大器具有工作點穩定，輸入阻抗高，抗干擾能力較強等優點。特別是作為直流放大器時，可以有效地抑制零點漂移，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[1]。

綜上所述，采用方案二。

3.2 原理圖

3.2.1 總原理圖

圖2 函數信號發生器的總原理圖

3.2.2 分電路圖及其原理

圖3電路由反相輸入的滯回比較器和RC電路組成。RC回路既作為延遲環節，又作為反饋網絡，通過RC充、放電實現輸出狀態的自動轉換。設某一時刻輸出電壓Uo=+Uz,則同相輸入端電位Up=+UT。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躍變為-Uz,與此同時Up從+Ut躍變為-Ut。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躍變為+Uz，Up從-Ut躍變為+Ut，電容又開始正相充電。上述過程周而復始，電路產生了自激振蕩首先；圖4采用低通濾波的方法調節電位器將三角波變換為正弦波。至此一個波形的轉換電路基本設計完成。達到了波形轉換的目的[2]。

3.3用Multisim10電路仿真

圖5原理圖仿真

圖6矩形波圖7三角波圖8 正弦波

3.4 PCB制圖

圖9 PCB布線圖

4 電路的安裝與調試分析

4.1 安裝電路

a 將主要芯片LM324放在電路板的中央；

b 將各個元器件按照合理布局放入適當位置；

c 依據電路圖，焊錫，連線。

4.2 檢查電路

通電前：電路安裝完畢，首先直觀檢查電路各部分接線是否正確，檢查電源、地線、信號線、元器件引腳之間有無短路，器件有無接錯。

通電：接入電路所要求的電源電壓，觀察電路中各部分器件有無異常現象。如果出現異常現象，則應立即關斷電源，待排除故障后方可重新通電。

4.3 調試電路

接入正負12V電源后，用示波器先接第一個輸出端，通過調節R2和R3電位器，使方波達到指標要求。方波穩定后，可再接第二個輸出端，出現三角波；再接入第三個輸出端，產生正弦波，通過調節R9使正弦波達到指標要求。

LM324的管腳圖：

圖10 管腳1 OUTPUT矩形波圖11 管教2 GND

圖12 管腳3 + INPUT 圖13 管腳4 VCC﹢12V

圖14管腳5 +INPUT 圖15 管腳6 -INPUT

圖16管腳7 OUTPUT正弦波圖17 管腳8 OUTPUT三角波

圖18管腳9 –INPUT 圖19管腳10 +INPUT

圖20 管腳11 VEE -12V

4.3 實驗結果

實驗結果:在示波器上依次接入三個輸出端，則依次出現方波，三角波，正弦波。

方波三角波正弦波

圖21輸出波形

如圖22為函數信號發生器的實物圖。右邊的三個端子從上至下為電源負極，地線和電源正極；左邊三個端子由下至上依次為方波輸出，中間為三角波輸出，上面為正弦波輸出。在檢測電路板時，右邊三個端子接好電源正負極和地，左邊輸出依次接在函數發生器上，觀察波形。

5 設計體會與建議

5.1 設計體會

經過本次設計，讓我們對LM324的工作原理有了較深的理解，掌握了LM324的引腳功能、內部構造及其工作原理。利用LM324制作出來的函數發生器具有線路簡單，頻率和幅度便于調節。它可輸出正弦波、方波、三角波以及鋸齒波等，輸出波形穩定清晰，信號質量好，失真度小。系統輸出頻率范圍較寬且經濟實用。

此外，在做實驗前，我們必須掌握一些必備的常識，比如，三極管引腳的判定以及電阻值的判定。我們也必須用科學的態度對待我們在實驗中所遇到的問題，不能夠自以為是，要用科學的房法來分析解決問題。應該以作為一個工程人員應用的素質去面對，發現問題，解決問題。在實驗時應保持冷靜，測試有條理。遵循物質客觀規律，不隨便改寫實驗數據。自己平時要多動手、多動腦，這樣當問題來臨時你就不會反應慢。該多畫就多畫些，比如，那些PCB板的制作就應該多畫些，以便能增加自己對該軟件的熟練度，等下次用起來時能夠稱心如意，這樣就不會浪費時間。再如，在焊接導線時，應區別不同類型的導線用不同類型的焊接方法及焊接的先與后順序。還要注意試驗安全，不要輕易地嘗試不安全接法。在做設計時必須講求產品的實用性、美觀性以及經濟性等[3]。

5.2 建議

函數信號發生器的電路板布局應更合理些，使得焊接時可以更加方便；再者，儀器的選用，在仿真時就應多多嘗試不同的元器件所給出的不同效果，以達到電路本身的要求。

參考文獻

[1] 彭介華.電子技術設計指導[M]，北京：高等教育出版社，2008.12

[2] 童詩白華成英主編模擬電子技術基礎（第四版）[M]，北京：高等教育出版社，2001 428-430，440-442 ，334-335。

[3] vyooliwei.函數發生器的應用

附錄表1設計元件領用清單

元件類別	型號	標稱值	個數	備注
萬用板			1
運放741	LM324AD		1	底座14管腳
電阻		5.1KΩ	1
電阻		12 KΩ	4
電阻		39 KΩ	1
電位器		100 KΩ	2
電位器		50 KΩ	1
電容		0.56uF	3
穩壓二極管	1N47233A		2
LED	RED		1

(ppt文檔和word文檔下載)：

新建文件夾.rar (711.5 KB, 下載次數: 204)

作者: KITE89757 時間: 2017-7-7 20:25
純硬件電路嗎，最后焊接出來的顯示還可以嗎

作者: 紫山 時間: 2018-6-26 21:26
謝謝樓主，不過要說的是還是要熟練布線，我做了三次才完整輸出波形

作者: hey12345678 時間: 2019-4-13 11:36
很好，

作者: tieq1952 時間: 2019-6-6 07:50
謝謝分享！！！

作者: 天上跑著玩 時間: 2019-6-12 11:24
謝謝樓主，你好厲害

作者: sadasfsa 時間: 2019-7-2 19:24

謝謝分享！！！

作者: cuiguiyang12345 時間: 2019-8-7 09:53
挺好的，給力

作者: tieq1952 時間: 2019-8-8 07:11
謝謝分享!!!

作者: wcs1668 時間: 2019-8-25 10:08
謝謝分享!!!

作者: wcs1668 時間: 2019-8-25 10:27
模擬電路必須要很強大動手能力

作者: 雷神無敵 時間: 2019-11-17 13:40
問一下，兩個穩壓二極管什么作用？

作者: Mrweekend 時間: 2019-11-18 10:56
不錯。

作者: @123@123@ 時間: 2019-11-20 14:19
資源不錯，確實值得參考

作者: mkkop 時間: 2019-11-29 07:43
三角波彎曲厲害，如果用來做混頻的話誤差會很大，有沒有辦法修正一下三角波的彎曲情況？？？

作者: 51hei2004304 時間: 2020-5-27 12:48
謝謝分享！！！

作者: Neo_飛 時間: 2021-12-6 16:32
仿真的時候方波怎么有點失真...

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