函数信号发生器毕业设计 刘浩.doc

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烟台工程职业技术学院

毕业设计说明书

题目:函数信号发生器

专业:机电一体化

班级:10304

姓名:刘浩

指导教师:刘静老师

目录TOC\o1-3\h\z\u

第1章绪论 1

第2章电路方案的确定 2

2.1电路方案选择 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正弦波振荡电路 3

3.1.1电路工作原理 3

3.1.2参数计算 4

3.2电压比较器 6

3.2.1电路工作原理 6

3.2.2参数计算 8

3.3积分电路 8

3.3.1电路工作原理 8

3.3.2参数计算 9

第4章电路仿真 11

4.1仿真方法 11

4.2仿真结果 12

第5章电路安装及调试 14

结论 15

致谢 16

参考文献 17

附录 18

摘要

函数信号发生器是一种能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路。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。本设计通过对函数波形发生器的原理以及构成分析设计一正弦波-方波-三角波函数发生器。设计中首先确定了电路方案：由文氏振荡器、滞回比较器、积分器组成；接着对各单元电路的的工作原理进行了分析，对电路中各元器件的参数进行了计算；再采用ElectronicsWorkbench仿真软件对电路进行仿真分析。仿真达到了设计要求。

关键词文氏振荡器；滞回比较器；积分器

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第1章绪论

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，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AT89S51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一起，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一步一步的分析：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。

第2章电路方案的确定

2.1电路方案选择

函数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，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）用分立元件组成的函数发生器：价格比芯片实惠，结构简单，容易实现。

由分析选择方案（2）。

2.2电路框图及工作原理

1．电路框图

由方案（2）可得电路组成框图如图2-1所示。

正弦波振荡电路

正弦波振荡电路

比较器

积分电路

图2-1电路组成框图

2．电路工作原理

根据图2-1分析，正弦波振荡电路可以产生正弦波，正弦波振荡电路的输出端作为电压比较的输入端，比较器又可产生方波，比较器的输出端可作积分器的输入端通过积分器输出三角波。

第3章单元电路设计

3.1正弦波振荡电路

3.1.1电路工作原理

1．正弦波产生电路

正弦波产生电路即为正弦波振荡器。受集成运放带宽所限，振荡频率均不高，一般为1Hz~1MHz。

正弦波振荡器常用的电路结构有移相式正弦波振荡器、文氏电桥振荡器及积分式正弦波振荡器等。

2．文氏电桥振荡器

文氏电桥振荡电路又称RC串并联网络正弦波振荡电路。它用于产生f0≤1MHz的低频振荡信号，振幅和频率较稳定，而且频率调节方便。许