1、吉林建筑大學城建學院電氣信息工程系序號（學號）： 1223000101吉林建筑大學城建學院 課 程 設 計 報 告 信號發生器的設計姓 名宋麗萍系電氣信息工程系專 業電子信息工程班 級電子12-1指導教師雷艷敏(副教授)2013年12月27日2 第1頁 共21頁目 錄摘要1ABSTRACT2第1章 前言41.1緒論41.2 設計目的4第2章 信號發生器的設計原理52.1原理框圖52.2信號發生器的原理圖52.2.1矩形波發生電路及工作原理52.2.2正弦波發生電路及工作原理63.2.3三角波發生電路及工作原理6第3章仿真電路分析73.1 矩形波波形83.2 三角波波形93.3 正弦波波形10總

2、結13參考文獻14致謝15附錄1整機原理圖16摘 要信號發生器廣泛應用于電子工程、通信工程、自動控制、遙測控制、測量儀器、儀表和計算機等技術領域。采用集成運放和分立元件相結合的方式，利用遲滯比較器電路產生方波信號，以及充分利用差分電路進行電路轉換，從而設計出一個能變換出三角波、正弦波、方波的簡易信號發生器。通過對電路分析，確定了元器件的參數，并利用仿真軟件仿真電路的理想輸出結果，克服了設計低頻信號發生器電路方面存在的技術難題，使得設計的低頻信號發生器結構簡單，實現方便。本設計是信號發生器的設計，主要由比較器、積分器構成，它能產生頻率范圍為1KHZ10KHZ內的方波、三角波、正弦波。關鍵詞 :

3、方波；正弦波；三角波；信號發生器 第 2 頁 共 21頁 ABSTRACTSignal generator is widely used in electronics engineering, communication engineering, automatic control, remote control, measuring instrument, instrument and computer technology. Using integrated op-amp and the way of the combination of discrete component, using

4、 hysteresis comparator circuit to produce square wave signal, and make full use of the differential circuit to convert the circuit, so as to design a can transform a simple triangle wave, sine wave and square wave signal generator. Based on circuit analysis, to determine the parameters of the compon

5、ents, and by using simulation software simulation circuit of the ideal output, overcomes the low frequency signal generator circuit design of technical problems, makes the design of the low frequency signal generator has simple structure, easy to implement. This design is the design of the signal ge

6、nerator, mainly by the comparator, integrator, differential amplifier, it can produce within the frequency range of 1 KHZ 10 KHZ square wave, triangle wave, sine wave. Key Words: square wave; Sine wave; Triangle wave. Signal generator 第1章 前言1.1緒論凡是產生測試信號的儀器，統稱為信號源，也稱為信號發生器，它用于產生被測電路所需特定參數的電測試信號。信號源可

7、以根據輸出波形的不同，劃分為正弦波信號發生器、矩形脈沖信號發生器、函數信號發生器和隨機信號發生器等四大類。正弦信號是使用最廣泛的測試信號。這是因為產生正弦信號的方法比較簡單，而且用正弦信號測量比較方便。正弦信號源又可以根據工作頻率范圍的不同劃分為若干種。信號發生器能自動產生正弦波、三角波、方波及鋸齒波、階梯波等電壓波形。其電路中使用的器件可以是分立器件（如低頻信號函數發生器S101全部采用晶體管），也可以是集成電路（如單片集成電路函數發生器ILC8038）。本設計主要由集成運算放大器與晶體管差分放大器組成的方波三角波正弦波函數發生器的設計方法。1.2 設計目的（1）掌握常用元器件的識別，測試和

8、使用方法。（2）學會運用Muiltisim仿真軟件對所做出的理論設計進行仿真測試1.3 設計意義多功能信號發生器是現代測試領域內最為廣泛的通用儀器之一，在研制測試,生產和維修各種電子原件，部件以及整機設備時，都需要有信號源由它產生不同頻率不同波形的電壓，電流信號并加到被測器件或設備上，用其他儀器觀察，測量被測儀器的輸出反應，以分析確定他們的性能參數，信號發生器是電子測量領域中最基本，應用最廣泛的一類的電子儀器。它可以產生多種波形信號，廣泛用于通訊，雷達，導航，領航等領域。第2章 信號發生器的設計原理2.1原理框圖2.2信號發生器的原理圖2.2.1矩形波發生電路及工作原理如下圖所示，在接通電源的

9、瞬間，設輸出電壓偏向于正飽和值，即Vo=+Vz時，加到比較器同相端的電壓為+FVz，而加于反相端的電壓，由于電容器 C上的電壓 Vc不能突變，只能由輸出電壓Vc 通過電阻Rf 按指數規律向 C充電來建立，充電電流為i+ 。顯然，當加到反相端的電壓 Vc略正于 +FVz時，輸出電壓便立即從正飽和值 (+Vz)迅速翻轉到負飽和值(-Vz) ， 又通過 Rf對C 進行反向充電，充電電流為i- 。直到Vc 略負于-FVz 值時，輸出狀態在翻轉回來。如此循環不已，形成一系列的矩形波輸出。矩形波發生電路原理圖：圖2-1 矩形波發生電路2.2.2正弦波發生電路及工作原理圖示為RC橋式正弦波振蕩器。其中RC串

10、、并聯電路構成正反饋支路，同時兼作選頻網絡，R3、R4、R5及二極管等元件構成負反饋和穩幅環節。調節電位器RW，可以改變負反饋深度，以滿足振蕩的振幅條件和改善波形。利用兩個反向并聯二極管D1、D2正向電阻的非線性特性來實現穩幅。D1、D2采用硅管（溫度穩定性好），且要求特性匹配，才能保證輸出波形正、負半周對稱。R3的接入是為了削弱二極管非線性的影響，以改善波形失真。電路的振蕩頻率 ： （式2.2.1）起振的幅值條件： 調整反饋電阻R5，使電路起振，且波形失真最小。如不能起振，則說明負反饋太強，應適當加大Rf。如波形失真嚴重，則應適當減小Rf。改變選頻網絡的參數C或 R，即可調節振蕩頻率。矩形波

11、發生電路：起振的幅值條件為： (式2.2.2)圖2-2正弦波發生電路3.2.3三角波發生電路及工作原理：圖2-3中集成運放A1組成滯回比較器，A2組成積分電路。滯回比較器輸出的矩形波加在積分電路的反向輸入端，而積分電路輸出的三角波又接到滯回比較器的同相輸入端，控制滯回比較器輸出的狀態發生跳變，從而在A2的輸出端得到周期性三角波。 第7頁 共21頁 吉林建筑大學城建學院圖2-3三角波發生電路2.2.4鋸齒波發生電路及工作原理：鋸齒波發生器工作原理是利用以恒定速率對一個電容器充電，然后利用一個開關讓電容快速放電，就可產生一個鋸齒波。比較器屬于信號處理的一種，他的作用是將輸入信號的電平進行比較，然后

12、把比較的結果輸出。實驗采用的遲滯比較器的特點是：單輸入增大及減少時，兩種情況下的門限電壓不相等，傳輸特性呈現出“滯回”曲線的形狀。由相同輸入遲滯比較機器，A1和充放電時間常數不等的積分器A2組成。當電源接通時，V01=-VZ,-VZ經R6向C充電，當VO升到VT+使VP1=VN1,比較器輸出V01由VZ上跳到VZ，門限電壓下跳至VT.V01=+VZ經R6和D,R5兩支路向C反向充電，由于時間常數減小，V0迅速下降到負值，VO下降到門限電壓VT-使VD1約等于VN1時，比較器輸出V01又由+VZ下跳到-VZ，周而復始，產生震蕩。輸出電壓表達式 （式2.2.2）圖2-4 鋸齒波發生電路第3章仿真電

13、路分析本設計采用的是軟件Mulitisim10.0來進行的仿真，Mulitisim 的前身為EWB （Electronics Workbench）軟件。它以界面形象直觀、操作方便、分析功能強大、易學易用等突出優點，早在20世紀90年代初就在我國得到迅速推廣，并作為電子類專業課程教學和實驗的一種輔助手段。世紀初，21 EWB 5.0更新換代推出EWB6.0，并更名為Mulitisim 2001；2003年升級為Mulitisim7.0；2005年發布Mulitisim8.0時其功能已十分強大，能勝任電路分析、模擬電路、數字電路、高頻電路、RF電路、電力電子及自動 控制原理等個方面的虛擬仿真，并提

14、供多達18種基本分析方法。 首先按照信號發生器的設計原理圖在仿真軟件中連接原理圖，并連接原理圖的過程中注意元件的參數設置，在Mulitisim10.0仿真軟件中連接好原理圖后，設置好參數，經過電氣規則檢測無誤，然后用示波器檢測輸入端輸出波形。3.1 矩形波波形矩形波波形仿真如圖3-1-1所示，方波波形的頻率1KHz, 峰峰值24V。圖3-1-1 矩形波仿真圖圖3-1-2 矩形波波形3.2 三角波波形三角波波形仿真如圖3-2-1所示，三角波波形的頻率1KHz, 峰峰值6V。圖3-2-1 三角波仿真圖圖3-2-2 三角波波形3.3 正弦波波形正弦波波形仿真如圖3-3-1所示，正弦波波形的頻率1.5

15、KHz, 峰峰值1V。圖3-3-1 正弦波仿真圖圖3-3-2 正弦波波形3.4鋸齒波波形：圖3-4-1 鋸齒波仿真圖圖3-4-2 第20頁 共 21 頁總結在這次的課程設計快要結束的時候，我才深深的感覺到自己學習上的不足，在這段時間，我依然學會了許多東西。讓我了解到在模擬電子電路中，常常需要各種波形的信號，如正弦波，矩形波，三角波和鋸齒波等，作為測試信號或控制信號。為了使所采集的信號能夠用于測量，控制，驅動負載或送入計算機，常常將信號進行變號，如將電壓變為電流，將電流變為電壓，將電壓變換頻率與之成正比的脈沖。在此次實習中我學到了很多猶如怎么樣用Muilisim仿真軟件，雖然還不太熟練，但是卻教

16、會了我獨立完成，讓我獨立思考。總之，在這兩周當中，我深深的感到了自己學習上的不足，以后，我要加倍努力學習專業知識，豐厚我的知識。參考文獻（1）康華光.電子技術基礎-模擬部分第五版.高等教育出版社 1998（2）謝自美.電子線路設計.實驗.測試(第二版).華中科技大學出版社 2000 （3）電子電路大全(合定本).中國計量出版社 1991（4）童詩白 華成英主編電子技術基礎模擬電子技術 P402-461頁 高等教育出版社出版 2004年7月出版（非正弦信號產生電路）（5）陳曉文主編電子線路課程設計 P129-P133頁（函數發生器的設計）電子工業出版社出版 2004年8月出版（6）張憲、何宇斌 主編電子電路制作指導 P151-161 化學工業出版社出版 2006年1月第一版 （振蕩電路）致謝歷時兩周的模電設計已經告