电子线路课程设计-信号发生器

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1、电子线路课程设计设计题目：信号发生器设计班级：2012级电子信息科学与技术（3）班摘要信号发生器是一种能够产生多种波形，如锯齿波、三角波、方波、正弦波的电路。信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。本设计通过对信号发生器的原理以及构成进行分析，设计了信号发生器，能够输出稳定的正弦波和方波，实现占空比50%,并且能够实现频率和输出幅度可调。设计中采用常用器件NE555为核心，通过比较获得最佳电路方案，并对电路各部分工作原理进行了分析，确定其能够稳定工作，利用相关仪器多次试验，测试达到了设计要求。关键词：振荡器；RC电路；射极输出器；方波

2、；三角波；正弦波。I目录摘要I1概述12课程设计任务及要求12.1设计任务12.2设计要求13理论设计13.1方案论证13.2系统设计23.2.1结构框图及说明23.2.2系统原理图及工作原理33.3单元电路设计43.3.1单元电路工作原理43.3.2元件参数选择74.安装调试74.1安装调试过程74.2故障分析105.结论106.使用仪器设备清单107.收获、体会和建议118.参考文献12II1概述信号发生器应用广泛，种类繁多，性能各异，分类也不尽一致。按照频率范围分类可以分为：超低频信号发生器、低频信号发生器、视频信号发生器、高频波形发生器、

3、甚高频波形发生器和超高频信号发生器。按照输出波形分类可以分为：正弦信号发生器和非正弦信号发生器，非正弦信号发生器又包括：脉冲信号发生器，信号发生器、扫频信号发生器、数字序列波形发生器、图形信号发生器、噪声信号发生器等。按照信号发生器性能指标可以分为一般信号发生器和标准信号发生器。前者指对输出信号的频率、幅度的准确度和稳定度以及波形失真等要求不高的一类信号发生器。后者是指其输出信号的频率、幅度、调制系数等在一定范围内连续可调，并且读数准确、稳定、屏蔽良好的中、高档信号发生器。2课程设计任务及要求2.1设计任务设计一信号发生器。2.2设计要求设计一信

4、号发生器，至少能产生一定频率和幅值的方波、三角波。可拓展产生更多其他波形。3理论设计3.1方案论证方案一：通过RC震荡电路产生正弦波，然后经过过零比较器，产生三角波，在通过积分电路产生方波。其中，RC震荡电路为RC桥式正弦振荡电路，然后通过放大器构成过零比较器来实现方波的转换，在通过反向积分电路来实现方波到三角波的转化。方案二：可以由晶体管、运放IC等通用器件制作，更多的则是用专门的函数信号发生器IC产生。早期的函数信号发生器IC，如L8038、BA205、XR2207/2209等，它们的功能较少，精度不高，频率上限只有300kHz，无法产生更高

5、频率的信号，调节方式也不够灵活，频率和占空比不能独立调节，二者互相影响。方案三：可以按照方波——三角波——13正弦波的顺序来设计电路，其中，方波可以通过模电中的方波发生电路来产生，也可以通过数电中的555多谐振荡电路来产生，方波到三角波为积分的过程，三角波到正弦波可以通过低通滤波来实现，也可以利用差分放大器的传输非线性来实现或者通过折现法来实现。可行性分析：纵观以上N种方案，对比如下，本着自己动手的观念，首先排除第二种用集成芯片的方法，因为这种方法对设计的要求太低；其次分析方案一可得其RC桥式正弦震荡电路的占空比受R和C共同影响，调节频率时需要调

6、节的元器件参数太多，比较繁琐，并且此震荡电路的频率也不是很好的满足设计的要求。所以综上所述，选择方案三来实现本次的课程设计：555多谐振荡器的频率很好计算和调节，并且输出的波形比较准确；波到三角波的转化可通过简单RC积分电路来实现；角波到正弦波可通过简单RC低通滤波器来实现也可通过折现法或者差分法来实现。分析方案后最终选择方案三。3.2系统设计3.2.1结构框图及说明首先，将555定时器接成多谐震荡电路，多谐震荡电路的输出便是方波，接着接一个RC积分电路，从而产生三角波，最后接一个无源低通滤波器，从而产生正弦波。如框图1所示。555多谐振荡器积分

7、电路低通滤波电路图1首先由555定时器组成的多谐振荡器产生方波，然后由积分电路将方波转化为三角波，如图2，最后用低通滤波器将方波转化为正弦波，如图3。图213图33.2.2系统原理图及工作原理NE555功能分析NE555是电子设计中常用元器件，在这个元件中既有模拟电路电压渐变、电位比较的特点，又具有数字电路中输出高电平或低电平的特点。在下表1功能表中“L”表示低电平，“H”表示高电平，“x”可以理解为不管是什么状态。在555中复位管脚4决定了555输入和输出的关系，复位管脚是低电平时，不管2、6管脚如何变化都不会影响输出状态，此时3管脚保持低电平

8、。只有复位4为高电平时，2、6管脚才会决定输出状态。通用NE555的管脚图如下图4所示。表1图4NE555引脚图根据对NE555的分析，