純電路函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)報(bào)告(正弦波,方波,三角波)Word,ppt文檔

ID:212728 · 發(fā)表于 2017-6-20 17:22

4.4實(shí)物圖

圖22 函數(shù)發(fā)生信號(hào)器實(shí)物圖

一、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求：

設(shè)計(jì)任務(wù)：

設(shè)計(jì)方波-三角波-正弦波函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。

要求：

1 輸出波形：方波，三角波和正弦波；

2 頻率值：f=5Hz~200Hz；

3 輸出電壓：方波Up-p＜24V,三角波Up-p=5V，正弦波Up-p＜1V。

指導(dǎo)教師簽名：

函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)

1設(shè)計(jì)目的

a 掌握電子系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)方法；

b 掌握模擬IC器件的應(yīng)用；

c 培養(yǎng)綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)來(lái)指導(dǎo)實(shí)踐的能力；

d 掌握所用元器件的識(shí)別和測(cè)試；

e 熟悉常用儀表，了解電路調(diào)試的基本方法。

2設(shè)計(jì)思路

a 設(shè)計(jì)方波電路；

b 設(shè)計(jì)三角波電路；

c 設(shè)計(jì)正弦波電路；

d 將三個(gè)波形電路連接在一起。

3設(shè)計(jì)方案

3.1 方案論證

方案一：采用ICL8038集成函數(shù)信號(hào)發(fā)生器芯片外加電阻，電容元件，構(gòu)成波形發(fā)生電路，ICL8038集成函數(shù)信號(hào)發(fā)生器芯片是一種多用途的波形發(fā)生器芯片，它可以用來(lái)產(chǎn)生正弦波，方波，三角波和鋸齒波。它的振蕩頻率可以通過(guò)外加的直流電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，是一種壓控集成函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。雖然ICL8038集成函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的功能強(qiáng)大，但是它的價(jià)格昂貴，而且市面上也較難買到，如果用ICL8038芯片來(lái)制作簡(jiǎn)易波形發(fā)生器系統(tǒng)，則會(huì)大大增加系統(tǒng)的制作成本。

方案二：采用LM324集成運(yùn)放芯片，外加電阻，電容等元器件調(diào)整，濾波，構(gòu)成簡(jiǎn)易波形發(fā)生器。LM324是一種集成運(yùn)放放大器芯片，它的內(nèi)部有四個(gè)獨(dú)立的放大器。根據(jù)所學(xué)知識(shí)，運(yùn)算放大器可以構(gòu)成同相滯回比較器，積分器和二階有源低通濾波器電路。可以分別產(chǎn)生方波，三角波和正弦波。該電路具有重量輕體積小，效率高，輸出穩(wěn)定等特點(diǎn)。而且LM324集成運(yùn)放芯片價(jià)格低廉，容易買到，降低了制作成本。

（圖片詳見附件）

圖1 函數(shù)發(fā)生器的方案圖

本設(shè)計(jì)意在用LM324放大器設(shè)計(jì)一個(gè)產(chǎn)生方波-三角波-正弦波的函數(shù)發(fā)生器，即直流電源通過(guò)一個(gè)同相滯回比較電路轉(zhuǎn)換為方波，方波通過(guò)一個(gè)積分電路轉(zhuǎn)換為三角波，最后經(jīng)濾波電路（RC振蕩電路）轉(zhuǎn)換為正弦波。差分放大器具有工作點(diǎn)穩(wěn)定，輸入阻抗高，抗干擾能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。特別是作為直流放大器時(shí)，可以有效地抑制零點(diǎn)漂移，因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波。波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性曲線的非線性[1]。

綜上所述，采用方案二。

3.2 原理圖

3.2.1 總原理圖

圖2 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的總原理圖

3.2.2 分電路圖及其原理

.

圖3電路由反相輸入的滯回比較器和RC電路組成。RC回路既作為延遲環(huán)節(jié)，又作為反饋網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)RC充、放電實(shí)現(xiàn)輸出狀態(tài)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。設(shè)某一時(shí)刻輸出電壓Uo=+Uz,則同相輸入端電位Up=+UT。反相輸入端電位n隨時(shí)間t的增長(zhǎng)而逐漸增高，當(dāng)t趨于無(wú)窮時(shí)，Un趨于+Uz；但是，一旦Un=+Ut,再稍增大，Uo從+Uz躍變?yōu)?Uz,與此同時(shí)Up從+Ut躍變?yōu)?Ut。Un隨時(shí)間逐漸增長(zhǎng)而減低，當(dāng)t趨于無(wú)窮大時(shí)，Un趨于-Uz；但是，一旦Un=-Ut,再減小，Uo就從-Uz躍變?yōu)?Uz，Up從-Ut躍變?yōu)?Ut，電容又開始正相充電。上述過(guò)程周而復(fù)始，電路產(chǎn)生了自激振蕩首先；圖4采用低通濾波的方法調(diào)節(jié)電位器將三角波變換為正弦波。至此一個(gè)波形的轉(zhuǎn)換電路基本設(shè)計(jì)完成。達(dá)到了波形轉(zhuǎn)換的目的[2]。

3.3用Multisim10電路仿真

圖5原理圖仿真

圖6矩形波圖7三角波圖8 正弦波

3.4 PCB制圖

圖9 PCB布線圖

4 電路的安裝與調(diào)試分析

4.1 安裝電路

a 將主要芯片LM324放在電路板的中央；

b 將各個(gè)元器件按照合理布局放入適當(dāng)位置；

c 依據(jù)電路圖，焊錫，連線。

4.2 檢查電路

通電前：電路安裝完畢，首先直觀檢查電路各部分接線是否正確，檢查電源、地線、信號(hào)線、元器件引腳之間有無(wú)短路，器件有無(wú)接錯(cuò)。

通電：接入電路所要求的電源電壓，觀察電路中各部分器件有無(wú)異�，F(xiàn)象。如果出現(xiàn)異常現(xiàn)象，則應(yīng)立即關(guān)斷電源，待排除故障后方可重新通電。

4.3 調(diào)試電路

接入正負(fù)12V電源后，用示波器先接第一個(gè)輸出端，通過(guò)調(diào)節(jié)R2和R3電位器，使方波達(dá)到指標(biāo)要求。方波穩(wěn)定后，可再接第二個(gè)輸出端，出現(xiàn)三角波；再接入第三個(gè)輸出端，產(chǎn)生正弦波，通過(guò)調(diào)節(jié)R9使正弦波達(dá)到指標(biāo)要求。

LM324的管腳圖：

圖10 管腳1 OUTPUT矩形波圖11 管教2 GND

圖12 管腳3 + INPUT 圖13 管腳4 VCC﹢12V

圖14管腳5 +INPUT 圖15 管腳6 -INPUT

圖16管腳7 OUTPUT正弦波圖17 管腳8 OUTPUT三角波

圖18管腳9 –INPUT 圖19管腳10 +INPUT

圖20 管腳11 VEE -12V

4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果:在示波器上依次接入三個(gè)輸出端，則依次出現(xiàn)方波，三角波，正弦波。

方波三角波正弦波

圖21輸出波形

如圖22為函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的實(shí)物圖。右邊的三個(gè)端子從上至下為電源負(fù)極，地線和電源正極；左邊三個(gè)端子由下至上依次為方波輸出，中間為三角波輸出，上面為正弦波輸出。在檢測(cè)電路板時(shí)，右邊三個(gè)端子接好電源正負(fù)極和地，左邊輸出依次接在函數(shù)發(fā)生器上，觀察波形。

5 設(shè)計(jì)體會(huì)與建議

5.1 設(shè)計(jì)體會(huì)

經(jīng)過(guò)本次設(shè)計(jì)，讓我們對(duì)LM324的工作原理有了較深的理解，掌握了LM324的引腳功能、內(nèi)部構(gòu)造及其工作原理。利用LM324制作出來(lái)的函數(shù)發(fā)生器具有線路簡(jiǎn)單，頻率和幅度便于調(diào)節(jié)。它可輸出正弦波、方波、三角波以及鋸齒波等，輸出波形穩(wěn)定清晰，信號(hào)質(zhì)量好，失真度小。系統(tǒng)輸出頻率范圍較寬且經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

此外，在做實(shí)驗(yàn)前，我們必須掌握一些必備的常識(shí)，比如，三極管引腳的判定以及電阻值的判定。我們也必須用科學(xué)的態(tài)度對(duì)待我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中所遇到的問(wèn)題，不能夠自以為是，要用科學(xué)的房法來(lái)分析解決問(wèn)題。應(yīng)該以作為一個(gè)工程人員應(yīng)用的素質(zhì)去面對(duì)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題。在實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)保持冷靜，測(cè)試有條理。遵循物質(zhì)客觀規(guī)律，不隨便改寫實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。自己平時(shí)要多動(dòng)手、多動(dòng)腦，這樣當(dāng)問(wèn)題來(lái)臨時(shí)你就不會(huì)反應(yīng)慢。該多畫就多畫些，比如，那些PCB板的制作就應(yīng)該多畫些，以便能增加自己對(duì)該軟件的熟練度，等下次用起來(lái)時(shí)能夠稱心如意，這樣就不會(huì)浪費(fèi)時(shí)間。再如，在焊接導(dǎo)線時(shí)，應(yīng)區(qū)別不同類型的導(dǎo)線用不同類型的焊接方法及焊接的先與后順序。還要注意試驗(yàn)安全，不要輕易地嘗試不安全接法。在做設(shè)計(jì)時(shí)必須講求產(chǎn)品的實(shí)用性、美觀性以及經(jīng)濟(jì)性等[3]。

5.2 建議

函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的電路板布局應(yīng)更合理些，使得焊接時(shí)可以更加方便；再者，儀器的選用，在仿真時(shí)就應(yīng)多多嘗試不同的元器件所給出的不同效果，以達(dá)到電路本身的要求。

參考文獻(xiàn)

[1] 彭介華.電子技術(shù)設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M]，北京：高等教育出版社，2008.12

[2] 童詩(shī)白華成英主編模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）[M]，北京：高等教育出版社，2001 428-430，440-442 ，334-335。

[3] vyooliwei.函數(shù)發(fā)生器的應(yīng)用

附錄表1設(shè)計(jì)元件領(lǐng)用清單

元件類別	型號(hào)	標(biāo)稱值	個(gè)數(shù)	備注
萬(wàn)用板			1
運(yùn)放741	LM324AD		1	底座14管腳
電阻		5.1KΩ	1
電阻		12 KΩ	4
電阻		39 KΩ	1
電位器		100 KΩ	2
電位器		50 KΩ	1
電容		0.56uF	3
穩(wěn)壓二極管	1N47233A		2
LED	RED		1

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ID:213115 · 發(fā)表于 2017-7-7 20:25

純硬件電路嗎，最后焊接出來(lái)的顯示還可以嗎

ID:266734 · 發(fā)表于 2018-6-26 21:26

謝謝樓主，不過(guò)要說(shuō)的是還是要熟練布線，我做了三次才完整輸出波形

ID:511084 · 發(fā)表于 2019-4-13 11:36

很好，

ID:253767 · 發(fā)表于 2019-6-6 07:50

謝謝分享�。�！

ID:137243 · 發(fā)表于 2019-6-12 11:24

謝謝樓主，你好厲害

ID:576248 · 發(fā)表于 2019-7-2 19:24

謝謝分享�。�！

ID:595767 · 發(fā)表于 2019-8-7 09:53

挺好的，給力

ID:253767 · 發(fā)表于 2019-8-8 07:11

謝謝分享!!!

ID:71883 · 發(fā)表于 2019-8-25 10:08

謝謝分享!!!

ID:71883 · 發(fā)表于 2019-8-25 10:27

模擬電路必須要很強(qiáng)大動(dòng)手能力

ID:637789 · 發(fā)表于 2019-11-17 13:40

問(wèn)一下，兩個(gè)穩(wěn)壓二極管什么作用？

ID:644152 · 發(fā)表于 2019-11-18 10:56

不錯(cuò)。

ID:513023 · 發(fā)表于 2019-11-20 14:19

資源不錯(cuò)，確實(shí)值得參考

ID:65297 · 發(fā)表于 2019-11-29 07:43

三角波彎曲厲害，如果用來(lái)做混頻的話誤差會(huì)很大，有沒(méi)有辦法修正一下三角波的彎曲情況？？？

ID:539798 · 發(fā)表于 2020-5-27 12:48

謝謝分享�。�！

ID:988564 · 發(fā)表于 2021-12-6 16:32

仿真的時(shí)候方波怎么有點(diǎn)失真...

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