电子工程系课程设计专业名称：课程名称：模电课程设计课题名称：低频函数信号发生器设计人员：指导教师：年月日《低频函数信号发生器课程设计》任务书一、课题名称：低频函数信号发生器二、技术指标：1、同时输出三种波形：方形、三角波、正弦波；2、频率范围：10Hz – 10kHz;3、频率稳定度：△f / f≤10-3；4、频率控制方式：（1）通过改变RC时间常数控制频率（手控方式）（2）通过改变控制V1实现压控频率（即VCR），常用于自控方式。
即f=f(V1)(V1=1~10V)，为确保良好的控制特性，可分三段控制：10Hz~100Hz、100Hz~1kHz、1kHz~10kHz。
5、波形精度（1）方形：上升沿和下降沿时间均小于2us;（2）三角n波：线性度<2%（3）正弦波：谐波失真度<4%（V1为基波有效值）6、输出方式（1）作电压源输出时，要求：输出电压幅度可调，最大输出电压不小于20V；（2）作电流源输出时，要求：输出电流幅度连续可调，最大输出电流不小于200mA;（3）作功率输出时，要求：最大输出功率不小于1W。
7、具有输出过载保护功能三、要求：1、拟定测试方案和设计步骤；2、根据性能指标，计算元件参数，选好元件，设计电路并画出电路图3、利用电路制版软件画出原理图、PCB电路板图、装配图;指导教师：学生：电子工程系年月日课程设计报告书评阅页课题名称：低频信号发生器班级：姓名：年月日指导教师评语：考核成绩：指导教师签名：201 年月日虽着计算机技术的发展，模拟电子技术已经成为一门应用范围极广，具有较强实践性的技术基础课程。
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。
现在我们通过对信号发生器的原理以及结构设计一个能够变换出三角波、正弦波、方波的简易发生器。
我们通过对电路的分析，参数的确定选择出一种最合适本课题的方案。
在达到课题要求的前提下保证最经济、最方便、最优化的设计策略。
按照设计的方案选择具体的元件，焊接出具体的实物，并在实验室对事物进行调试，观察效果是否与课题要求的性能指标作对比。
最后分析出现误差的原因以及影响因素。
Although the development of computer technology, analog electronic technology has become one of the applied range, with strong practical technical foundation course. Signal generator in the circuit experiment and test equipment in a very wide range of purposes. Now we through to the signal generator the principle and structure design a can transform a triangle wave, sine wave, the simplicity of square wave generator. We through the analysis of the circuit, the parameters in a kind of the most appropriate choice of this topic plan. To subject in the precondition of guarantee the most economical, the most convenient and optimization design strategies. According to the design scheme of select a specific components, welding out specific physical, and of things in the laboratory, debugging observing effect with the requirements of the issue whether performance index contrast. In the final analysis, the cause of the serious error and influencing factors关键字: 函数发生器、三角波、正弦波、方波第1章函数发生器总方案及原理框图 (7)1.1 原理框图 (7)1.2 函数发生器设计的总方案 (7)第2章各部分电路设计 (8)2.1产生方波—三角波—正弦波的电路工作原理 (8)2.1.1 方波发生电路的工作原理 (8)2.1.2 方波---三角波转换电路的工作原理 (8)2.1.3三角波---正弦波转换电路的工作原理 (10)2.2电路的参数选择及计算 (12)2.2.1. 方波-三角波部分 (12)2.2.2 (13)2.3 总电路图 (13)第3章电路的安装与调试 (14)3.1 检测电路前的调试 (14)3.1.2.调试前的检查 (14)3.1.3调试方法与原则 (15)3.1.4.调试中注意的事项 (15)3.2 方波---三角波发生电路的安装与调试 (16)3.2.1.按装方波——三角波产生电路 (16)4.2.2.调试方波——三角波产生电路 (16)3.3 三角波---正弦波转换电路的安装与调试 (16)3.3.1.按装三角波——正弦波变换电路 (16)3.3.2 调试三角波——正弦波变换电路 (17)3.3.3 总电路的安装与调试 (17)3.4 调试中遇到的问题及解决的方法 (17)3.4.1方波-三角波发生器的装调 (17)3.4.2三角波---正弦波变换电路的装调 (17)第4章 protel的仿真与电路板的制作 (19)4.1 protelDXP SE 软件的简单介绍 (19)4.2 protelDXP中设计电路原理图的绘制 (19)4.2.1、电路原理图设计的一般步骤 (19)4.2.2、设计需用到的一般规则 (19)4.3 protelDXP中PCB图的设计与制作 (19)4.3.1、PCB图设计的一般步骤 (19)4.3.2、PCB布局需注意的问题 (19)设计总结 (20)附录 (21)附录一 PCB 板 (21)附录二 3D封装图 (21)附录三元件列表 (22)附录四 EWB电路图 (23)参考文献 (25)第1章函数发生器总方案及原理框图1.1 原理框图图1-11.2 函数发生器设计的总方案函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。
根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，使用的器件可以是分立器件 (如低频信号函数发生器S101全部采用晶体管)，也可以采用集成电路(如单片函数发生器模块8038)。
为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术，本课题采用由集成运算放大器与晶体管差分放大器共同组成的方波—三角波—正弦波函数发生器的设计方法。
方案1:产生正弦波、方波、三角波的方案有多种，如首先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可以首先产生三角波—方波，再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波等等。
本课题采用先产生方波—三角波，再将三角波变换成正弦波的电路设计方法，本课题中函数发生器电路组成框图如上所示：方案2:由比较器和积分器组成方波—三角波产生电路，比较器输出的方波经积分器得到三角波，三角波到正弦波的变换电路主要由差分放大器来完成。
差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强等优点。
特别是作为直流放大器时，可以有效地抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。
波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性。
第2章 各部分电路设计2.1产生方波—三角波—正弦波的电路工作原理2.1.1 方波发生电路的工作原理此电路由反相输入的滞回比较器和RC 电路组成。
RC 回路既作为延迟环节，又作为反馈网络，通过RC 充、放电实现输出状态的自动转换。
设某一时刻输出电压Uo=+Uz,则同相输入端电位Up=+UT 。
Uo 通过R3对电容C 正向充电，如图中实线箭头所示。
反相输入端电位n 随时间t 的增长而逐渐增高，当t 趋于无穷时，Un 趋于+Uz ；但是，一旦Un=+Ut,再稍增大，Uo 从+Uz 跃变为-Uz,与此同时Up从+Ut 跃变为-Ut 。
随后，Uo 又通过R3对电容C 反向充电，如图中虚线箭头所示。
Un 随时间逐渐增长而减低，当t 趋于无穷大时，Un 趋于-Uz ；但是，一旦Un=-Ut,再减小，Uo 就从-Uz 跃变为+Uz ，Up 从-Ut 跃变为+Ut ，电容又开始正相充电。
上述过程周而复始，电路产生了自激振荡。
2.1.2 方波---三角波转换电路的工作原理图2-1-1 方波—三角波产生电路2231T O m P R U U R R ±=+2421314()P P R R R C T R R +=+ 图2—1-2 比较器电压传输特性图2-1-3 方波—三角波变换波形 工作原理如下：若a 点断开，运算发大器A1与R1、R2及R3、RP1组成电压比较器，C1为加速电容，可加速比较器的翻转。
运放的反相端接基准电压，即U-=0，同相输入端接输入电压Uia ，R1称为平衡电阻。
比较器的输出Uo1的高电平等于正电源电压+Vcc ，低电平等于负电源电压-Vee （|+Vcc|=|-Vee|）, 当比较器的U+=U-=0时，比较器翻转，输出Uo1从高电平跳到低电平-Vee,或者从低电平Vee 跳到高电平Vcc 。
设Uo1=+Vcc,则 312231231()0CC ia R RP R U V U R R RP R R RP ++=++=++++ 公式（2-2-1）将上式整理，得比较器翻转的下门限单位Uia-为 223131()CC CC ia R R U V V R RP R RP ---=+=++ 公式（2-2-2） 若Uo1=-Vee,则比较器翻转的上门限电位Uia+为 223131()EE CC ia R R U V V R RP R RP +-=-=++ 公式（2-2-3） 比较器的门限宽度2312H CC ia ia R U U U I R RP +-=-=+ 公式（2-2-4）由以上公式可得比较器的电压传输特性，如图2-3所示。
a 点断开后，运放A2与R4、RP2、C2及R5组成反相积分器，其输入信号为方波Uo1，则积分器的输出Uo2为214221()O O U U dt R RP C -=+⎰公式（2-2-5） 1O CC U V =+时，2422422()()()CC CC O V V U t t R RP C R RP C -+-==++ 公式（2-2-6） 1O EE U V =-时，2422422()()()CC EE O V V U t t R RP C R RP C --==++ 公式（2-2-7） 可见积分器的输入为方波时，输出是一个上升速度与下降速度相等的三角波，其波形关系下图所示。