函数波形发生器课程设计报告

函数波形发生器课程设计报告
函数波形发生器课程设计报告

课程设计报告

学生姓名:学号:

学院:电气工程学院

班级:

题目: 函数波形发生器的设计

指导教师:职称:

年月日

一. 设计要求

函数波形发生器 基本要求:

(1)用运算放大器和分立元件实现,生成方波、三角波、矩形波 (2)波形的幅值、频率可调

(3)用运算放大器和分立元件实现正弦波(拓展)

二. 设计原理及框图

图1 方波、三角波、正弦波、锯齿波、矩形波信号发生器的原理框图

原理:

1.该电路通过电压比较器即可组成方波信号发生器。

2.然后经过积分电路产生三角波,通过改变方波的占空比不仅可以得到锯齿波, 还可得到额外的矩形波。

3.三角波通过低通滤波电路来实现正弦波的输出。

电压比较器

方波

占空比可调

积分电路

锯齿波

积分电路

三角波

低通发生器

正弦波

通过四综示波器将三角波、方波、锯齿波、矩形波、正弦波显示出来

矩形波

三.器件说明

类型规格数量备注

电阻20KΩ 1 R1

10KΩ 3 R2、R3、R4

5KΩ 1 R5

510Ω 2 R11、R12 滑动变阻器50KΩ 1 R6

20 KΩ 2 R7、R8

5MΩ 1 R9

100KΩ 1 R10 集成运放3554AM 2 U1、U2

电容240nF 1 C1

2.2uF 2 C2、C3

开关单刀双掷开关 1 J1

普通二极管1N4148 1 D3

稳压二极管1N4731A 2 D1、D2

示波器四综示波器 1 XSC1

四.设计过程

4.1方波——三角波设计电路原理

图2 方波-三角波函数发生器电路

参数的计算为:

1.方波接入示波器的A通道,三角波接入示波器的B通道。

2.将比较器的输出电平稳定在±5V,选用IN4731(4.3V),其Uo=±(4.3+0.7)=±5V。

3.可变电阻R7、R8用来改变电阻比值以改变方波和三角波的输出幅值。取R2为10kΩ,则R1为20kΩ,需要改变幅值时再使用可变电阻。

4.f0需在10Hz到100Hz的范围内以10倍频程变化,则电路用电容C1来实现10倍频程变化,用R=R5+R6来实现每个频程内的f0的连续变化,设R5为5k Ω,则R6约为50kΩ,计算f0从10Hz到100Hz时电路中的电容C1有:

4.2锯齿波——矩形波设计电路原理

图3 矩形波-锯齿波函数发生器电路

参数的计算为:

1.矩形波接入示波器的A通道,锯齿波接入示波器的B通道。

2.将比较器的输出电平稳定在±5V,选用IN4731(4.3V),其Uo=±(4.3+0.7)=±5V。

3.可变电阻R7、R8用来改变电阻比值以改变矩形波和锯齿波的输出幅值。取R2为10kΩ,则R1为20kΩ,需要改变幅值时再使用可变电阻。

4.f0需在10Hz到100Hz的范围内以10倍频程变化,则电路用电容C1来实现10倍频程变化,用R=R5+R6来实现每个频程内的f0的连续变化,设R5为5k Ω,则R6约为50kΩ,计算f0从10Hz到100Hz时电路中的电容C1有:

5.矩形波-锯齿波函数发生器与方波-三角波函数发生器的区别在于:电容C1的正、反向充电时间不同,通过单刀双掷开关J1将开关拨到有R10和D3一侧,通过改变滑动变阻器R10的阻值,可改变矩形波的占空比。

4.3三角波--正弦波转换电路的工作原理(拓展)

图4 三角波产生正弦波原理图

原理:采用低通滤波的方法将三角波变换为正弦波。

五.仿真调试过程

遇到的问题:一开始通过比较器U1和积分器U2得到了方波-三角波仿真图,但没弄清楚矩形波的产生原理。

解决方案:后来通过查询资料、询问同学,明白了矩形波可通过锯齿波经积分器产生,而锯齿波可通过改变电容C1的正、反向充电时间常数改变矩形波的占空比。由此得到了矩形波-锯齿波仿真图。其电路图的改进过程如图5、图6所示。

图5 方波-三角波转换电路的工作原理图

图 6 矩形波-锯齿波转换电路的工作原理图

Multisim 10的仿真结果如下:

1. A通道为方波,取纵轴坐标为5V/Div,B通道为三角波取纵轴坐标为10V/Div。手动放置坐标线有微小误差。当R7、R8都取0 kΩ时,可实现方波幅值为±5V,三角波幅值为±10V。接通电容C1,f0的范围为10Hz~100Hz,调节R6可实现f0

的连续变化,由模拟示波器可得仿真结果如图5所示。

图7 频率为100Hz的方波-三角波仿真图

2. A通道为矩形波,取纵轴坐标为5V/Div,B通道为锯齿波取纵轴坐标为10V /Div, C通道为变型的正弦波,取纵轴坐标为5V/Div。手动放置坐标线有微小误差。当R7、R8都取0 kΩ时,可实现矩形波幅值为±5V,锯齿波幅值为±10V,变型的正弦波幅值为±5V。接通电容C1,f0的范围为10Hz~100Hz,调节R6可实现f0的连续变化,由模拟示波器可得仿真结果如图8所示。

图8 频率为100Hz的矩形波-锯齿波-变型的正弦波仿真图

3.A通道为方波,取纵轴坐标为5V/Div,B通道为三角波取纵轴坐标为10V/Div,C通道为正弦波,取纵轴坐标为5V/Div。手动放置坐标线有微小误差。当R7、R8都取0 kΩ时,可实现矩形波幅值为±5V,锯齿波幅值为±10V,变型的正弦波幅值为±5V。接通电容C1,f0的范围为10Hz~100Hz,调节R6可实现f0的连续变化,由模拟示波器可得仿真结果如图9所示。

图9 频率为100Hz的方波--三角波-正弦波仿真图

总电路设计

图10 总电路设计图

六.设计体会及收获

为期几天的课程设计已经结束,在这几天的学习、设计、及电路搭建过程中我感触颇深。使我对抽象的理论有了具体的认识。通过对函数信号发生器的设计,我掌握了常用元件的识别和测试;熟悉了常用的仪器仪表;了解了电路的连接、搭建方法;以及如何提高电路的性能等等。

通过对函数信号发生器的设计,我还深刻认识到了“理论联系实际”的这句话的重要性与真实性。而且通过对此课程的设计,我不但知道了以前不知道的理论知识,而且也巩固了以前知道的知识。最重要的是在实践中理解了书本上的知识,明白了学以致用的真谛。也明白老师为什么要求我们做好这个课程设计的原因。他是为了教会我们如何运用所学的知识去解决实际的问题,提高我们的动手能力。在实验仿真过程中,我遇到了不少的问题。比如:波形失真,甚至不出波形这样的问题。在老师和同学的帮助下,把问题一一解决,那种心情别提有多高兴啦。实验中暴露出我们在理论学习中所存在的问题,有些理论知识还处于懵懂状态,老师们不厌其烦地为我们调整波形,讲解知识点,实在令我感动。

最后用一句话来结束吧:“实践是检验真理的唯一标准”。

课程设计波形发生器

一、设计任务和要求 要求:设计并制作用分立元件和集成运算放大器组成的能产生方波、三角波和正弦波的波形发生器。 二、原理电路设计: (1)方案的提出 方案一: ①先由文氏桥振荡产生一个正弦波信号(右图) ②把文氏桥产生的正弦波通过一个过零比较器 从而把正弦波转换成方波。 ③把方波信号通过一个积分器。转换成三角波。 方案二: ①由比较器和积分器构成方波三角波产生电路。(下图) ②然后通过低通滤波把三角波转换成正弦波信号。 方案三: ①由比较器和积分器构成方波三角波产生电路。(电路图与方案二相同) ②用折线法把三角波转换成正弦波。(下图) (2)方案的比较与确定 方案一:

文氏桥的振荡原理:正反馈RC网络与反馈支路构成桥式反馈电路。当R1=R2、C1=C2。即f=f 时,F=1/3、Au=3。然而,起振条件为Au略大于3。实际操作时, 如果要满足振荡条件R4/R3=2时,起振很慢。如果R4/R3大于2时,正弦波信号顶部失真。调试困难。RC串、并联选频电路的幅频特性不对称,且选择性较差。因此放弃方案一。 方案二: 把滞回比较器和积分比较器首尾相接形成正反馈闭环系统,就构成三角波发生器和方波发生器。比较器输出的风波经积分可得到三角波、三角波又触发比较器自动翻转形成方波,这样即可构成三角波和方波发生器。 通过低通滤波把三角波转换成正弦波是在三角波电压为固定频率或频率变化范围很小的情况下使用。然而,指标要求输出频率分别为102H Z、103H Z和104Hz。因此不满足使用低通滤波的条件。放弃方案二。 方案三: 方波三角波发生器原理如同方案二。 比较三角波和正弦波的波形可以发现,在正弦波从零逐渐增大到峰值的过程中,与三角波的差别越来越大;即零附近的差别最小,峰值附近差别最大。因此,根据正弦波与三角波的差别,将三角波分成若干段,按不同的比例衰减,就可以得到近似与正弦波的折线化波形。而且折线法不受频率范围的限制,便于集成化。 综合以上三种方案的优缺点,最终选择方案三来完成本次课程设计。 (3)单元电路设计 此电路由反相输入的滞回比较器和RC电路组成。RC回路既作为延迟环节,又作为反馈网络,通过RC充、放电实现输出状态的自动转换。设某一时刻输出

简易波形发生器设计报告

电子信息工程学院 硬件课程设计实验室课程设计报告题目:波形发生器设计 年级:13级 专业:电子信息工程学院学号:201321111126 学生姓名:覃凤素 指导教师:罗伟华 2015年11月1日

波形发生器设计 波形发生器亦称函数发生器,作为实验信号源,是现今各种电子电路实验设计应用中必不可少的仪器设备之一。 波形发生器一般是指能自动产生方波、三角波、正弦波等电压波形的电路。产生方波、三角波、正弦波的方案有多种,如先产生正弦波,再通过运算电路将正弦波转化为方波,经过积分电路将其转化为三角波,或者是先产生方波-三角波,再将三角波变为正弦波。本课程所设计电路采用第二种方法,利用集成运放构成的比较器和电容的充放电,实现集成运放的周期性翻转,从而在输出端产生一个方波。再经过积分电路产生三角波,最后通过正弦波转换电路形成正弦波。 一、设计要求: (1) 设计一套函数信号发生器,能自动产生方波、三角波、正弦波等电压波形; (2) 输出信号的频率要求可调; (3) 根据性能指标,计算元件参数,选好元件,设计电路并画出电路图; (4) 在面包板上搭出电路,最后在电路板上焊出来; (5) 测出静态工作点并记录; (6) 给出分析过程、电路图和记录的波形。 扩展部分: (1)产生一组锯齿波,频率范围为10Hz~100Hz , V V 8p -p =; (2)将方波—三角波发生器电路改成矩形波—锯齿波发生器,给出设计电路,并记录波形。 二、技术指标 (1) 频率范围:100Hz~1kHz,1kHz~10kHz ; (2) 输出电压:方波V V 24p -p ≤,三角波V V 6p -p =,正弦波V V 1p -p ≥; (3) 波形特性:方波s t μ30r < (1kHz ,最大输出时),三角波%2V <γ ,正弦波y~<2%。 三、选材: 元器件:ua741 2个,3DG130 4个,电阻,电容,二极管 仪器仪表: 直流稳压电源,电烙铁,万用表和双踪示波器 四、方案论证 方案一:用RC 桥式正弦波振荡器产生正弦波,经过滞回比较器输出方波,方波在经过积分器得到三角波。

利用Labview实现任意波形发生器的设计

沈阳理工大学课程设计专用纸No I

1 引言 波形发生器是一种常用的信号源,广泛应用于通信、雷达、测控、电子对抗以及现代化仪器仪表等领域,是一种为电子测量工作提供符合严格技术要求的电信号设备。随着现代电子技术的飞速发展,现代电子测量工作对波形发生器的性能提出了更高的要求,不仅要求能产生正弦波、方波等标准波形,还能根据需要产生任意波形,且操作方便,输出波形质量好,输出频率范围宽,输出频率稳定度、准确度及分辨率高,频率转换速度快且频率转换时输出波形相位连续等。可见,为适应现代电子技术的不断发展和市场需求,研究制作高性能的任意波形发生器十分有必要,而且意义重大。 波形发生器的核心技术是频率合成技术,主要方法有:直接模拟频率合成、锁相环频率合成(PLL),直接数字合成技术(DDS)。 传统的波形发生器一般基于模拟技术。它首先生成一定频率的正弦信号,然后再对这个正弦信号进行处理,从而输出其他波形信号。早期的信号发生器大都采用谐振法,后来出现采用锁相环等频率合成技术的波形发生器。但基于模拟技术的传统波形发生器能生成的信号类型比较有限,一般只能生成正弦波、方波、三角波等少数的规则波形信号。随着待测设备的种类越来越丰富,测试用的激励信号也越来越复杂,传统波形发生器已经不能满足这些测试需要,任意波形发生器(AWG)就是在这种情况下,为满足众多领域对于复杂的、可由用户自定义波形的测试信号的日益增长的需要而诞生的。随着微处理器性能的提高,出现了由微处理器、D/A以及相关硬件、软件构成的波形发生器。它扩展了波形发生器的功能,产生的波形也比以往复杂。实质上它采用了软件控制,利用微处理器控制D/A,就可以得到各种简单波形。但由于微处理器的速度限制,这种方式的波形发生器输出频率较低。目前的任意波形发生器普遍采用DDS(直接数字频率合成)技术。基于DDS技术的任意波形发生器(AWG)利用高速存储器作为查找表,通过高速D/A转换器对存储器的波形进行合成。它不仅可以产生正弦波、方波、三角波和锯齿波等规则波形,而且还可以通过上位机编辑,产生真正意义上的任意波形。

简易波形发生器设计

摘要:单片机主要面对的是测控对象,突出的是控制功能,所以它从功能和形态上来说都是应测控领域应用的要求而诞生的。随着单片机技术的发展,它在芯片内部集成了许多面对测控对象的接口电路,如ADC、DAC、高速I/O接口、脉冲宽度调制器(Pulse Width Modulator,PWM)、监视定时器(Watch Dog Timer,WDT)等。这些对外电路及外设接口已经突破了微型计算机传统的体系结构,所以单片机也称为微控制器(Micro Controller)。 关键词:中央处理器;随机存储器;只读存储器

引言:一般函数发生器是由硬件组成的,它的输出频率范围宽,各项指标高,性能优良,因而在对输出波形要求较高的地方被广泛应用,这种仪器的缺点是电路复杂,成本高,输出波形种类不多,不够灵活。在对波形指标要求不高,频率要求较低的场合,可以用单片机构成一个波形发生器。产生所需要的各种波形,这样的函数发生器靠软件产生各种波形,小巧灵活,便于修改,且成本低廉,容易实现。 1设计概述 1.1 课程设计的目的 通过对本课题的设计,掌握A/D,D/A转换的应用,用单片机产生各种波形的方法及改变波形频率的方法。熟悉单片机应用系统的设计以及软硬件的调试。单片机本身并没有开发能力,必须借助开发工具即硬件开发环境才能进行开发。单片机的硬件开发环境有PC机、编程器和仿真机等。 1.2 设计的内容、要求 设计一个简易波形发生器,要求该系统能通过开关或按钮有选择性的输出正弦波、三角波、方波、及阶梯波等四种波形,并且这四种波形的频率均可通过输入电位器在一定范围内调节。 对于四种波形的切换,用两个开关的四种状态来表示(或用按钮)。选用常用的A/D转换芯片0809来实现模拟量的输入。D/A转换器选用0832来输出波形。

模电课程设计(波形发生器)

课程设计 课程名称模拟电子技术基础课程设计题目名称波形发生电路_ 学生学院物理与光电工程学院 专业班级电子科学与技术(5)班 学号 学生姓名 指导教师 2013-12-10

一、题目: 波形发生电路 二、设计任务与技术指标 要求:设计并制作用分立元件和集成运算放大器组成的能产生正弦波、方波和三 角波的波形发生器。 基本指标: 1、输出的各种波形基本不失真; 2、频率范围为50H Z ~20KH Z ,连续可调; 3、方波和正弦波的电压峰峰值V PP >10V ,三角波的V PP >20V 。 三、电路设计及其原理 1) 方案的提出 方案一 ①用RC 桥式振荡器产生正弦波。 ②正弦波经过一个过零比较器产生方波。 ③方波通过积分运算产生三角波。 方案二 ①由滞回比较器和积分运算构成方波和三角波发生电路。(如图1所示) ②再由低通滤波把三角波转成正弦波。 方案三 ①由滞回比较器和积分运算构成方波和三角波发生电路。(同方案二) ②利用折线法把三角波转换成正弦波。(如图2所示) 图1 图3 图2

2)方案的比较 方案一中以RC串并联网络为选频网络和正反馈网络、并引入电压串联负反馈,从而产生正弦波。为了稳定正弦波幅值,一般要在反馈电阻一边串联一对反向的并联二极管,但这样会使正弦波出现交越失真。R1/R2=2时,起振很慢; R1/R2>2时,正弦波会顶部失真。调试困难。还有,RC桥式振荡器对同轴电位器的精确度要求较高,否则,正弦波很容易失真。 方案二的低通滤波产生正弦波适宜在三角波频率固定或变化小时使用,而本次课程设计要求频率50Hz-20KHz,显然不适合。 方案三滞回比较器和积分比较器首尾相接形成正反馈闭环系统,这样就形成方波发生器和三角波发生器。滞回比较器输出的方波经积分产生三角波,三角波又触发比较器自动翻转成方波。 另外,根据正弦波与三角波的差别,将三角波分成若干段,按不同的比例衰减,就可以得到近似与正弦波的折线化波形。而且折线法不受频率范围的限制,便于集成化。虽然反馈网络中电阻的匹配困难,但可以通过理论计算出每个电阻阻值后再调试。这样可以省下很多功夫。 综合以上三种方案的优缺点,最终选择方案三来完成本次课程设计。 3)单元电路设计 方波---三角波产生电路

课程设计——波形发生器要点

1.概述 波形发生器是一种常用的信号源,广泛地应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域。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。通过对函数波形发生器的原理以及构成分析,可设计一个能变换出三角波、正弦波、方波的函数波形发生器。本课程采用采用RC正弦波振荡电路、电压比较器、积分电路共同组成的正弦波—方波—三角波函数发生器的设计方法。先通过RC正弦波振荡电路产生正弦波,再通过电压比较器产生方波,最后通过积分电路形成三角波。

2.设计方案 采用RC正弦波振荡电路、电压比较器、积分电路共同组成的正弦波—方波—三角波函数发生器的设计方法。先通过RC正弦波振荡电路产生正弦波,再通过电压比较器产生方波,最后通过积分电路形成三角波。文氏桥振荡器产生正弦波输出,其特点是采用RC串并联网络作为选频和反馈网络,其振荡频率f=1/2πRC.改变RC的值,可得到不同的频率正弦波信号输出。用集成运放构成电压比较器,将正弦波变换成方

3. 设计原理 3.1正弦波产生电路 正弦波由RC 桥式振荡电路(如图3-1所示),即文氏桥振荡电路产生。文氏桥振荡器具有电路简单、易起振、频率可调等特点而大量应用于低频振荡电路。正弦波振荡电路由一个放大器和一个带有选频功能的正反馈网络组成。其振荡平衡的条件是AF =1以及ψa+ψf=2n π。其中A 为放大电路的放大倍数,F 为反馈系数。振荡开始时,信号非常弱,为了使振荡建立起来,应该使AF 略大于1。 放大电路应具有尽可能大的输入电阻和尽可能小的输出电阻以减少放大电路对选频特性的影响,使振荡频率几乎仅决定于选频网络,因此通常选用引入电压串联负反馈的放大电路。正反馈网络的反馈电压U f 是同相比例运算电路的输入电压,因而要把同相比例运算电路作为整体看成电路放大电路,它的比例系数是电压放大倍数,根据起振条件和幅值平衡条件有 31 1≥+ =R Rf Av (Rf=R2+R1//D1//D2) 且振荡产生正弦波频率 Rc f π210= 图中D1、D2的作用是,当Vo1幅值很小时,二极管D1、D2接近开路,近似有Rf =9.1K +2.7K =11.8K ,,Av=1+Rf/R1=3.3>=3,有利于起振;反之当Vo 的幅值较大时,D1或D2导通,Rf 减小,Av 随之下降,Vo1幅值趋于稳定。

模电课程设计-波形发生器

一、设计题目 波形发生电路 二、设计任务和要求 要求:设计并制作用分立元件和集成运算放大器组成的能产生方波、三角波和正弦波的波形发生器。 指标:输出频率分别为:102H Z、103H Z和104Hz;输出电压峰峰值V PP≥20V 三、原理电路设计: (1)方案的提出 方案一: ①先由文氏桥振荡产生一个正弦波信号(右图) ②把文氏桥产生的正弦波通过一个过零比较器 从而把正弦波转换成方波。 ③把方波信号通过一个积分器。转换成三角波。 方案二: ①由比较器和积分器构成方波三角波产生电路。(下图) ②然后通过低通滤波把三角波转换成正弦波信号。 方案三: ①由比较器和积分器构成方波三角波产生电路。(电路图与方案二相同) ②用折线法把三角波转换成正弦波。(下图)

(2)方案的比较与确定 方案一: 文氏桥的振荡原理:正反馈RC网络与反馈支路构成桥式反馈电路。当R1=R2、时,F=1/3、Au=3。然而,起振条件为Au略大于3。实际操作时,C1=C2。即f=f 如果要满足振荡条件R4/R3=2时,起振很慢。如果R4/R3大于2时,正弦波信号顶部失真。调试困难。RC串、并联选频电路的幅频特性不对称,且选择性较差。因此放弃方案一。 方案二: 把滞回比较器和积分比较器首尾相接形成正反馈闭环系统,就构成三角波发生器和方波发生器。比较器输出的风波经积分可得到三角波、三角波又触发比较器自动翻转形成方波,这样即可构成三角波和方波发生器。 通过低通滤波把三角波转换成正弦波是在三角波电压为固定频率或频率变化范围很小的情况下使用。然而,指标要求输出频率分别为102H Z、103H Z和104Hz。因此不满足使用低通滤波的条件。放弃方案二。 方案三: 方波三角波发生器原理如同方案二。 比较三角波和正弦波的波形可以发现,在正弦波从零逐渐增大到峰值的过程中,与三角波的差别越来越大;即零附近的差别最小,峰值附近差别最大。因此,根据正弦波与三角波的差别,将三角波分成若干段,按不同的比例衰减,就可以得到近似与正弦波的折线化波形。而且折线法不受频率范围的限制,便于集成化。 综合以上三种方案的优缺点,最终选择方案三来完成本次课程设计。 (3)单元电路设计

基于51单片机的波形发生器的设计讲解

目录 1 引言 (1) 1.1 题目要求及分析 (1) 1.1.1 示意图 (1) 1.2 设计要求 (1) 2 波形发生器系统设计方案 (2) 2.1 方案的设计思路 (2) 2.2 设计框图及系统介绍 (2) 2.3 选择合适的设计方案 (2) 3 主要硬件电路及器件介绍 (4) 3.1 80C51单片机 (4) 3.2 DAC0832 (5) 3.3 数码显示管 (6) 4 系统的硬件设计 (8) 4.1 硬件原理框图 (8) 4.2 89C51系统设计 (8) 4.3 时钟电路 (9) 4.4 复位电路 (9) 4.5 键盘接口电路 (10) 4.7 数模转换器 (11) 5 系统软件设计 (12) 5.1 流程图: (12) 5.2 产生波形图 (12) 5.2.1 正弦波 (12) 5.2.2 三角波 (13) 5.2.3 方波 (14) 6 结论 (16) 主要参考文献 (17) 致谢...................................................... 错误!未定义书签。

1引言 1.1题目要求及分析 题目:基于51单片机的波形发生器设计,即由51单片机控制产生正弦波、方波、三角波等的多种波形。 1.1.1示意图 图1:系统流程示意图 1.2设计要求 (1) 系统具有产生正弦波、三角波、方波三种周期性波形的功能。 (2) 用键盘控制上述三种波形(同周期)的生成,以及由基波和它的谐波(5次以下)线性组合的波形。 (3) 系统具有存储波形功能。 (4) 系统输出波形的频率范围为1Hz~1MHz,重复频率可调,频率步进间隔≤100Hz,非正弦波的频率按照10次谐波来计算。 (5) 系统输出波形幅度范围0~5V。 (6) 系统具有显示输出波形的类型、重复频率和幅度的功能。

微机原理课程设计波形发生器

微机原理课程设计 波形发生器 基本要求: (1)通过按键选择波形,波形选择(方波、三角波)。8255 A 和0832 (2)通过按键设定波形的频率,同时波形频率在数码管上显示。8255A (3)频率设定后,通过8253精确计时来设置波形宽度大小,比如方波的占空比。(4)8259A产生中断,用示波器显示输出波形。 附加要求: (1)通过按键可以增大或者降低频率; (2)显示正弦波。

目录 一理论部分 1.1 课程设计的目的 (2) 1.2 课程设计要求与内容 (2) 1.3 总体设计方案 (2) (1)设计思想及方案论证 (2) (2)总体设计方案框图 (3) 1.4 系统硬件设计 (4) 1.5 系统软件设计 (5) 二实践部分 2.1 系统硬件原理简介 (6) 2.2 程序调试 (9) 2.3 软件系统的使用说明 (9) 三课程设计结果分析 3.1 实验结果 (10) 3.2 结果分析 (11) 四课程设计总结 (11) 五附录 5.1源程序及说明 (12)

波形发生器 一 理论部分 1.1 课程设计的目的 (1)综合模拟电子线路、数字电子技术和微机原理等多门专业基础课程的知识,使学生对 以计算机为核心的通信、测量或控制系统有个全面了解和实践的过程。 (2)掌握常规芯片的使用方法、掌握简单微型计算机应用系统软硬的设计方法,进一步锻炼同学们在微型计算机应用方面的实际工作能力,强化本学科内容并扩展知识面。 (3)体验分析问题、提出解决方案、通过编程等手段实现解决方案、不断调试最终达到设计要求的全过程。 (4)培养学生的创造力和对专业的适应性。 1.2 课程设计的内容和要求 1、通过按键选择波形,波形选择(方波、三角波、正弦波)。8255 A 和0832 2、通过按键设定波形的频率,同时波形频率在数码管上显示。8255A 3、频率设定后,通过8253精确计时来设置波形宽度大小,比如方波的占空比。 4、8259A 产生中断,用示波器显示输出波形。 5、通过按键可以增大或者降低频率; 6、画出电路原理图,说明工作原理,编写程序及程序流程图。 1.3 总体设计方案 (1)设计思想及方案论证 由于要求达到模拟信号波形发生,因此要由D/A 转换芯片0832来来完成此项任务,由8253形成波形的主要做法是:先输出一个下限电平,将其保持t 然后输出一个稍高的电平,在保持t ,然后重复此过程,因此需要延长0832输入数据的时间间隔来改变频率。如图1信号发生波形图所示。0832输入的数据的延时可以通过软件完成,也可以通过硬件完成。由于实验要求输出的波的频率可以改变,且精确,所以选用硬件延时 硬件延时主要由计时器8253和中断控制器8259来实现。由8253输出的方波的高低电平,来触发8259的IR0端,8259给CPU 中断信号,CPU 中断来执行相应的中断子程序,中断子程序为向0832输出数据的程序,通过选择此程序可以产生锯齿波,方波,正弦波。由于0832产生的方波的频率可以控制,所以每次中断执行波形发生程序的时间间隔可以精确控制。以此来控制输出的波形频率。最后通过8255驱动LED 数码显示管,实现对输入的频率的显示,由键盘直接输入波形频率,通过LED 数码显示管显示。 +5V 0V 图1 信号发生波形图

波形发生器课程设计报告

课程设计报告书 波形发生器 学院电子与信息学院 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 课程编号 课程学分1 起始日期2017 波形发生器 一、选题背景 波形发生器是一种常用的信号源,广泛地应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域。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。通过对函数波形发生器的原理以及构成分析,可设计一个能变换出三角波、正弦波、矩形波的函数波形发生器。 二、方案论证 1、设计题目要求 1.1、功能要求 同时三通道输出,采用正弦波、矩形波、三角波的级联结构; 电源由稳压电源供给; 1.2、指标要求: 输出电压要求正弦波Vp-p>10V、矩形波Vp-p>10V、三角波Vp-p>4V; 输出波形频率范围为100Hz—2kHz;

通带内输出电压幅度峰峰值误差不大于5%; 矩形波占空比可调整,调整范围:10%~90%; 2、总体设计方案 2.1设计思路 根据模拟电子技术基础课程,可通过RC桥式正弦波振荡电路产生正弦波,通过比较器变换成矩形波,再通过积分电路变换成三角波;或者同过滞回比较器和RC电路组成的矩形波发生电路产生矩形波,通过积分电路变换成三角波,再用滤波法变换成正弦波。 2.2设计方案 满足上述设计功能可以实施的方案很多,现提出以下几种方案: 2.2.1方案一 ①原理框图 图2.2.1方案一原理框图 ②基本原理 通过RC桥式正弦波振荡电路,产生正弦波,改变电阻R和电容C的值实现频率可调;通过单限比较器,产生矩形波,接入参考电压,通过改变与参考电压串联电阻的阻值,实现占空比可调;通过积分电路,产生三角波。 2.2.2方案二 ①原理框图

波形发生器设计实验报告

一、实验目的 (1)熟悉555型集成时基电路结构、工作原理及其特点。 (2)掌握555型集成时基电路的基本应用。 (3)掌握由555集成型时基电路组成的占空比可调的方波信号发生器。 二、实验基本原理 555电路的工作原理 555集成电路开始是作定时器应用的,所以叫做555定时器或555时基电路。但后来经过开发,它除了作定时延时控制外,还可用于调光、调温、调压、调速等多种控制及计量检测。此外,还可以组成脉冲振荡、单稳、双稳和脉冲调制电路,用于交流信号源、电源变换、频率变换、脉冲调制等。由于它工作可靠、使用方便、价格低廉,目前被广泛用于各种电子产品中,555集成电路内部有几十个元器件,有分压器、比较器、基本R-S触发器、放电管以及缓冲器等,电路比较复杂,是模拟电路和数字电路的混合体。 555芯片管脚介绍 555集成电路是8脚封装,双列直插型,如图2(A)所示,按输入输出的排列可看成如图2(B)所示。其中6脚称阈值端(TH),是上比较器的输入;2脚称触发端(TR),是下比较器的输入;3脚是输出端(Vo),它有O和1两种状态,由输入端所加的电平决定;7脚是放电端(DIS),它是内部放电管的输出,有悬空和接地两种状态,也是由输入端的状态决定;4脚是复位端(MR),加上低电平时可使输出为低电平;5脚是控制电压端(Vc),可用它改变上下触发电平值;8脚是电源端,1脚是地端。

用555定时器组成的多谐振荡器如图所示。接通电源后,电容C2被充电,当电容C2上端电压Vc 升到2Vcc/3时使555第3脚V0为低电平,同时555内放电三极管T 导通,此时电容C2通过R1放电,Vc 下降。当Vc 下降到Vcc/3时,V0翻转为高电平。电容器C2放电所需的时间为 2ln 12??=C R t pL ( 1-1) 当放电结束时,T 截止,Vcc 将通过R1,R2,R3向电容器C2充电,Vc 由Vcc/3 上升到2Vcc/3所需的时间为 22)321(7.02ln )321(C R R R C R R R t pH ++=++= (1-2) 当Vc 上升到2Vcc/3时,电路又翻转为低电平。如此周而复始,于是,在电路的输出端就得到一个周期性的矩形波。电路的工作波形如图4,其中的震荡频率为 : f=1/(tpL+tpH )=1.43/(2R1+R2+R3) C2 (1-3) 三、实验设计目标 波形发生器是建立在模拟电子技术基础上的一个设计性实验,它是借助综合测试板上的555芯片和一片通用四运放324芯片,以及各种电阻、电感、电容等基本元器件,从而设计制作一个频率可变的同时输出脉冲波、锯齿波、正弦波Ⅰ、正弦波Ⅱ的波形产生电路,其借助于计算机软件multisim 仿真以及电路板硬件调

多种波形发生器的设计与制作

课题三 多种波形发生器的设计与制作 方波、三角波、脉冲波、锯齿波等非正弦电振荡信号是仪器仪表、电子测量中最常用的波形,产生这些波形的方法较多。本课题要求设计的多种波形发生器是一种环形的波形发生器,方波、三角波、脉冲波、锯齿波互相依存。电路中应用到模拟电路中的积分电路、过零比较器、直流电平移位电路和锯齿波发生器等典型电路。通过对本课题的设计与制作,可进一步熟悉集成运算放大器的应用及电路的调试方法,提高对电子技术的开发应用能力。 1、 设计任务 设计并制作一个环形的多种波形发生器,能同时产生方波、三角波、脉冲波和锯齿波,它们的时序关系及幅值要求如图3-3-1所示。 图3-3-1 波形图 设计要求: ⑴ 四种波形的周期及时序关系满足图3-3-1的要求,周期误差不超过%1±。 ⑵ 四种波形的幅值要求如图3-3-1所示,幅值误差不超过%10±。 ⑶ 只允许采用通用器件,如集成运放,选用F741。

要求完成单元电路的选择及参数设计,系统调试方案的选取及综合调试。 2、设计方案的选择 由给定的四种波形的时序关系看:方波决定三角波,三角波决定脉冲波,脉冲波决定锯齿波,而锯齿波又决定方波。属于环形多种波形发生器,原理框图可用3-3-2表示。 图3-3-2 多种波形发生器的方框图 仔细研究时序图可以看出,方波的电平突变发生在锯齿波过零时刻,当锯齿波的正程过零时,方波由高电平跳变为低电平,故方波发生电路可由锯齿波经一个反相型过零比较器来实现。三角波可由方波通过积分电路来实现,选用一个积分电路来完成。图中的u B电平显然上移了+1V,故在积分电路之后应接一个直流电平移位电路,才能获得符合要求的u B波形。脉冲波的电平突变发生在三角波u B的过零时刻,三角波由高电平下降至零电位时,脉冲波由高电平实跳为低电平,故可用一个同相型过零比较器来实现。锯齿波波形仍是脉冲波波形对时间的积分,只不过正程和逆程积分时常数不同,可利用二极管作为开关,组成一个锯齿波发生电路。由上,可进一步将图3-3-2的方框图进一步具体化,如图3-3-3所示。 图3-3-3 多种波形发生器实际框图 器件选择,设计要求中规定只能选用通用器件,由于波形均有正、负电平,应选择由正、负电源供电的集成运放来完成,考虑到重复频率为100Hz(10ms),故选用通用型运放F741(F007)或四运放F324均可满足要求。本设计选用F741。其管脚排列及功能见附录三之三。

函数波形发生器课程设计报告

课程设计报告 学生姓名:学号: 学院:电气工程学院 班级: 题目: 函数波形发生器的设计 指导教师:职称: 年月日

一. 设计要求 函数波形发生器 基本要求: (1)用运算放大器和分立元件实现,生成方波、三角波、矩形波 (2)波形的幅值、频率可调 (3)用运算放大器和分立元件实现正弦波(拓展) 二. 设计原理及框图 图1 方波、三角波、正弦波、锯齿波、矩形波信号发生器的原理框图 原理: 1.该电路通过电压比较器即可组成方波信号发生器。 2.然后经过积分电路产生三角波,通过改变方波的占空比不仅可以得到锯齿波, 还可得到额外的矩形波。 3.三角波通过低通滤波电路来实现正弦波的输出。 电压比较器 方波 占空比可调 积分电路 锯齿波 积分电路 三角波 低通发生器 正弦波 通过四综示波器将三角波、方波、锯齿波、矩形波、正弦波显示出来 矩形波

三.器件说明 类型规格数量备注 电阻20KΩ 1 R1 10KΩ 3 R2、R3、R4 5KΩ 1 R5 510Ω 2 R11、R12 滑动变阻器50KΩ 1 R6 20 KΩ 2 R7、R8 5MΩ 1 R9 100KΩ 1 R10 集成运放3554AM 2 U1、U2 电容240nF 1 C1 2.2uF 2 C2、C3 开关单刀双掷开关 1 J1 普通二极管1N4148 1 D3 稳压二极管1N4731A 2 D1、D2 示波器四综示波器 1 XSC1

四.设计过程 4.1方波——三角波设计电路原理 图2 方波-三角波函数发生器电路 参数的计算为: 1.方波接入示波器的A通道,三角波接入示波器的B通道。 2.将比较器的输出电平稳定在±5V,选用IN4731(4.3V),其Uo=±(4.3+0.7)=±5V。 3.可变电阻R7、R8用来改变电阻比值以改变方波和三角波的输出幅值。取R2为10kΩ,则R1为20kΩ,需要改变幅值时再使用可变电阻。 4.f0需在10Hz到100Hz的范围内以10倍频程变化,则电路用电容C1来实现10倍频程变化,用R=R5+R6来实现每个频程内的f0的连续变化,设R5为5k Ω,则R6约为50kΩ,计算f0从10Hz到100Hz时电路中的电容C1有: ,

简易波形发生器的设计

目录 第一章单片机开发板 (1) 1.1 开发板制作 (1) 1.1.1 89S52单片机简介 (1) 1.1.2 开发板介绍 (2) 1.1.3 89S52的实验程序举例 (3) 1.2开发板焊接与应用 (4) 1.2.1开发板的焊接 (4) 1.2.2开发板的应用 (5) 第二章函数信号发生器 (7) 2.1电路设计 (7) 2.1.1电路原理介绍 (7) 2.1.2 DAC0832的工作方式 (9) 2.2 波形发生器电路图与程序 (10) 2.2.1应用电路图 (10) 2.2.2实验程序 (11) 2.2.3 调试结果 (15) 第三章参观体会 (16) 第四章实习体会 (17) 参考文献 (18)

第一章单片机开发板 1.1 开发板制作 1.1.1 89S52单片机简介 图1.1 89s52 引脚图 如果按功能划分,它由8个部件组成,即微处理器(CPU)、数据存储器(RAM)、程序存储器(ROM/EP ROM)、I/O口(P0口、P1口、P2口、P3口)、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器(SF R)的集中控制方式。 各功能部件的介绍: 1)数据存储器(RAM):片内为128个字节单元,片外最多可扩展至64K字节。 2)程序存储器(ROM/EPROM):ROM为4K,片外最多可扩展至64K。 3)中断系统:具有5个中断源,2级中断优先权。 4)定时器/计数器:2个16位的定时器/计数器,具有四种工作方式。 5)串行口:1个全双工的串行口,具有四种工作方式。 6)特殊功能寄存器(SFR)共有21个,用于对片内各功能模块进行管理、监控、监视。 7)微处理器:为8位CPU,且内含一个1位CPU(位处理器),不仅可处理字节数据,还可以进行位变量的处理。 8)四个8位双向并行的I/O端口,每个端口都包括一个锁存器、一个输出驱动器和一个输入缓冲器。这四个端口的功能不完全相同。 A、P0口既可作一般I/O端口使用,又可作地址/数据总线使用; B、P1口是一个准双向并行口,作通用并行I/O口使用; C、 P2口除了可作为通用I/O使用外,还可在CPU访问外部存储器时作高八位地址线使用; D、P3口是一个多功能口除具有准双向I/O功能外,还具有第二功能。 控制引脚介绍: 1)电源:单片机使用的是5V电源,其中正极接40引脚,负极(地)接20引脚。 2)时钟引脚XTAL1、XTAL2时钟引脚外接晶体与片内反相放大器构成了振荡器,它提供单片机的时钟控制信号。时钟引脚也可外接晶体振荡器。 振蒎电路:单片机是一种时序电路,必须提供脉冲信号才能正常工作,在单片机内部已集成了振荡器,

波形发生器课程设计

1.设计题目:波形发生电路 2.设计任务和要求: 要求:设计并用分立元件和集成运算放大器制作能产生方波和三角波波形的波形发生器。 基本指标:输出频率分别为:102H Z 、103H Z ;输出电压峰峰值V PP ≥20V 3.整体电路设计 1)信号发生器: 信号发生器又称信号源或振荡器。按信号波形可分为正弦信号、函数(波形)信号、脉冲信号和随机信号发生器等四大类。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示,如三角波、锯齿波、矩形波(含方波)、正弦波。通过模拟电子技术设计的波形发生器是一个不需要外加输入信号,靠自身振荡产生信号的电路。2)电路设计: 整体电路由RC振荡电路,反相输入的滞回比较器和积分电路组成。 理由:a)矩形波电压只有两种状态,不是高电平,就是低电平,所以电压比较器是它的重要组成部分; b)产生振荡,就是要求输出的两种状态自动地相互转换,所以电路中必须引入反馈; c)输出状态应按一定的时间间隔交替变化,即产生周期性变化,所以电路中要有延迟环节来确定每种状态维持的时间。 RC振荡电路:即作为延迟环节,又作为反馈电路,通过RC充放电实现输出状态的自动转换。 反相输入的滞回比较器:矩形波产生的重要组成部分。 积分电路:将方波变为三角波。 3)整体电路框图: 为实现方波,三角波的输出,先通过 RC振荡电路,反相输入的滞回比较器得到方波,方波的输出,是三角波的输入信号。三角波进入积分电路,得出的波形为所求的三角波。其电路的整体电路框图如图1所示:

图1 4)单元电路设计及元器件选择 a ) 方波产生电路 根据本实验的设计电路产生振荡,通过RC 电路和滞回比较器时将产生幅值约为12V 的方波,因为稳压管选择1N4742A (约12V )。电压比较电路用于比较模拟输入电压与设定参考电压的大小关系,比较的结果决定输出是高电平还是低电平。滞回比较器主要用来将信号与零电位进行比较,以决定输出电压。图3为一种滞回电压比较器电路,双稳压管用于输出电压限幅,R 3起限流作用,R 2和R 1构成正反馈,运算放大器当u p >u n 时工作在正饱和区,而当u n >u p 时工作在负饱和区。从电路结构可知,当输入电压u in 小于某一负值电压时,输出电压u o = -U Z ;当输入电压u in 大于某一电压时,u o = +U Z 。运算放大器在两个饱和区翻转时u p =u n =0,由此可确定出翻转时的输入电压。u p 用u in 和u o 表示,有 2 1o 1in 22 1o 2 in 1p 111 1R R u R u R R R u R u R u ++= ++= 根据翻转条件,令上式右方为零,得此时的输入电压 th Z 2 1 o 21in U U R R u R R u ==-= U th 称为阈值电压。滞回电压比较器的直流传递特性如图4所示。设输入电压初始值小于-U th ,此时u o = -U Z ;增大u in ,当u in =U th 时,运放输出状态翻转,进入正饱和区。如果初始时刻运放工作在正饱和区,减小u in ,当u in = -U th 时,运放则开始进入负饱和区。 RC 振荡电路 积分电路 方波 三角波 反相输入的滞回比较 生成 生成 输入 积分电路 输入

DAC0832波形发生器课程设计实验报告1

DAC的输出控制 班级: 1221201 专业:测控技术与仪器 姓名: xxxxx 学号: xxxxx 指导老师:周伟 东华理工大学 2015年1月12日

目录 第1章系统设计方案 (2) 1.1 设计思路 (2) 1.2 方案比较与选择 (2) 第2章系统硬件设计……………………………………………………………………….2. 2.1 主控制器电路 (2) 2.2 数模转换电路 (3) 第3章系统软件设计…………………………………………………………………….. .6 3.1 系统整体流程………………………………………………………………………….. .6 3.2 数模转换程序………………………………………………………………………….. .6 第4章系统调试 (8) 4.1 proteus的调试 (8) 第5章结论与总结 (11) 5.1 结论 (11) (系统总体设计与完成做一个总结,是客观的,主要包括:设计思路,设计过程,测试结果及完善改进的方向。) 5.2 总结 (11) (这是一个主观的总结,谈谈自己收获和不足等方面的内容。)

第1章系统设计方案 1.1 设计思路 (一)、课设需要各个波形的基本输出。如输出矩形波、锯齿波,正弦波。这些波形的实现的具体步骤:正弦波的实现是非常麻烦的。它的实现过程是通过定义一些数据,然后执行时直接输出定义的数据就可以了。然而为了实现100HZ的频率,终于发现,将总时间除了总步数,根据每步执行时间,算出延时时间,最终达到要求,然后建一个表通过查表来进行输出,这样主要工作任务就落到了建表的过程中。这样做的好处在于,查表所耗费的时钟周期相同,这样输出的点与点之间的距离就相等了,输出的波形行将更趋于完美,当然更让我们感到的高兴的是它输出波形的频率将近达到了100赫兹,能够满足我们设计的扩展要求了。而三角波,则每次累加1,当达到初值时,每次累减1,算出延时时间,也就达到要求了,矩形波和锯齿波类似。 (二)、这次做的三种波形可以相互转换,这个实现起来找了很多人最终发现,在每次循环之初进行扫描,而在每个中断入口处,对中断优先级进行设定,最终达到设计目的。 1.2 方案比较与选择 方案一:采用模拟电路搭建函数信号发生器,它可以同时产生方波、三角波、正弦波。 但是这种模块产生的不能产生任意的波形(例如梯形波),并且频率调节很不方便。 方案二:采用锁相式频率合成器,利用锁相环,将压控振荡器(VCO)的输出频率锁定 在所需频率上,该方案性能良好,但难以达到输出频率覆盖系数的要求,且电路复杂。 方案三:使用集成信号发生器发生芯片,例如AD9854,它可以生成最高几十MHZ的波形。 但是该方案也不能产生任意波形(例如梯形波),并且价格昂贵。 方案四:采用AT89C51单片机和DAC0832数模转换器生成波形,加上一个低通滤波器, 生成的波形比较纯净。它的特点是可产生任意波形,频率容易调节,频率能达到设计的500HZ 以上。性能高,在低频范围内稳定性好、操作方便、体积小、耗电少。 经比较,方案四既可满足课程设计的基本要求又能充分发挥其优势,电路简单,易控制,性价比高,所以采用该方案. 第2章系统硬件设计 2.1 主控制器电路 89C52可编程并行接口芯片有三个输入输出端口,即A口、B口和C口,对应于引脚PA7~PA0、PB7~PB0和PC7~PC0。其内部还有一个控制寄存器,即控制口。通常A口、B口作为输入输出的数据端口。C口作为控制或状态信息的端口,它在方式字的控制下,可以分成4位的端口,每个端口包含一个4位锁存器。它们分别与端口A/B配合使用,可以用作控制信号输出或作为状态信号输入。 89C52可编程并行接口芯片工作方式说明:

波形发生器课程设计

波形发生器设计 设计总说明 本系统采用AT89C51单片机作为控制核心,外围采用数字/模拟转换电路(DAC0832)运算放大器、按键等。采用AT89C51单片机和DAC0832芯片,直接连接键盘和显示。该种方案主要对AT89C51单片机的各个I/O口充分利用. P1口是连接键盘以及接显示电路,P2口连接DAC0832输出波形.这样总体来说,能对单片机各个接口都利用上,而不在多用其它芯片,从而减小了系统的成本.也对按照系统便携式低频信号发生器的要求所完成.占用空间小,使用芯片少,低功耗。 通过按键控制可产生方波、三角波、正弦波、梯形波、锯齿波。其设计简单、性能优好,具有一定的实用性。正弦波、三角波、方波、梯形波、锯齿波是较为常见的信号。在科学研究及教学实验中常常需要这几种信号的发生装置。 关键字:AT89C5,DAC0832,运算放大器

目录 1绪论 (1) 1.1设计目的 (1) 1.2设计容 (1) 2系统设计方案 (3) 2.1系统组成 (3) 2.2系统工作原理 (3) 3系统硬件电路设计 (4) 3.1单片机最小系统设计 (4) 3.2其他硬件模块电路设计 (4) 3.2.1 DAC0832芯片介绍 (4) 3.2.2单片机AT89C51介绍 (6) 4系统软件程序设计 (10) 4.1主程序设计 (10) 4.2其他子程序设计 (11) 4.2.1锯齿波流程设计 (11) 4.2.2梯形波流程设计 (12) 4.2.3三角波流程设计 (13) 4.2.4方波流程设计 (14) 4.2.5正弦波流程设计 (15)

5 调试与仿真 (18) 6 总结 (19) 致 (21) 参考文献 (22)

波形发生器的设计全解

正 文 1 选题背景 波形发生器又名信号源,广泛应用于电子电路、自动控制和科学试验等领域。雷达、通信、宇航、遥控遥测技术和电子系统等领域都随处可见波形发生器的应用。如今作为电子系统心脏的信号源的性能很大程度上决定了电子设备和系统的性能的提高,因此随着电子技术的不断发展,现今对信号源的频率稳定度、频谱纯度和频率范围以及信号波形的形状提出越来越高的挑战。 1.1指导思想 利用NE555构成多谐振荡器产生方波,根据LM324输出的锯齿波分别通入低通滤波器和高通滤波器就可以输出正弦波Ⅰ、正弦波Ⅱ。 1.2 方案论证 方案一:使用NE555芯片构成多谐振荡器,输出方波,通过锯齿波发生电路产生锯齿波,然后通过一个KHz f H 10=的低通滤波器,通过滤波产生一次,8KHz 到10KHz 的正弦波,然后再让锯齿波通过一个24KHz~30KHz 的带通滤波器,输出三次正弦波。其中滤出三次谐波的理论依据是,由于锯齿波是一个关于t 的周期函数,并且满足狄里赫莱条件:在一个周期内具有有限个间断点,且在这些间断点上,函数是有限值;在一个周期内具有有限个极值点;绝对可积。 方案二:使用功放构成文森桥式震荡电路,产生出8KHz~10KHz 的正弦波。接着是用NE555芯片,搭建出施密特触发电路,产生脉冲波输出;将脉冲波分别输入一个KHz f H 10=的低通滤波器和24KHz~30KHz 的带通滤波器电路中,产生一次和三次正弦波。 最初方案设计的大体思路在方案一和方案二之间犹豫不决,于是将两个电路的大体电路都进行了简单的设计,发现方案二存在很多的问题很难解决。 问题一:如果使用文森桥式震荡器产生正弦波,改变震荡频率就需要改变RC 常数,要同时改变两个R (在实际电路中,同时改变两个电容的值是很复杂的,而且这样也无法得到一个8KHZ~10KHz 的连续的频率),需要双滑动变阻器并且要保证滑动变阻器改变的值完全相同,有一定困难。 问题二:NE555芯片搭建出来的是一个简单的施密特触发器,输入正弦波之后,输出的脉冲波的占空比是不可以调整的,不满足实验要求的占空比可调的条件。要是施密特触发器产生的脉冲波的占空比可调会是该电路进一步复杂化。 问题三:LM324芯片的功放不够,由于有Ω600负载电阻的限制,输出波形的峰峰值不能简单的通过电阻的分压来实现。 鉴于方案二存在的问题能以解决,我们就确定选择方案一的整体思路进行方案的设计。 1.3 基本设计任务 用555 定时器和四运放LM324 设计并制作一个频率可变的、能够同时输出脉冲波、

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