正弦波方波三角波1课程设计名称:设计制作一个方波\三角波\正弦波\锯齿波发生器摘要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。

该电路可为实验室提供波形频率范围为0.02Hz~20kHz，幅值2v的稳定信号源。

大大降低了实验成本，有效的简化了实验的操作步骤，是实验室小型电路信号发生器的理想所选，具有广泛的应用价值。

此信号发生器采用模块化结构，主要由以下三个模块组成，即正弦波发生器模块、方波发生器模块、三角波发生器模块。

在设计此函数信号发生器时，采用模块化的设计思想，使设计起来更加简单、容易、条理清晰。

同时调试起来也更容易。

经过一系列的分析、准备，本次设计除在美观方面处理得不够得当之外,完成了全部的设计要求。

2关键词: 函数信号发生器、 LM324 、集成运算放大器、晶体管差分放大目录前言 ??????????????????????????????????????????????????????????? 4 第一章函数发生器的设计要求????????????????????????????????????? 51.1 波形发生器的特点及应用 ?????????????????????????????????? 51.2 设计任务及要求 ?????????????????????????????????????????? 5 第二章电路设计原理及单元模块??????????????????????????????????? 62.1 设计原理????????????????????????????????????????????????? 62.1 单元模块????????????????????????????????????????????????? 62.1.1 RC选频振荡模块 ??????????????????????????????????????? 62.1.2 过零比较器 ??????????????????????????????????????????? 82.3.3 产生三角波模块????????????????????????????????????????? 9 第三章安装与调试?????????????????????????????????????????????? 1233.1 电路的安装??????????????????????????????????????????????? 123.2 电路的调试??????????????????????????????????????????????? 123.2 电路的分析??????????????????????????????????????????????? 13 结论 ?????????????????????????????????????????????????????????? 14 参考文献???????????????????????????????????????????????????????? 14 附录一????????????????????????????????????????????????????????? 15 附录二????????????????????????????????????????????????????????? 16前言科学技术是第一生产力。

三次工业革命使我们的社会发生了翻天覆地的变化，使我们由手工时代进入了现代的电器时代。

同时科技在国家的国防事业中发挥了重要的作用，只有科技发展了才能使一个国家变得强大。

而作为二十一世纪的主义，作为一名大学生，不仅仅要将理论知识学会，更为重要的是要将所学的知识用于实际生活之中，使理论与实践能够联系起来。

波形发生器在实际生活中有很重要的作用，影响着科技的发展，在当今社会又好又快的生活方式是人们所向往的，因此作为一名学习知识的青年，应该学好基础知识，设计出是人民满意的东西，产出人性化和自能化的电子产品，另一方面电子产品不断的更新，需要我们更加扎实的基础。

本设验主要完成正弦波-方波-三角波之间的转换，在调节滑动变阻器的阻值时产生不同的波形，当电阻调大或调小都会影响其波形的失真，由RC选蘋振荡电4路产生正弦波，用过零比较器产生方波，方波的基础上有两种方法产生三角波，一种是通过积分电路产生三角波，另一种通过低通滤波，两种电路各有所长。

整个电路的设计借助于multisim 2010仿真软件和数字逻辑电路相关理论知识，并在multisim 2010下设计和进行仿真，得到了预期的结果。

第一章波形发生器设计要求1.1 波形发生器的特点及应用随着社会文明的进步和科学技术的发展，先进的电子技术在各个近代学科门类和技术领域中占有不可或缺的核心地位。

在我国现代化建设的发展进程中，电子技术在国民经济和科学研究各个领域的应用也越来越广泛。

而波形发生器恰恰是电子技术中的一个重要组成部分。

该波形发生器结构简单且制作方便使用范围广，具有连续可调的波形频率，其波形幅值稳定。

该波形发生器因其结构简单因此消耗电量低且携带方便，能够极大的满足我们实验要求。

1.2 设计任务及要求1.2.1基本要求:? 输出波形频率范围为0.02Hz~20kHz且连续可调;5? 正弦波幅值为?2V，;? 方波幅值为2V;? 三角波峰-峰值为2V，占空比可调;? 设计电路所需的直流电源可用实验室电源。

1.2.2 设计任务及目标:(1)根据原理图分析各单元电路的功能;(2) 熟悉电路中所用到的各集成芯片的管脚及其功能;(3) 进行电路的装接、调试，直到电路能达到规定的设计要求;(4) 写出完整、详细的课程设计报告。

第二章电路设计原理与单元模块电路设计原理:为了能够产生方波、正弦波、三角波、锯齿波，我们在电路的设计中运用了波形的转换。

以正弦波-方波-三角波(锯齿波)转换为思路，设计电路。

因此在设计电路时，充分考虑到它们的相互转换，电路由三部分组成，第一部分通过RC选频振荡产生正弦波，第二部分在正弦波发生的基础上，通过过零比较器产生方波，第三部分在方波的基础上产生三角波，因为方波变三角波有两种方案:(1)方波通过低通电路产生三角波。

(2)方波通过积分电路产生三角波。

在方波占空比可调的情况下，则通过调节方波占空比，可得到锯齿波。

2(1 单元模块RC正弦波发生器过零比较器积分电路信号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6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信号发生器，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)。

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，通过波形转换得到各种输出波形。

式振荡电路得到正弦波，再通过过零比较器，从而得到方波。

最后由RC桥由积分电路，得到三角波。

而因为方波占空比可调，因此通过占空比的调节得到锯齿波。

2.1.1 RC选频振荡模块RC桥式振荡电路及工作原理RC桥式正弦振荡电路如下图所示。

其中R1、C1和R2、C2为串、并联选频网络，接于运算放大器的输出与同相输入端之间，构成正反馈，以产生正弦自激振荡。

R3、RW及R4组成负反馈网络，调节RW可改变负反馈的反馈系数，从图2.1.1RC桥式振荡电路而调节放大电路的电压增益，使电压增益满足振荡的幅度条件。

1+R/R=3为了保证电路起振1+R/R>3，R=R+(R//r)，当R=R=R时，C=C=C 时。

f3f3fw4D1212,,电路的振荡频率:f=1/2RC，起振的幅值条件:R/R2。

f2为了使振荡幅度稳定，通常在放大电路的负反馈回路里加入非线性元件来自动调整负反馈放大电路的增益，从而维持输出电压幅度的稳定。

图中的两个二极7管D1，D2便是稳幅元件。

当输出电压的幅度较小时，电阻R4两端的电压低，二极管D1、D2截止，负反馈系数由R3、RW及R4决定;当输出电压的幅度增加到一定程度时，二极管D1、D2在正负半周轮流工作，其动态电阻与R4并联，使负反馈系数加大，电压增益下降。

输出电压的幅度越大，二极管的动工作原理及电路图态电阻越小，电压增益也越小，输出电压的幅度保持基本稳定。

为了维持振荡输出，必须让调整电阻RW (即改变了反馈R )，使电路起振，f 且波形失真最小。

如不能起振，则说明负反馈太强，应适当加大R ，如波形失f真严重，则应适当减少R。

f改变选频网络的参数C 或R，即可调节振荡频率。

一般采用改变电容C 作频率量程切换(粗调)，而调节R作量程内的频率细调。

RC振荡电路采用RC选频网络构成的振荡电路称为RC振荡电路，它适用于低频振荡，一般用于产生1Hz~1MHz的低频信号。

因为对于RC振荡电路来说，增大电阻R即可降低振荡频率，而增大电阻是无需增加成本的。

常用LC振荡电路产生的正弦波频率较高，若要产生频率较低的正弦振荡，势必要求振荡回路要有较大的电感和电容，这样不但元件体积大、笨重、安装不便，而且制造困难、成本高。

因此，200kHz以下的正弦振荡电路，一般采用振荡频率较低的RC振荡电路。

常用的RC振荡电路有相移式和桥式两种。

(1) RC移相式振荡器，具有电路简单，经济方便等优点，但选频作用较差，振幅不够稳定，频率调节不便，因此一般用于频率固定、稳定性要求不高的场合。

其振荡频率是RC fo=1/2π(2)RC桥式振荡器将RC串并联选频网络和放大器结合起来即可构成RC8振荡电路，放大器件可采用集成运算放大器。

如图2.1.2所示，RC串并联选频网络接在运算放大器的输出端和同相输入端之间，构成正反馈，R、R1接在运算放大器的输出端和反f相输入端之间，构成负反馈。

正反馈电路和负反馈电路构成一文氏电桥电路，运算放大器的输入端和输出端分别跨接在电桥的对角线上，所以，把这种振荡电路称为RC桥式振荡电路。

(如图2.1.2)振荡信号由同相端输入，故构成同相放大器，输出电压Uo与输入电压Ui同相，其闭环电压放大倍数等于Au=Uo/Ui=1+(R/R1)。

而fRC串并联选频网络在ω=ωo=1/RC时，Fu=1/3,εf=0?，所以，只要|Au|=1+(R/R1)>3,即R>2R1,振荡电路就能满足自激振荡的振幅和相位起ff 振条件，产生自激振荡，振荡频率fo等于fo=1/2πRC2.1.2 过零比较器工作原理及电路图在实用电路中为了满足负载的需要，常在集成运放的输出端加稳压管限幅电路，从而获得合适的U和U，如图2.1.4所示。

图中R为限流电阻，两只稳压管的稳定电压均应小于集成运放的最大OHOL输出电压U。