简易信号发生器的毕业设计

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三．主要研究（设计）方法论述： 首先采用模块化的设计方法将简易信号发生器分为四个模块进行设计，分别为：直流稳压 电源电路，文氏振荡电路，迟滞比较器，积分器。在对四个模块电路原理进行分析后，进行器 件的选型，参数的计算。 将各个模块设计好之后，利用 protel 绘图软件将电路绘制出来。 最后通过 Multisim 仿真软件对电路进行仿真测试，检验设计结果。
摘
要
信号发生器是一种能够产生多种波形，如三角波、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，设计了正弦波—方波—三角波简易信号发生器。设 计中首先确定了电路方案：由直流稳压电源电路、文氏振荡器、迟滞比较器、积 分器组成；接着对各单元电路的的工作原理进行了分析，由直流稳压电源电路提 供所需电压，文氏振荡器产生正弦波，迟滞比较器产生方波，积分器产生三角波， 同时对电路中各元器件的参数进行了计算。最后利用相关仪器进行测试，测试达 到了设计要求。
毕业设计（论文）开题报告
设计（论文）题目
一．选题的背景和意义： 信号发生器，又称信号源或振荡器，能产生正弦波、方波、三角波等波形，在生产实践和 科技领域中有广泛的应用，例如在通信、广播、电视系统中都需要射频发射，这里的射频波就 是载波，把音频、视频信号和脉冲信号运载出去，就需要产生高频振荡器。作为基础测量仪器 的信号发生器随着用户的需求而不断发展。现在是数字化时代，作为基本的测量工具，研发人 员对测量仪技术指标的要求也不断在提高。如精度高、工作频带宽、误差小等，能够满足不同 层次用户的测试要求。采用分立元器件设计的简易信号发生器，具有经济、方便、易于实现的 优点，本文就是采取这种方法来实现简易信号发生器的设计。 简易信号发生器的设计
2.2 电路框图及工作原理
2.2.1 电路组成框图 简易信号发生器电路组成框图如图 2.1 所示。正弦波振荡电路产生正弦波， 比较器电路产生方波，积分电路产生三角波。
正弦波振荡电路
比较器电路
积分电路
图 2.1 简易信号发生器电路组成框图
2.2.2 电路工作原理 根据图 2.1 分析，由放大电路、正反馈网络、选频网络、稳幅环节组成的正弦 波振荡电路当达到起振条件， 即 AF>1 时产生正弦波， 同时用稳幅二极管来维持输 出电压幅度的稳定，正弦波振荡电路的输出端作为电压比较器的反相输入端，同 相输入端接参考电压 UREF，通过输入电压与上下门限电压的比较，使比较器发生 反转，产生方波，比较器的输出端作为积分器的反相输入端，电容与积分器运算 放大器的反向输入端与输出端相连接，输出与输出成积分关系，且输出电压 uo 与 输入电压 ui 反相，输出三角波。
Keywords: dc stabilized voltage power; Venturi oscillator; Hysteresit comparator; integrator
第1章
前言
能产生多种波形，如三角波、方波、正弦波的电路被称为信号发生器，又称
信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有广泛的应用。例如在通信、广播、 电视系统中都需要射频发射，这里的射频波就是载波，把音频、视频信号和脉冲 信号运载出去，就需要产生高频振荡器。在工业、农业、生物医学等领域内，如 高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断等，都需要功率或大或小、频率或高或低 的信号发生器。 信号发生器的实现方法通常有:（1）用分立元件组成的信号发生器， （2）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。 （3）利用单片集成芯片的信号 发生器能产生多种波形，达到较高的频率，且易于调试。 （4）用专用直接数字合 成 DDS 芯片的信号发生器：能产生任意波形并达到很高的频率。但成本较高。采 用分立元件产生正弦波、方波、三角波的方案有多种，先产正弦波，根据周期性 的非正弦波与正弦波所呈的某种确定的函数关系，再通过迟滞比较器电路将正弦 波转化为方波，经过积分电路后将其变为三角波。也可以先通过迟滞比较器产生 方波，在经过密尔积分电路产生三角波，最后通过差分放大电路经三角波转换成 正弦波。 作为基础测量仪器的信号发生器随着用户的需求而不断发展。信号源实质上 就是一个扫频示波器或合成信号源，并具有基本的调制功能。现在是数字化时代， 作为最基本的测量工具，测量仪技术指标上也不断提高。如精度高、工作频带宽、 误差小等，能够满足不同层次用户的测试要求。近几年，数字化仪器在迅速发展， 我国也在不断研究推出各种新型数字化仪器。随着电子技术的快速发展，新材料 新器件层出不穷， 开发新款式信号发生器， 器件的可选择性大幅增加， 例如 ICL8038 就是一种技术上很成熟的可以产生正弦波、方波、三角波的主芯片，利用单片机 制作智能仪表也成为一种趋势。 本次设计采用分立元件产生正弦波、方波、三角波。电路的原理部分的设计， 采用单元电路模块化的设计方法，对直流稳压电源电路、文氏振荡器、迟滞比较 器、积分器四部分单元电路进行原理的分析，参数的计算，最后通过 protel 绘图软 件将电路绘制出来。通过 Multisim 仿真软件对电路进行仿真测试，观察效果。
简易信号发生器的设计 目录
摘要 Abstract 第 1 章 前言…………………………………………………………..…………. ….1 第 2 章 方案的设计………………………………..……………………………….. 2 2.1 方案的选择………………………………………….…………. …………. ...2 2.2 电路框图及工作原理…………………………….………………. ………….2 第 3 章 单元电路设计…………..……………………………………………… .. .. 3 3.1 直流稳压电源电路……………………………………………..……….. … ..3 3.1.1 电路工作原理…………………………………………..………. …….....3 3.1.2 器件的选择…………………………………………………………… …4 3.2 正弦波振荡电路 ……………………..………. ……………………………5 3.2.1 电路工作原理…………………………..……………………………… ..5 3.2.2 参数计算……………………………..……….. …………………………6 3.3 电压比较器………………………………..………. …………………………7 3.3.1 电路工作原理…………………..……. ………………………………….7 3.3.2 参数计算…………………..……………………………………………...8 3.4 积分电路………………………………..……………………………………..9 3.4.1 电路工作原理…………………..……. ………………………………….9 3.4.2 参数计算…………………..………………………………………….. ...10 第 4 章 整体电路仿真………………..………………………………………….. ...11 4.1 仿真平台……………………………………………………………………...11 4.2 仿真结果…. ………………………………………………………………….12 第 5 章 结束语………………………………………………………………….. ….14 参考文献 答谢辞 附录
关键词：直流稳压电源；文氏振荡器；迟滞比较器；积分器
Abstract
Signal generator is a kind of can produce much waveform, such as triangle wave, square wave, sine wave circuit. Signal generator in the circuit experiment and test equipment in a very wide range of purposes. The design of the principle of the signal generator and structure analysis, design of sine wave-square wave-triangle wave simple signal generator. Design of the first set by a dc voltage circuit scheme: power supply circuit, venturi oscillator,hysteresit comparator, integrator composed; Then each unit circuit of the principle is analyzed by dc stabilized voltage power supply circuit, provide the voltage required, venturi oscillator produce sine wave, hysteresit comparator produce square wave, integrators produce triangle, and at the same time in the circuit to wave the parameters of each component was calculated. Finally, using the related instrument testing, testing meet the design requirements.
毕业设计（论文）任务书
一、课题名称： 简易信号发生器的设计
二、主要技术指标： （1）交流电压输入：220V/50Hz ； (2）产生正弦波、方波、三角波三种波形 ； (3) 波形频率范围： 10Hz~1KHz ； (4) 输出电压：正弦波 Vp-p=22V, 方波 Vp-p=11V, 三角波 Vp-p=5V ; 三、工作内容和要求：该简易信号发生器由分立元器件组成，结构简单，容易实现；由直流 稳压电源电路，文氏振荡电路，迟滞比较器，积分器组成，其中，直流稳压电源电路由电源 变压器、整流滤波电路及稳压电路组成，为信号发生器提供直流电源，文氏振荡电路也称串 并联网络正弦波振荡电路，本次设计选用具有稳幅作用的文氏振荡电路，通过采用稳幅二极 管来使所产生的正弦波有一定的稳定性，迟滞比较器用来产生方波，积分器用来产生三角波。 四、主要参考文献：[1] 郑应光 著. 模拟电子线路 [M]，南京: 东南大学出版社，2000 年. [2] 林涛 著. 模拟电子技术基础[M]，重庆: 重庆大学出版社，2003 年. [3] 陈梓城 著. 实用电子电路设计与调试[M]，北京: 中国电力出版社，2006 年. [4] 王港元 著. 电子技能基础[M], 四川: 四川大学出版社,2005 年. [5] 王卫东 著. 模拟电子电路基础[M], 西安: 西安电子科技大学出版社,2003 年.
二．课题研究的主要内容： 本设计通过对信号发生器的原理以及构成进行分析，设计了正弦波—方波—三角波信号发 生器。设计中首先确定了电路方案：由直流稳压电源电路、文氏振荡器、迟滞比较器、积分器 四个单元电路组成；接着对各单元电路的的工作原理进行了分析，对电路中各元器件的参数进 行了计算；最后采用相关仪器对电路进行测试，测试达到了设计要求。
第 2 章 方案的设计
2.1 方案的选择
信号发生器实现的方法通常有以下几种： （1）可以由晶体管、运放等通用器件制作，更多的则是用专门的信号发生器 IC 产生。早期的信号发生器 IC，如 ICL8038、BA205 等，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。 （2）用分立元件组成的简易信号发生器：价格比芯片实惠，结构简单，容易 实现。 由分析选择方案（2） 。