信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)-科技創(chuàng)新技能訓(xùn)練報(bào)告

一、項(xiàng)目簡(jiǎn)介

1. 研究背景、意義

各種電器設(shè)備要正常工作，常常需要各種波形信號(hào)的支持。電器設(shè)備中常用的信號(hào)有正弦波、矩形波、三角波等。在電器設(shè)備中，這些信號(hào)是由波形產(chǎn)生和變換電路來(lái)提供的。這種能夠產(chǎn)生多種波形,如三角波、矩形波(含方波)、正弦波的電路被稱為函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。函數(shù)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的各種波形能滿足現(xiàn)代測(cè)量、通信及數(shù)字系統(tǒng)等對(duì)各種信號(hào)源的需求。例如設(shè)計(jì)和測(cè)試、汽車制造、生物醫(yī)藥、傳感器仿真、制造模型等。在生產(chǎn)實(shí)踐和科技領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。

二．設(shè)計(jì)要求

1．基本要求

（1）產(chǎn)生頻率5kHz-10kHz連續(xù)可調(diào)，輸出峰峰值為1V的方波；

（2）產(chǎn)生頻率5kHz-10kHz連續(xù)可調(diào)，輸出峰峰值為1V的三角波；

（3）產(chǎn)生頻率5kHz-10kHz連續(xù)可調(diào)，輸出峰峰值為1V的正弦波；

（4）方波、三角波、正弦的波形無(wú)明顯失真。

2．發(fā)揮部分

（1）產(chǎn)生輸出頻率為15kHz-30kHz連續(xù)可調(diào)，輸出幅度峰峰值為3V的正弦波Ⅱ；

（2）頻率誤差不大于10%；通帶內(nèi)輸出幅度峰峰值誤差不大于5%。

（3）矩形波占空比可調(diào)整。

三．設(shè)計(jì)方案論證

信號(hào)發(fā)生器一般由一個(gè)電路產(chǎn)生方波或者正弦波，通過(guò)波形變換得到其他幾種波形�？紤]到RC震蕩產(chǎn)生正弦波的頻率調(diào)節(jié)不方便且可調(diào)頻率范圍較窄，本設(shè)計(jì)采用先產(chǎn)生方波，后變換得到其他幾種波形的設(shè)計(jì)思路。采用555組成的多諧振蕩器可以在接通電源后自行產(chǎn)生矩形波，再通過(guò)積分電路將矩形波轉(zhuǎn)變?yōu)槿�角波，再�?jīng)積分網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)檎�弦波。如圖所示電路可同時(shí)產(chǎn)生方波、三角波、正弦波并輸出，該信號(hào)發(fā)生器電路簡(jiǎn)單、成本低廉、調(diào)整方便。其產(chǎn)生的波形順序如圖1所示。

四．設(shè)計(jì)原理及電路圖

1. 產(chǎn)生方波

555定時(shí)器是一種應(yīng)用極為廣泛的中規(guī)模集成電路。該電路使用靈活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以構(gòu)成單穩(wěn)、多諧和施密特觸發(fā)器。因而廣泛用于信號(hào)的產(chǎn)生、變換、控制與檢測(cè)。

555定時(shí)器的工作原理:555定時(shí)器是--種功能強(qiáng)大的模擬數(shù)字混合集成電路，其組成電路框圖如圖所示。555定時(shí)器有二個(gè)比較器A1和A2，有一個(gè)RS觸發(fā)器，R和S高電平有效。三極管VT1對(duì)清零起跟隨作用，起緩沖作用。三極管VT2是放電管，將對(duì)外電路的元件提供放電通路。比較器的輸入端有一個(gè)由三個(gè)5kW電阻組成的分壓器，由此可以獲得和兩個(gè)分壓值，一般稱為閾值。555定時(shí)器的1腳是接地端GND, 2腳是低觸發(fā)端IL，3腳是輸出端OUT,4腳是清除端Rd, 5腳是電壓控制端CV，6腳是高觸發(fā)端H，7腳是放電端DIS,  8腳是電源端VCC。555引腳如圖， 引腳功能如表。

555定時(shí)器接成多諧振蕩器工作形式，C1 為定時(shí)電容，C1的充電回路是R1→R3→D2→C2， C2的放電回路是R2→D1→R3→放電管。R1=R2，所以充電時(shí)間常數(shù)與放電時(shí)間常數(shù)近似相等，按圖所示元件參數(shù)，其頻率為5-10KHZ左右，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器可改變振蕩器的頻率，產(chǎn)生頻率可調(diào)的方波。

電容C1的充電時(shí)間為：T1=R1×C1×Ln2

電容C1的放電時(shí)間為：T2=R2×C1×Ln2

故得輸出脈沖的占空比為：q=R1/(R1+R2)

電路的振蕩周期也相應(yīng)地變?yōu)門=T1+T2=（R1+R2）×Ln2

若R1=R2，則q=50%，

2. 產(chǎn)生三角波

方波信號(hào)經(jīng)R5、C6積分網(wǎng)絡(luò)后，輸出三角波。電路的時(shí)間常數(shù)R×C，構(gòu)成積分電路的條件是電路的時(shí)間常數(shù)必須要大于或等于10倍于輸入波形的寬度。

3. 產(chǎn)生正弦波

三角波再經(jīng)R6、C7積分網(wǎng)絡(luò)，輸出近似的正弦波。

3. 總電路

  經(jīng)過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，使我明白課程設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)和綜合，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我明白了自己原來(lái)知識(shí)還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還很多，以前老是覺得自己什么東西都會(huì)，什么東西都容易懂，有點(diǎn)眼高手低。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。在這次的設(shè)計(jì)中雖然遇到了很多的問(wèn)題，認(rèn)識(shí)了一些以前不了解或者不知道的元件，有些雖然沒有用到，但是學(xué)習(xí)是無(wú)限的，當(dāng)自己搞成的時(shí)候有無(wú)比的喜悅，一種很自豪的感覺。我感覺設(shè)計(jì)是對(duì)學(xué)習(xí)知識(shí)的運(yùn)用和個(gè)人自己的能力的全面體現(xiàn)，體現(xiàn)了一個(gè)人學(xué)以致用的能力。只有在真正的運(yùn)用中才能更好的掌握知識(shí)，這樣的學(xué)習(xí)才會(huì)有效率，才能長(zhǎng)久的記憶。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我通過(guò)查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過(guò)程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的也不太好，但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中所學(xué)到的東西是這次課程設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。同時(shí)，通過(guò)對(duì)多種方案的分析討論讓我們明白在對(duì)于不同的環(huán)境和要求相應(yīng)的要作出最合適的選擇的合理性和重要性。

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2018-7-18 17:43 上傳

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