多种波形发生器

江苏大学

《模拟电子技术课程设计》报告

2013-2014学年： 第一学期 指导教师: 杨 建 宁

学 院: 电气信息工程学院 班 级: 姓 名： 学 号： 小组成员 ： 日期 ： 2013年12月 波形要过一段时间才能正确显示。

课题名称：多用波形发生器

目 录

一、课程目的

二、设计内容、要求

三、设计方案

四、电路的设计及波形分析

五、元器件

六、方案优缺点

七、心得体会

八、参考文献

一．课程目的

1、培养学生查阅资料的能力

2、培养学生综合运用所学知识的能力

3、培养学生综合设计和实践能力

4、培养学生团队精神

5、培养学生市场素质

6、培养学生撰写课程设计总结报告的能力

二．设计内容、要求

1、任务

设计一个多种波形发生器。

2、要求

1）输出的各种波形工作频率范围0.02 Hz~20 kHz连续可调；

2）正弦波幅值±l0V，失真度小于2％；

3）方波幅值±l0V；

4）三角波峰一峰值20V；各种输出波形幅值均连续可调；

三．设计方案

1）设计思路

波形产生电路通常可采用多种不同电路形式和元器件获得所要求的波形信号输出。波形产生电路的关键部分是振荡器，而设计振荡器电路的关键是选择有源器件，确定振荡器电路的形式以及确定元件参数值等。具体设计可参考以下思路。

①用正弦波振荡器产生正弦波输出，正弦波信号通过变换电路得方波输出（例如用过零电压比较器），用积分电路将方波变换

成三角波或锯齿波输出；

②利用多谐振荡器产生方波信号输出，用积分电路将方波变换成三角波输出，用折线近似法将三角波变换成正弦波输出； ③用多谐振荡器产生方波输出，方波经滤波电路可得正弦波输出，方波经积分电路可得三角波输出；

2）设计方案

此次，多种波形发生器的实验，从设计思路可以看出，主要用

到了正弦波振荡器，过零电压比较器，积分电路等。基于本学期我们已经掌握的模拟电路课程的知识。我采用了如下设计方案：

1. 用正弦波振荡器产生正弦波输出，其中的选频网络可以调整输出波形的频率。

2. 用过零电压比较器使正弦波信号通过变换电路得方波输出。

3. 用积分电路将方波变换成三角波输出。

4.用积分电路将方波变换成锯齿波

从而得到能发出三种波形的波形发生器。

2）原理框图

多种波形发生器原理框图如图1所示。

文氏桥振荡器(RC串—并联正弦波振荡器)产生正弦波输出，其主要特点是采用RC串—并联网络作为选频和反馈网络，其振荡频率f0=l/(2πRC)，改变RC的数值，可得到不同频率的正弦

波信号输出。用集成运放构成电压比较器，将正弦波信号变换成方波信号输出。用运放构成积分电路，将方波信号变换成三角波

信号输出。

方波————→锯齿波

四．电路的设计及波形分析

RC正弦波振荡电路由两部分组成：其中一部分为放大电路；另一部分为选频网络，以达到输出的各种波形工作频率范围0.02 Hz~20 kHz

连续可调的目的。其原理图如下：

图中，左边框中的内容为选频网络，右边框中的内容为放大电路。文氏桥正弦波发生器是由集成运放和文氏桥反馈电路组成的。图中，C1,R3和C2,R4是文氏桥的两臂，构成正反馈电路；电阻R1和R2构

成负反馈电路；振荡条件由两个反馈电路的参数决定。文氏桥正弦波发生器用来产生低频正弦信号。为便于起振，要适当削弱负反馈，即R1比理论值略大些或R2比理论值略小些。考虑到输出正弦波的稳定，在文氏电桥振荡器电路中增加了稳压的部分，以达到输出正弦波稳定的作用。

其稳压的工作原理如下：

1） 当6端即输出端的输出电压增大时，由于二极管的单向导电性

和导电后钳位的特点，输出端电压增加便会导致2端即反相输入端的电压的增加，使V3-V2的值减小，从而使输出适当的变小，以达到稳压的目的。

2） 同理，当6端即输出端的输出电压减小时，由于二极管的单向

导电性和导电后钳位的特点，输出端电压减小便会导致2端即反相输入端的电压的减小，使V3-V2的值增加，从而使输出适当的增加，以达到稳压的目的。

根据式：f1。于是我想到用可变电阻代替原来的定值电阻，2*RC

通过改变电阻的阻值，使频率能在一定范围内连续可变。 正弦波仿真电路

正弦波仿真波形

将交流变为直流，可以通过电容滤波电路，其原理与基本RC低通滤波网络相同。

直流电源仿真电路

直流电源仿真波形

将正弦波转化为方波，可以通过过零电压比较器实现

正弦波转换成方波仿真电路

正弦波转换成方波仿真波形

方波转化为三角波可以通过积分运算电路来完成。

其原理如下：

方波转换成三角波仿真电路

方波转换成三角波仿真波

方波转化为锯齿波的原理与转化三角波相似，只是电容器的充、放电的时间常数不相等，积分电路的输出信号就为锯齿波。

锯齿波仿真电路

锯齿波仿真波形

仿真总电路

仿真总波形

Xsc1波形（正弦波和方波）

Xsc2波形（直流电源和三角波）

Xsc4波形（锯齿波）

五．元器件

电感，电容，电阻，滑动变阻器，运放，三极管，稳压管，二极管等若干个，交流电源

六．方案优缺点

电路结构比较简单，采用常见器件，可进行调节，与书本知识紧密结合。较高频率波形无法产生。

七．心得体会

通过对多种波形发生器的设计，我把理论联系到实际，把这个学期所学的模拟电路的知识和数字电路的知识真正在实践中联系起来。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。在整个设计过程中，我感觉调试部分是最难的，因为理论计算的值在实际当中并不一定是最佳参数，我们必须通过观察效果来改变参数的数值以期达到最好。而参数的调试是一个经验的积累过程，没有经验是不可能在短时间内将其完成的，因此我在这方面也花了很多的时间进行经验的积累。

八．参考文献

1.《模拟电子技术》 主编：成立 王振宇 杨建宁

2.《模拟电子技术实验教程》 主编：严雪萍 蒋彦

3.《数字逻辑电路》 主编：杨建宁