多功能函数发生器设计系统仿真实验报告(函数发生器)

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1、多功能函数发生器设计一、实验目的和要求设计出能产生方波、三角波、正弦波信号的各单元电路，并利用multisim仿真对其中各参数进行调试，在各单元电路设计完成之后，再将他们连接起来。最后通过多路开关控制器的作用，拨动开关不同键，选择不同的参数值，从而可以实现输出函数信号种类的可选择性，以及输出函数信号的频率可调、幅度可调。1.输出频率能在30Hz-2KHz范围内连续可调，无明显失真； 2.方波输出电压Vp≤12V；      3.三角波输出电压Vp≤5V；      4.正弦波输出电压Vp≤11V二、实验原理和内容本设计首先利用R

2、C正弦波振荡电路产生一个正弦波，正弦波通过电压比较器产生方波，方波通过积分电路形成三角波，最后三角波通过差分电路产生可输出的正弦波。电路原理框图如下。正弦波输出三角波输出方波输出RC正弦振荡器电压比较器差分放大电路RC积分电路图1电路原理框图本设计为分工合作，我负责的部分为RC正弦振荡器和电压比较器两部分。三、主要仪器设备名称型号主要性能参数电子计算机Inspiron3537主频：2.3GHzMultisim12.0提供的虚拟仪器设备20二、实验步骤及操作方法1.RC正弦波振荡电路的设计1.1RC正弦波振荡电路原理图如下图所示：

3、图2RC正弦波振荡电路原理图如图所示的RC正弦波振荡电路，根据设计要求采用电阻值均为15kΩ的R1，R2，可调电位器R4的总阻值为100kΩ。电容C1和C2为0.22μF，D1，D2是型号1N4001的二极管，用来保护电路，采用的集成运放为OPAMP_5T_VIRTUAL。R1、C1、R2、C2组成RC串并联网络形成正反馈，运放、R4、R5、D1、D2组成同相比例放大器，D1，D2具有稳幅作用。在此电路中，由RC串、并联网络组成正反馈支路和选频网络，这部分电路决定了电路的振荡频率；由R4、D1、D2和R5组成负反馈支路和稳幅环节

4、。负反馈电路控制运算放大器的增益。反馈过深，不易起振，反馈过小，容易造成波形失真。适当调节可变电阻R4的值，使电路能够起振，并输出为正弦波信号，其中D1、D2的非线性作用可实现电路稳幅。并联电阻R5有改善二极管非线形引起波形失真的作用。根据RC文氏电桥振荡电路的理论参数，可以计算的电路的振荡频率20为：f0=12πRC=12×3.14×15×103×0.22×10-6≈48Hz1.2RC正弦波振荡电路的仿真用Multisim12对电路进行仿真，打开示波器，发现示波器中有微弱波形，近似直流信号，振荡电路开始起振，上述微弱波形慢慢明

5、显，振荡逐渐增强，再过一段时间，这种振荡波形信号逐渐增强，并趋于稳定，有固定的振荡频率与幅度值，如下图所示：图3RC正弦波振荡器仿真从图中可得出产生的正弦波电压最大值：Umax=200mV×1.5=3V用频率计检测到产生的正弦波的频率如下图：图4正弦波频率20由上图可知：正弦波频率f≈48Hz于是可得，理论参数算得的振荡频率与实际仿真频率数据一致。1.频率可调的正弦波振荡电路的设计2.1频率可调正弦波振荡电路原理图如下图所示：图5频率可调的正弦波振荡电路在RC正弦波振荡器电路上改装成上图所示的频率可调的正弦波振荡电路。在上图中，

6、R1，R2，R3，R4组成反馈网络，D1，D2起稳定的作用。取R1=R2=R3=10kΩ，为了使电路能够起振，R4取3kΩ。R5与可变电阻R6加上0到100nF可变电容C1组成串联回路，R8与可变电阻R9加上0到100nF可变电容C6组成并联回路，整个部分构成RC串并联回路。为了使输出正弦波信号的频率可调，在RC串并联回路中，采用可变电容，改变电容接入值，即可改变输出信号的频率。可变电阻R6，R9可实现振荡电路输出信号频率的微调。1.2频率可调正弦波振荡电路的仿真（1）令可变电容C1、C2接入值分别为1%，调节可变电阻R6、R9

7、为适当阻值，则20可得到下图所示波形：图6频率可调的正弦波振荡电路的仿真输出信号的频率为：图7产生正弦波的频率此时，从仿真结果图中可得出输出信号电压最大值为：Vp=10V×1.4=14V。输出信号频率为：f=2.447kHz。（2）令可变电容C1、C2接入值分别为10%，调节可变电阻R6、R9为适当阻值，则可得到下图所示波形：20图8频率可调的正弦波振荡电路的仿真输出信号的频率为：图9产生正弦波的频率此时，从仿真结果图中可得出输出信号电压最大值为：Vp=10V×1.4=14V。输出信号频率为：f=248.2Hz。（3）令可变电容

8、C1、C2接入值分别为100%，调节可变电阻R6、R9为适当阻值，则可得到下图所示波形：20图10频率可调的正弦波振荡电路的仿真输出信号的频率为：图11产生正弦波的频率此时，从仿真结果图中可得出产生的正弦波输出电压最大值为：Vp=10V×1.4=14V。输出信号