器方案选择 第章各部分电路设计及总电路图 方波发生电路的工作原理 方波三角波转换电路的工作原理 三角波正弦波转换电路的工作原理 电路的参数选择及计算 第章电路仿真及仿真结果 第章直流稳压电源设计 第章总结 致谢 参考文献 附录 毕业设计信号发生器电子工程学院王桂明 第章绪论 绪论 能产生多种波形，如三角波锯齿波方波正弦波的电路被称为函数信号发生器， 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。函数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。例如在通信广播电视系统中都需要射频高频 发射，这里的射频波就是载波，把音频低频，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。信号源实质上就是个 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，研发或其他人员 对测量仪器是最基本的工具，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。 目前使用的信号发生器大部分是利用单片机构成的发生器，但本次设计要求采用 分立元件产生正弦波方波三角波。电路的原理部分的设计，可以是先设计单元电路， 然后用仿真软件模拟，等到各个单元都设计完成后，再将各个单元结合到起，由仿真软 件模拟是否符合制作要求。本次设计就是按照这样的思路来进行步步的分析首先按 照设计的方案选择具体的元件，画出仿真图，并对仿真图进行调试，观察效果并与课题要 求的性能指标作对比，最后分析出现误差的原因以及影响因素。在达到课题要求的前提下 保证最经济最方便最优化的设计策略 课题背景 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着广泛的应用。 各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形，如三角波锯齿 波矩形波含方波正弦波的电路被称为函数信号发生器。函数信号发生器在电 路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。例如在通信广播电视系统中，都需要 射频高频发射，这里的射频波就是载波，把音频低频视频信号或脉冲信号 运载出去，就需要能够产生高频的振荡器。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核磁共振成像等，都需要功率或大或小频率 或高或低的振荡器。 信号发生器，它是种用于产生标准信号的电子仪器，随着科学技术的发展，对它的 要求越来越高。在工业生产和科研中利用信号发生器输出的信号，可以对元器件的性能及 参数进行测量，还可以对电工和电子产品进行指数验证参数调整及性能鉴定。常用的信 号发生器绝大部分是由模拟电路构成的，当这种模拟信号发生器用于低频信号输出往往需 要的值很大，这样不但参数准确度难以保证，而且体积和功耗都很大，而由数字电路 构成的低频信号发生器，虽然其低频性能好但体积较大，价格较贵，因此，高精度，宽调 幅，低价格将成为数字量信号发生器的发展趋势。毕业设计信号发生器电子工程学院王桂明 信号发生器按其频率的高低，可分为超低频信号发生器，低频信号发生器，高频信 号发生器，超高频信号发生器，微波信号发生器按产生波形的不同，可分为正弦波信 号发生器，脉冲波函数波信号发生器，任意波信号发生器按调制方式的不同，可分为 调频信号发生器调幅信号发生器，调相信号发生器，脉冲调制信 号发生器此外，还可以产生两种或多种波形信号发生器。 设计任务及要求 任务设计个方波三角波正弦波函数发生器。 要求 频率范围。 输出电压方波三角波正弦波正弦波信号发生器的设计方法。毕业设计信号发生器电子工程学院王桂明 产生正弦波方波三角波的方案有多种，如首先产生正弦波，然后通过整形电路将 正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波也可以首先产生三角波方波，再 将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波等等。本课题采用先产生方波三角波，再将三 角波变换成正弦波的电路设计方法， 本课题中信号发生器电路组成框图如上图所示 由比较器和积分器组成方波三角波产生电路，比较器输出的方波经积分器得到三角波， 三角波到正弦波的变换电路主要由差分放大器来完成。差分放大器具有工作点稳定，输入 阻抗高，抗干扰能力较强等优点。特别是作为直流放大器时，可以有效地抑制零点漂移， 因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲 线的非线性。 第章各部分电路设计及总电路图 方波发生电路的工作原理 用迟滞比较器构成的方波产生电路如图所示，图中，和为定时元件，构成积 分电路它把输出电压反馈到集成运算放大器的反向端，回路既作为延迟环节，又作为反 馈网络。通过充放电实现输出状态的自动转换。比较器主要部件为芯片相 关信息将在后续章节介绍。当时,电容充电，电流流向如图所示， 电容两端电压不断上升，而此时同相端电压为上限门。当时，输出电压 变为低电平,使同向端电压变为下限门电压，然后电容开始放电，电流 流向如图所示，电容上的电压不断降低，当降低到时，又变为高 电平,电容又开始充电但是，上述过程周而复始，电路产生了自激振荡。 毕业设计信号发生器电子工程学院王桂明 图方波产生电路 方波三角波转换电路的工作原理 如果用线性积分电路代替方波产生电路的积分电路，则电容器两端就可获得理想 的三角波输出。其波形如图所示。 若反馈网络断开，运算发大器与及组成电压比较器，为加速电容， 可加速比较器的翻转。运放的反相端接基准电压，即，同相输入端接输入电压， 称为平衡电阻。比较器的输出的高电平等于正电源电压，低电平等于负电源电 压,当比较器的 图电路输出波形 时，比较器翻转，输出从高电平跳到低电平,或者从低电平跳到高电平。 设,则  将上式整理，得比较器翻转的下门限单位为  若,则比较器翻转的上门限电位为  比较器的门限宽度 毕业设计信号发生器电子工程学院王桂明 反馈网络断开后，运放与及组成反相积分器，其输入信号为方波 ，则积分器的输出为  时，  时，  可见积分器的输入为方波时，输出是个上升速度与下降速度相等的三角波，其波形 关系如图所示。 反馈网络闭合，既比较器与积分器首尾相连，形成闭环电路，则自动产生方波三角 波。 三角波的幅度为  方波三角波的频率为  三角波正弦波转换电路的工作原理 三角波正弦波的变换电路主要由差分放大电路来完成。分析表明，传输特性曲线 的表达式为  式中 差分放大器的恒定电流约为。 温度的电压当量，当室温为时，。 如果为三角波，设表达式为毕业设计信号发生器电子工程学院王桂明           式中三角波的幅度。 三角波的周期。 电路的参数选择及计算 差分放大器元件参数确定 输出电压为,取,则， ,取,则, 得。 三角波正弦波部分 比较器与积分器的元件计算如下 由式得  即  。 取，则，取，为的点位器。区平衡 电阻。 由式  即  当时，取，则，取， 为电位器。 当时，取以实现频率波段的转换，及的取毕业设计信号发生器电子工程学院王桂明 图波形变换 值不变。平衡电阻取。 三角波正弦波变换电路的参数选择原则是隔直电容要取得较大，因 为输出频率很低，取，滤波电容视输出的波形而定，若含高次斜 波成分较多，可取得较小，般为几十皮法至微法。欧与欧姆 相并联，以减小差分放大器的线性区。差分放大器的几静态工作点可通过观测传输特性曲 线，调整及电阻确定。 第章电路仿真及仿真结果 方波三角波 正弦波毕业设计信号发生器电子工程学院王桂明 毕业论文 题目信号发生器的设计与制作 姓名 所在学院电子工程学院 所学专业电子信息工程 班级 学号 指导教师 完成时间 毕业论文设计任务书毕业设计信号发生器电子工程学院王桂明 论文题目信号发生器的设计与制作 院部电子工程学院专业电子信息工程班级电子工程班 毕业论文设计的要求 在开始实践前，应熟悉研究方法，用科学的研究方法进行研究，以获得较高质量的研究成果。此 外，所作的论文要有定的实用性，作品在生产实践上或对些技术进行改革创新。 毕业设计从年月日开始，月日结束，月下旬答辩。毕业论文格式以及对学生 的要求按烟台南山学院毕业设计管理条例执行。两人合作的题目，要有明确的分工，每人侧重自 己的任务各写篇论文。 毕业论文设计的内容与技术参数 设计个方波三角波正弦波信号发生器，要求 频率范围 输出电压方波三角波正弦波 输出幅值频率可调 毕业论文设计工作计划 指导教师下达任务书， 学生写出开题报告。 查找资料，完成系统总体设计，购买元器件并制作。 完成作品，并完成论文初稿。 完成论文终稿并交指导老师批阅。 月下旬答辩。 接受任务日期年月日要求完成日期年月日 学生签名年月日 指导教师签名年月日 院长主任签名年月日 毕业设计信号发生器电子工程学院王桂明 信号发生器的设计与制作 摘要信号发生器广泛应用于电子工程通信工程自动控制遥测控制测量 仪器仪表和计算机等技术领域。采用集成运放和分立元件相结合的方式，利用迟滞比较 器电路产生方波信号，以及充分利用差分电路进行电路转换，从而设计出个能变换出三 角波正弦波方波的简易信号发生器。通过对电路分析，确定了元器件的参数，并利用 软件仿真电路的理想输出结果，克服了设计低频信号发生器电路方面存在的技术 难题，使得设计的低频信号发生器结构简单，实现方便。该设计可产生低于的各波 形输出，并已应用于实验操作。 关键词信号发生器方波信号电路仿真 , , , ,