课程设计任务书目录一、摘要 (2)二、设计原理 (3)2.1 简易信号发生器的基本原理 (3)2.2 数字频率计的基本原理 (5)三、方案设计 (9)四、电路仿真 (10)4.1 简易信号发生器电路仿真 (10)4.2 数字频率计 (15)五、电路焊接与调试 (17)六、心得体会 (20)附录一：参考文献 (22)附录二：元器件表 (23)附录三：原理图 (28)摘要电子技术综合课程设计是通过做函数发生器和频率计数器，来提高学生对学过的数电、模电课程以及信号处理等课程的实践能力。

函数信号发生器是一种能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路。

函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。

通过对函数波形发生器的原理以及构成分析，可设计一个能变换出三角波、正弦波、方波的函数波形发生器。

数字频率计属于时序电路，它主要由具有记忆功能的触发器构成。

在计算机及各种数字仪表中，都得到了广泛的应用。

关键字：函数发生器、频率计数器、数电、模电二、设计原理2.1简易信号发生器运用集成运算放大器为主要器件，设计一个正弦波、三角波和方波产生电路，具有输出幅度调节、直流偏置调节和频率调节的功能；实现此功能的原理框图如图3-1所示。

信号发生器原理框图1.正弦波振荡电路由RC桥式正弦波振荡电路产生正弦波,正弦波的频率可通过R和C 来调节。

要求设计的电路频率为四个两成，可通过改变电容值来进行量程的切换，但所选择的最大电容不应超过几个微法。

RC桥式振荡电路为了实现频率的微调功能，可将R选择为符合要求的电位器。

当量程确定之后，通过调节电位器便可实现频率的微调。

为了保护电路，电位器通常要和一个小电阻串联。

为了使RC桥式正弦波振荡电路产生对称的正弦波，应选用双电源供电的运算放大器。

2.调偏电路通常RC桥式正弦波振荡电路产生的正弦波的偏移不会很大，但是经过逐级放大、器件本身的离散型以及高频时电容充放电的影响，输出的三角波会产生严重偏移，所以需要在电路中设置直流偏置电路，来调节偏移。

偏执电路可由运算放大器组成的加法运算电路来实现，即实现正弦波和可调直流电压的叠加。

这样不仅可以调节正弦波直流偏置，还可以调节后面电路产生的方波以及三角波的偏执。

为了避免调偏电路产生的正弦波产生失真，通常调偏电路的放大倍数应小于1。

3.方波发生器方波发生器可由运算放大器组成的过零比较器来实现。

4.三角波发生器有运算放大器组成的积分电路可实现方波到三角波的转换。

方波、三角波的频率与正弦波相同，均由RC正弦波振荡电路来调节。

在积分电路中，积分时间常数与信号的频率应匹配，否则会导致输出三角波失真。

信号的频率分为四个量程，因此积分电路中也应对应四个电容值，通过调节电容获得较好的三角波。

如图3-2（a）所示，积分时间常数过小，电容充放电速度过快，很快进入运放饱和区，产生失真。

如图3-2（b）所示，如果积分时间常数过大，电容的充放电会过慢，则输出的三角波的电压数值就会过小。

图3-2（a）积分时间常数过小图3-2（b）积分时间常数过大二、简易频率计数字频率计的基本原理频率是单位时间（1S）内信号发生周期变化的次数。

如果能再给定的1S时间内对信号波形计数，并将计数结果显示出来，就能读取被测信号的频率。

数字频率计首先必须获得相对稳定与准确的时基信号，同时将被测信号转换成幅度与波形均能被数字电路识别的脉冲信号，然后通过计数器计算这一段时间间隔内的脉冲个数，将其换算后显示出来。

数字频率计的框图如图3-3所示。

图3-3频率计原理框图放大整形电路数字频率计由放大整形电路、脉冲计数器、数据锁存电路、译码驱动、LED显示电路、时钟电路和产生清零脉冲的单稳态电路组成。

由二极管及电阻组成的幅度扩展电路和555构成的施密特触发电路构成整形电路如图D1 10BQ015R71kR510kR610kC611uFD210BQ015R4DC7Q3GND1VCC8TR2TH6CV5U14555C510.01uFU14(VCC)D1(K)放大整形电路二极管D1，D2及电阻R1，R2构成信号幅度扩展电路，当输入信号较小时，限幅器的二极管均截止，不起作用。

用555构成的施密特触器作用是将输入的周期性信号，如正弦波，三角波或其他呈周期性变化的波形变换成脉冲波形，其周期不变。

时基电路时基电路的作用是控制计数器的输入脉冲。

当标准时间信号（1s正脉冲）到来时，闸门开通，被测信号通过闸门进入计数器计数；当标准脉冲结束时，闸门关闭，计数器无脉冲输入。

时基电路可以有555定时器构成的多谐振荡器实现时基电路时间长度为0.25s。

利用式t1=0.7(R1+R2）C；t2=0.7R2C计算参数，器件参数如图控制电路控制电路可以由单稳态电路来构成如图所示逻辑控制电路利用标准时间信号结束后产生的负跳变来产生锁存信号，同时锁存信号反向产生清零信号，锁存信号的脉冲宽度由单稳态电路本身的时间常数决定。

锁存信号1S待测信号时钟信号锁存信号清零信号25S μ25Sμ计数，锁存，译码，显示电路（1）同步六进制加法计数器构成，可以选择同步六进制加法计数器74LS160、同步十进制加法计数器 74LS190或74LS192、双BCD 码计数器CD4518等电路来实现。

本次实验采用了74LS160作为同步十进制加法计数器。

计数部分电路（只画其中两个）如图所示显示译码器74LS47，由于本实验中采用的是74LS48 来实现的译码功能，并与六个数码管相连。

三、方案设计1.函数发生器可先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变成方波，再由积分电路，方波变成三角波；也可先产生三角-方波，再将三角波变成正弦波。

如下框图所示。

方波三角波2.频率计频率计是直接用十进制来显示被测信号频率的一种测量装置。

它可以测量正弦波、方波和三角波的频率。

利用施密特触发器将输入信号整形为方波，并利用计数器测量1s内脉冲的个数，利用锁存器锁存，稳定显示在数码管上。

数字频率计的整体结构要求如图1-1所示。

图中被测信号为外部信号，送入测量电路进行处理、测量，档位转换用于选择测试的项目------频率、周期或脉宽，若测量频率则进一步选择档位。

数字频率计系统结构框图四、电路仿真4.1 函数发生器仿真1、方波—三角波发生器的调试比较器A1与积分器A2组成正反馈闭环电路，同时输出方波和正弦波，A1输出为方波，A2输出为三角波，微调RP1，使三角波的输出幅度满足设计指标要求，调节RP2，则输出频率连续可变。

2、三角波—正弦波变换的调试1）差分放大器传输传输特性曲线调试。

将C4与RP3的连线断开，经电容C4输入差模信号电压u id=50mV，f i=10kHz的正弦波。

调节R P4及电阻R，使传输特性曲线对称。

再逐渐增大u id，直到传输特曲线形状如图2-3-2所示，记下此时对应的u id，即u idm值。

移去信号源，再将C4左端接地，测量差分放大器的静态工作点Io、U c1Q、U c2Q、U c3Q、U c4Q。

2）三角波-正弦波变换电路的调试。

将RP3与C4连接，调节RP3使三角波的输出幅度经由RP3后输出等于u idm值，这时U03的输出波形应接近正弦波，调整C6大小可以改善输出波形。

如果U03的波形出现如图3-1-1所示的几种正弦波失真，则应调整和修改电路参数，产生失真的原因及采取的相应措施有：①钟形失真：如图（a）所示，传输特性曲线的线性区太宽，应减小RE2。

②半波圆顶或平顶失真：如图b）如示，传输特性曲线对称性差，工作点Q偏上或偏下，应调整电阻R。

③非线性失真：如图（c）所示，三角波的线性度较差引起的失真，主要受运放性能的影响。

可在输出端加滤波网络（如C6=100pF）改善输出波形。

方波---三角波发生电路的仿真方波仿真三角波仿真正弦波仿真原理图如下：4.2 频率计数器仿真数字频率计的整体结构要求如图所示。

图中被测信号为外部信号，送入测量电路进行处理、测量，档位转换用于选择测试的项目------频率、周期或脉宽，若测量频率则进一步选择档位。

原理图如下：五、电路焊接与调试根据老师提供的的已经做好的PCB板子，插上相应的的元器件，然后仔细焊接，遵循焊接工艺的标准，最终效果如图所示：函数发生器：频率计数器;经调试，得到波形图如图所示：正弦波：方波：三角波：六、心得体会电子综合这门课程设计，涵盖的知识面之广，是之前所做过的课设所不能及的，当然这样，这次课设的难度也大大增加，但是如此一来，可以复习巩固的知识面也就越广。

因此这次课设学到了很多。

原理图仿真，由于软件方面的欠缺，只是做了函数信号发生器的仿真图，并且做出来了。

而对于频率计数器的仿真由于部分器件在软件上面做不出来，所以只能做个原理图。

这让我意识到软件这一块自己以后一定要自己钻研一些功能强大的比较流行的仿真软件，以备不时之需。

调试是这次技术综合中最重要的部分，因为以前的只是理论而不是真正的实体。

所以说它是最重要的。

实验阶段我们遇到的问题有：对软件不熟悉；对实验过程中信号的测量知识学习很少；因为各个模块是分开做而后又组装到一起的，所以兼容性不是很好。

在接到一起后，我们经过多次调整，终于出现了比较完整的波形，起初，波形有些失真，在几次努力之后终于出现了标准波形，而且变换频率之后依旧可以出现很标准的波形，美中不足的就是幅度有些小，最后和同学的讨论中，终于知道了该怎么解决这个难题。

当出现问题的时候，盲目的拆线重接，没有对电路进行调试、分析，排除电路故障，费时有费力。

所以我们一定要具备一定的检查、排除电路故障的能力。

，我深刻认识到了“理论联系实际”的这句话的重要性与真实性。

而且通过对此课程的设计，这样不但知道了以前不知道的理论知识，而且也巩固了以前知道的知识。

最重要的是在实践中理解了书本上的知识，明白了学以致用的真谛。

附件一：参考文献【1】《数字电子技术基础（模拟部分）》康华光高等教育出版社2005【2】《Multsim9在电工电子技术中的应用》董玉冰清华大学出版社2008【3】《数字电路实验基础》崔葛瑾同济大学出版社 2005【4】《数字电路实验与课程设计》吕思忠、施齐云哈尔滨工程大学出版社 2001【5】《数字电路逻辑设计（第三版）》王毓银高等教育出版社 2005 【6】《数字电子技术基础（数字部分）》康华光高等教育出版社2005附录二：元器件表常用逻辑器件引脚排列示意图：逻辑器件CC4060逻辑器件CC4518逻辑器件CD4528逻辑器件CD4543逻辑器件74HC374ab cdef g abcd e f gpcom com简易函数信号发生器元器件清单简易数字频率计元器件清单附件三;原理图函数发生器原理图频率计数器原理图。