课程设计(论文)题目简易正弦信号发生器设计学院名称电气工程学院指导教师职称班级学号学生姓名2016年 10 月 10 日南华大学课程设计（论文）任务书学院：电气工程学院题目：简易正弦信号发生器设计起止时间：2016年9月10日至2016年10月10日学生姓名：专业班级：指导教师：教研室主任：院长：2016 年10 月10 日工业出版社,2011, 6.[5] 陈尚松,雷加,郭庆.电子测量与仪器[M].北京：电子工业出版社，2005：108～1264．课程设计工作进度计划：序号起迄日期工作内容2016.9.10～2016.9.17 系统方案设计12016.9.18～2016.9.24 利用Multisim等软件进行仿真设计22016.9.25～2016.9.30 实物调试和测量，排除故障，分析实验结果32016.10.8～2016.10.10 整理设计报告4指导教师宁志刚日期：2016年9 月14日摘要：移相式正弦波发生器电路，其频率稳定度通过实际测试为0.002%。
该电路性价比高，用很便宜的几个元件在很宽的频段内，实现频率连续可调。
移相式正弦波发生器是由RC超前或滞后移相反馈网络和反向放大器组成，常用于产生低频正弦信号。
RC 与运放构成的反馈网络包含180°相移，与负反馈放大器正好在该频率上构成正反馈，满足振荡的相位平衡条件，同时使放大器闭环增益大于1，即满足振荡的振幅平衡条件，就能在输出端得到正弦波振荡信号。
关键词：移相式正弦波发生器；频率可调；正反馈Abstract:Phase-shifted sine wave generator circuit, the frequency stability through the actual test of 0.002%. The circuit cost-effective, very cheap with a few components in a very wide frequency band, to achieve continuous adjustable frequency. Phase-shifted sine wave generator is composed of RC lead or lag phase-shifted feedback network and reverse amplifier, commonly used to generate low-frequency sinusoidal signal. The feedback network composed of RC and op amp consists of 180 °phase shift, and the negative feedback amplifier forms the positive feedback exactly at the frequency, which satisfies the phase balance condition of oscillation, and makes the amplifier closed-loop gain greater than 1, which satisfies the oscillation amplitude balance condition. A sine wave oscillation signal can be obtained at the output terminal.Key words: Phase - shifted sine wave generator; Frequency adjustable; Positive feedback目录任务书 (I)中文摘要 (IV)英文摘要 (V)1. 绪论 (1)2. MULTISIM软件介绍 (1)3. 设计要求 (2)3.1设计要求 (2)3.2技术指标 (2)4. 方案设计与论证 (2)4.1设计思想 (2)4.2总体方案 (3)5. 设计原理及电路图 (3)5.1设计原理 (3)5.2仿真电路图 (5)6. 软件仿真与硬件调试 (5)6.1软件仿真 (5)6.2硬件调试 (7)7. 收获与体会 (8)8. 参考文献 (9)9. 附录：实物图 (10)1 绪论正弦信号源在实验室和电子工程设计中有着十分重要的作用，正弦信号主要用于测量电路和系统的频率特性、非线性失真、增益及灵敏度等。
按频率覆盖范围分为低频信号发生器、高频信号发生器和微波信号发生器;按输出电平可调节范围和稳定度分为简易信号发生器(即信号源)、标准信号发生器(输出功率能准确地衰减到-100分贝毫瓦以下)和功率信号发生器(输出功率达数十毫瓦以上);按频率改变的方式分为调谐式信号发生器、扫频式信号发生器、程控式信号发生器和频率合成式信号发生器等。
正弦信号是一种频率成分最为单一的常见信号源，任何复杂信号(例如声音信号)都可以通过傅里叶变换分解为许多频率不同、幅度不等的正弦信号的叠加，它的应用领域很广范。
正弦信号发生器广泛地应用在电子技术试验、自动控制系统和通信、仪器仪表、控制等领域的信号处理系统中及其他机械、电声、水声及生物等科研领域。
2 Multisim软件介绍Multisim软件是一个专门用于电子线路仿真与设计的EDA工具软件。
作为Windows下运行的个人桌面电子设计工具，Multisim是一个完整的集成化设计环境。
Multisim计算机仿真与虚拟仪器技术可以很好地解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一问题。
学生可以很方便地把刚刚学到的理论知识用计算机仿真真实的再现出来，并且可以用虚拟仪器技术创造出真正属于自己的仪表。
Multisim软件特点：(1)直观的图形界面(2)丰富的元器件库(3)丰富的测试仪器(4)完备的分析手段(5)强大的仿真能力Multisim整个操作界面就像一个电子实验工作台，绘制电路所需的元器件和仿真所需的测试仪器均可直接拖放到屏幕上，轻点鼠标可用导线将它们连接起来，软件仪器的控制面板和操作方式都与实物相似，测量数据、波形和特性曲线如同在真实仪器上看到的一样。
Multisim既可对模拟电路或数字电路分别进行仿真，也可进行数模混合仿真，尤其是新增了射频(RF) 电路的仿真功能。
仿真失败时会显示出错信息、提示可能出错的原因，仿真结果可随时储存和打印。
3 设计要求3.1 设计要求（1）采用分立元件或者集成元件模块完成简易正弦信号发生器原理图设计（2）完成原理图仿真(可选用Multisim)（3）完成实物制作3.2 技术指标输入直流电压：E=±15V输出正弦波最大峰-峰值：Vpp=14V～20V输出正弦波频率：0.7Hz～7kHz连续可调输出正弦波峰-峰值可调4 方案设计与论证4.1 设计思想放大电路反馈网络选频网络稳幅电路正弦波图4.1 正弦波发生器设计框图图4.2 正弦波振荡电路示意图4.2 总体方案方案一：RC移相式振荡器产生正弦波，它具有电路简单，经济方便等优点。
在加入电位器的情况下能够实现频率连续可调，输出幅值可调，且稳定性较高。
其振荡频率是=1/2π6RC。
方案二：RC串并联文氏桥振荡电路产生正弦波，它的电路振荡频率为=1/2πRC；起振条件是||3；电路特点：能连续改变振荡频率，便于加负反馈稳幅，振荡波西米稳定不失真。
方案三：双T选频网络振荡电路，电路的振荡频率=1/5RC,起振条件是R/2，|A|3;电路特点是：频率特性好，调频比较困难，适于产生单一频率的振荡。
5 设计原理及电路图5.1 设计原理产生正弦波自激振荡的平衡条件：实质上，只要电路中的反馈是正反馈，相位平衡条件就一定满足，这是由电路结构决定的，而幅度平衡条件则是由电路参数决定的，当环路增益AF=1时，电路产生等幅振荡；AF1时，产生减幅振荡；AF1时，电路产生增幅振荡。
选频特性：在振荡电路中，当放大电路或正反馈网络具有选频特性时，电路才能输出所需频率的正弦信号。
即在电路的选频特性作用下，只有频率为的正弦信号才能满足振荡条件。
稳幅措施：如果振荡电路满足起振条件，在接通直流电源后，它的输出信号将随时间的推移逐渐增大。
当输出信号幅值达到一定程度后，放大环节的非线性器件接近甚至进入饱和或截止区，这时放大电路的增益A将会逐渐下降，直到满足平衡条件AF=1，输出辛哈将不会再增大，从而形成等幅振荡。
这就是放大电路中的非线性器件稳幅的原理。
由于放大电路进入非线性区后，信号幅度才能稳定，所以输出信号必然会产生非线性失真（削波）。
为了改善输出信号的非线性失真，常常在放大电路中设置非线性负反馈网络（如，半导体二极管等），使放大电路未进入非线性区时，电路满足幅度平衡条件（AF = 1），维持等幅振荡输出。
这是一种比较好的稳幅措施。
图5.1 稳幅非线性负反馈网络正弦波信号发生器的分析方法：（1）检查电路的组成，检查电路是否同时具备放大、反馈、选频和稳幅环节。
（2）分析放大电路是否能正常工作对分立元件电路，首先估计放大电路静态工作点是否合适，其次分析交流通路是否能正常传递信号，对集成运放检查输入端是否有直流通路。
（3）分析电路自激振荡的条件是，首先判断相位条件，其次是判断幅度条件。
相位条件的判别就是判别电路中的反馈是否是正反馈。
具体方法是从振荡电路的输出寻找反馈网络，在反馈网络的输出与基本放大电路的输入端处断开反馈环，在断开处给放大电路施加一假想的信号，用瞬时法判别反馈极性。
若反馈为正反馈，电路满足相位条件，有可能产生振荡，否则不会产生振荡。
幅度条件的判别是计算环路增益AF的大小。
若AF1不能振荡；AF=1能产生等幅振荡；AF1产生增幅振荡（起振条件）。
估算振荡频率：振动器的大小取决于选频网络的参数。
在放大电路中，为了改善电路性能，通常引入负反馈（中频区）。
当电路附加相移（高频区或低频区）改变了反馈信号的极性时，电路中的负反馈就会变成正反馈。
此时，若反馈环路增益满足一定条件，电路就会产生自激振荡。
这是有害的，应当消除。
在振荡电路中，人为地引入正反馈，并使反馈环路增益满足一定的条件，那么，电路在没有外部激励的情况下会产生输出信号，即产生自激振荡。
无论在放大电路还是在振荡电路中，自激振荡的本质是相同的。
即振荡时电路中的反馈一定是正反馈，并且反馈环路增益必须满足一定的条件。
5.2 仿真电路图图5.2 正弦波发生器电路图正弦波信号发生器一般由放大电路、正反馈电路、选频网络和稳幅环节组成。
其中选频网络既可以包含在放大电路内，也可以包含在正反馈网络中。
稳幅环节一般由放大电路电路中的非线性元件或增加非线性负反馈网络实现。