模电课程设计实验报告

         

题目：多信号发生器的设计

指导老师：学院：信息工程学院

专业：通信工程

班级:

姓名：学号：实验日期：20##年4月24日

一、设计目的与要求

1.1设计目的：

1.了解集成电路和集成运放的基本知识；

2.理解集成运放的线性运放和非线性的应用；

3.会制作集成运放组成的常见电路；

4.理解函数信号发生器的组成框图及工作流程；

5.会制作函数信号发生器；

6.能用仪器、仪表调试、测量函数信号发生器的主要指标。

1.2设计内容及要求：

设计流程：查阅有关文献资料→拟定电路原型→依据性能指标，进行参数计算，确定电路元器件参数→画出原理电路→仿真分析验证设计方案、调整有关电路参数→实际制作、测试电路性能参数→写出设计报告

  信号发生器是常用的测试仪器，常用的信号源有正弦波、方波、三角波、锯齿波、阶梯波等。

1. 要求完成原理设计并通过软件仿真部分

（1）RC桥式正弦波产生电路，频率分别为300Hz、1KHz、10KHz、500KHz，输出幅值300mV~5V可调、负载1KΩ。

（2）占空比可调的矩形波电路，频率3KHz，占空比可调范围10%~90%，输出幅值3V、负载1KΩ。

（3）占空比可调的三角波电路，频率1KHz，占空比可调范围10%~90%，输出幅值3V、负载1KΩ。

（4）多用信号源产生电路，分别产生正弦波、方波、三角波，频率范围100Hz~3KHz、输出幅值≥5V、负载电阻1KΩ。

软件仿真部分元器件不限，只要元器件库中有即可，但需要注意合理选取。

2. 要求实际制作部分

上述（4）多用信号源产生电路，分别产生正弦波、方波、三角波，频率范围100Hz~3KHz、输出幅值≥5V、负载电阻1KΩ。

硬件制作部分核心元器件：uA741、LM324、9013，电阻电容不限。

            二、单信号发生电路设计

2.1  RC桥式正弦波产生电路图

参数计算：根据RC正弦波频率公式 f =1/2RC  依据设计要求的频率改变R

和C的值依次得到300HZ,1KHZ,10KHZ和500KHZ的正弦波电路。

器件选择：4个1K 的电阻、2个157nF的电容、1个LM741、1个4.1K的可变电阻和1个20K的可变电阻。

2.2  占空比可调的矩形波电路

参数计算：根据方波频率公式 F  =1／T=1／2RC  依据设计要求改变R和C 的值得到3KHZ的电路，并改变滑动变阻器的阻值可以达到设计要求的占空比可调范围。

器件选择：1个30.3nF的电容、2个1N4007C、1个1K的电阻、1个2K、1个30K和1个15K的电阻、1个9K的可变电阻器、2个1N4738A和1个741。

2.3  占空比可调的三角波电路

注：将三角波产生电路中的D和R支路开路，电容C 的正、反向充电时间常数不相等时，此时三角波就变成锯齿波。

参数计算：此电路频率公式 F=R2／4R1R6C   依据设计要求改变公式中的电阻R和电容C的值得到1KHZ的电路。

三、多信号发生电路设计

             电路（一）

                电路（二）

注：电路（一）为自己设计的多信号发生器电路，软件仿真提交的也是电路（一）；

电路（二）是硬件制作的电路。

工作原理：电路（一）：此电路是把前面做过的正弦波、三角波、方波的电路串接起来的，并共地。多踪示波器同时显示的三个波形。

          电路（二）：此电路中左上角的电路显示的是正弦波，中间的电路显示的是方波，后上角显示的是三角波。下面有三个开关，合上开关可以显示相应的电路波形。

四、电路软件仿真结果

4.1  RC桥式正弦波产生电路仿真结果

4.2  占空比可调的矩形波电路仿真结果

4.3  占空比可调的三角波电路仿真结果

4.4  多信号发生电路仿真结果

五、硬件调试结果

硬件调试所用仪器：实验中使用的主要仪器：1台示波器，1个正、负12V的电

源，万用表，镊子，焊锡，电烙铁，若干铜导线。

调试电路方法：将正负12V电源、接地的接线及示波器的接线接好，观察示波

器上的波形，再通过调节相关的滑动变阻器的阻值（分为调频和调幅两方面）看

示波器上的变化，直到接近要求的波形。

硬件调试所得的波形如下：

1、正弦波调试结果

          

2、方波调试结果

2、三角波调试结果

调试中出现的问题及解决方法：

1、        关于焊接电路板是所出现的问题：

某个二极管接反了； 芯片两个管脚短路； 电源与地短接（这个问题尤其要注意，搞不好会烧坏芯片及元器件）； 某些管脚虚焊；

解决方法：

关于电路板自身问题要用万用表仔细检查，把万用表调到二极管这一档，在用万用表检查可能出现问题的地方，必要时检查电路板每一根导线；

2、        调试时芯片发烫；

解决方法：出现这个情况说明是电路板中电源与地短接或芯片接反了，用万用表检查电路板电源与地还有检查芯片是否接反。

3、        调试时波形未出现而只有空气杂波；

解决方法：出现这种情况最可能的情况是波形无法起振，可通过调节滑动变阻器使之达到起振条件便可。

4、        调试时波形包含杂波较多

解决方法：可通过调节滑动变阻器调节波形的频率和幅度，使之达到信躁比最大的情况。

六、收获和体会

通过这次的模电课程设计，我收获匪浅。

电路设计部分，如果你没有对所要设计的电路的工作原理了解得很透彻，是设计不出完美的电路的。同时，了解电路的工作原理也能对之后硬件制作完成后所出现的问题能有根据地进行检查，不会毫无头绪。所以，可以说硬件制作的成败主要取决于电路设计这一部分。

对于硬件制作部分首先你要对你的电路板进行适当的布局，良好的布局会给你之后焊电路板带来很大的帮助，也决定了你电路板的整洁度。在焊元器件之前要对所需要的元器件的特性有充分的了解（比如说正负极性，芯片的管脚特性和管脚位置），另外，焊接出现最多的问题是虚焊和短路，要尤其注意这两个问题，对于你自己感觉焊的不好的管脚和有个别管脚离的很近的情况，你要及时用万用表检查，必要时对整个电路进行检查。

还有硬件调试部分，对于这个部分可能会碰到很多的问题，你要通过检查电路板或对电路板中的元件参数进行调节来解决各个问题，反反复复地检查，这就需要你有足够的耐心，真的，做硬件如果没有耐心是做不出完美的硬件的。

七、参考文献

《电子技术基础》模拟部分（第五版）  康华光主编  高等教育出版社；

《基于Multisim10的电子仿真实验与设计》. 王连英主编. 北京邮电大学出版社 。

第二篇：模电实验报告

模拟电子技术课程设计

正弦波放生器

系别：电子通信工程系

专业：医用电子仪器与维护 班级：医电131

学号:130411116

姓名:徐长伟

时间：20xx年6月25日星期三

一、设计思路

RC桥式正弦振荡电路

RC桥式正弦波振荡电路，也称文氏桥振荡电路。它可由以下四个部分组成：

（1） 放大电路：保证电路能够有从起振到动态平衡的过程，使电路获得一定幅值的输出量，

实现能量的控制。

（2） 选频网络：确定电路的振荡频率，使电路产生单一频率的振荡，即保证电路产生正弦

波振荡。

（3） 正反馈网络：引入正反馈，使放大电路的输入信号等于反馈信号。

（4） 稳幅环节：也就是非线性环节，作用是使输出信号幅值稳定。

说明： 本设计中选频网络与正反馈网络“合二为一”。

+

-

反馈电路

RC桥式正

（五）正弦波发生器原理图

弦波振荡电路

二、设计要求

用LM324或ua741运算放大器设计一个RC正弦波振荡电路，要求加上适当的外部电路。输出的正弦波峰峰值可达30V左右并稳定，电压大小和振荡频率均可调。

三、实验作用及目的

通过该实验可以了解正弦波的产生原理，掌握桥式振荡的实现方法。

四、实验内容。

振荡电路的原理图如上图所示。其中集成运放A作为放大电路，它的选频网络是一个由R、C元件组成的串并联网络，RF和R’支路引入一个负反馈。由图可见，串并联网络中的R1、C1和R2、C2以及负反馈支路中的RF和R’正好组成一个电桥的四个臂，因此这种电路又称为文氏电桥振荡电路。由RC串并网络构成选频网络，同时兼作正反馈电路以产生振荡，两个电阻和电容的数值各自相等。负反馈电路中有两个二极管，它们的作用是稳定输出信号的幅度。也可以采用其他的非线形元件来自动调节反馈的强度，以稳定振幅，如：热敏电阻、场效应管等。 该电路输出波形较好，缺点是频率调节比较困难。 T=2paiRC 振荡的建立与稳定由图可知，在 时，经RC反馈网络传输到运放同相端的电压 与 同相，即有 和 。这样，放大电路和由Z1、Z2组成的反馈网络刚好形成正反馈系统，可以满足相位平衡条件，因而有可能振荡。

实现稳幅的方法是使电路的Rf/R1值随输出电压幅度增大而减小。起振时要求放大器的增益 >3,例如，Rf用一个具有负温度系数的热敏电阻代替，当输出电压 增加使Rf的功耗增大时，热敏电阻Rf减小，放大器的增益下降，使V0的幅值下降。如果参数选择合适，可使输出电压幅值基本恒定，且波形失真较小。振荡频率与振荡波形由于集成运放接成同相比例放大电路，它的输出阻抗可视为零，而输入阻抗远比RC串并联网络的阻抗大得多，可忽略不计，因此，振荡频率即为RC串并联网络的 。RC串并联网络构成正弦振荡电路的正反馈,在 处,正反馈系数 ，而R1和Rf当构成电路中的负反馈，反馈系数 。F+与F-的关系不同，导致输出波形的不同。 RC桥式振荡电路如图所示，它由两部分组成，即放大电路 和选频网络 。由图中可知由于Z1、Z2和R1、Rf正好形成一个四臂电桥，因此这种振荡电路常称为RC桥式振荡电路。

五、所需原件

1.ua741运算放大器

1和5偏置调零端，2正向输入端，3反向输入端，4接地，6输出，7接电源，8空脚 2.

六、实验结果

调节直流电压源，使其输出正负十二伏直流电压，调整好示波器。给电路供电，观察示波器，别记录各频段对应波形的情况，峰峰值。调试结果变明，该电路在要求频率范围内的大部分频率范围基本上不失真，除了在最高频及最低频有少许失真，其中，当频率接近10KHZ时，方波高低电压跃变时出现毛刺，这是过零比较器的频率特性所致，过选用频率宽度更宽的过零比较起进行校正。另外，在最高频和最低频段，三角波出现少许的弯斜，这是由积分电容所表示的容性及阻性所导致。可选用频率特性更为宽的电容进行校正。

5.设计心得与体会

一个星期的课程设计，过程曲折可谓一语难尽。，也曾一度热情高涨。从开始时满激情最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。 由于是第一次，过程有点曲折有点累，但是最后得到理想结果时，心里感到特别高兴。因为课程设计需要制定一个合理的方案，这就锻炼了我们的理论分析、比较、联系实际情况的能力。由于需要各个方面的材料和数据，我们需要运用各种手段去查找资料，增长了我们的自学能力。通过对设计过程中遇到的困难的解决，我们不仅更好的理解了所学的理论知识，更重要的是把知识从书中提炼出来运用到

实际生活中。在这次课程设计中，老师给了我们很大的帮助与指导，非常感谢。 当然，这次课程设计也让我知道了自己在学习方面的不足之处，为我今后的学习指明了我会 端正自己的学习态度。