铜陵学院

课 程 设 计 报 告

课程名称： 模拟电路课程设计    

设计名称：  多功能信号发生器    

姓    名：                       

学    号:                    

班    级：                             

成    绩：                                

指导教师：                             

起止日期：                          

 

铜陵学院课程设计任务书

一、设计方案及需求。

1.设计目的
（1）、掌握信号发生器的设计方法和测试技术。
（2）、了解单片函数发生器ICL8038的工作原理和应用，了解8038内部组成原理。用模拟器件模拟电路。
（3）、学会安装和调试分立元件与集成电路组成的多级电子电路小系统。
2.设计技术指标与要求
（1）、基本要求：

A、电路能输出正弦波、方波和三角波等三种波形；
B、输出信号的频率要求可调；
C、拟定测试方案和设计步骤；
D、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；
E、测量输出信号的幅度和频率；
F、写出设计性报告。
（2）、扩展要求：

输出信号的幅度和频率要求连续可调，幅度范围为0-5V，频率范围100Hz-10KHz。
（3）、技术指标
频率范围：100Hz-1KHz，1Kz-10KHz；输出电压：方波VP-P≤24V，三角波VP-P=6V，正弦波VP-P=1V；方波tr小于1uS。
3.设计提示
（1）、设计方案可先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可先产生三角波-方波，再将三角波变成正弦波。
（2）、用单片集成芯片ICL8038实现，但这种方案要求幅度和频率都可调，可采用数字电位器加程控放大器实现。

二、实际电路设计

（1）、方案分析

     函数发生器（ICL8038电路）是一种可以同时产生方波、三角波和正弦波的专用集成电路。通过调节外部电路参数还可以产生占空间比可调的矩形波和锯齿波。因此，可以使用8038器件或其电路原理设计电路，模拟出设计要求的多向可调简易函数信号电路。

本次设计采用Multisim软件支持，从而模拟出实物电路，并测试信号输出，对各级参数调节，以达到理想结果。

由于Multisim软件数据库中未包含ICL8038元件，故采取分析8038电路原理，设计需求电路。

（2）、主要电路（ICL8038）分析

图2-1-1 显示的是8038的电路原理图。

缓冲电路Ⅰ是电压跟随器，缓冲电路Ⅱ是反相器，用于隔离波形发生电路和负载，以提高负载能力；电压比较器Ⅰ和电压比较器Ⅱ的阀值电压分别为2/3 VCC和1/3VCC，它们的输入电压为电容C 两端的电压uc，它们的输出电压分别控制RS 触发器的置位

端和复位端；为得到在比较宽的频率范围内由三角波到正弦波的转换，内设一个

图2-1-1 ICL8038原理框图

由电阻与晶体管组成的折线近似转换网络（正弦波变换器），以得到低失真的正弦信号输出；RS 触发器的状态输出端用来控制电子模拟开关S，以实现对电容的充放电功能；

通过分析可知，改变电容充放电电流，可以输出占空比可调的矩形波和锯齿波。

下图是市场上销售的TCL8038件

图2-1-2 ICL8038实物管脚图

 根据电路原理，可设计出以下可以实现课程设计要求的电路原理图：

图2-1-3 由ICL8038组成的可调电路图

在图2-1-3 所示电路中，u2、u3和u9分别输出三角波或锯齿波、正弦波、方波或矩形波电压。调节电位器RP1可以改变方波的占空比、锯齿波的上升时间和下降时间；调节电位器RP2可以改变输出信号的频率；调节电位器RP3和RP4可以调节正弦波的失真度，两者要反。

此外调节电容或其他参数，皆可以改变输出信号。

（3）、电路实现

下图为ICL8038最常见的两种基本接法，矩形波输出端为集电极开路形式，需外接电阻Rl至+Vcc。在图（1）所示电路中，Ra和Rb可分别独立调整。在图（2）所示电路中，通过改变电位器Rw滑动端的位置来调整Ra和Rb的数值。当Ra=Rb时，各输出端的波形如图（3）所示，矩形波的占空比为50%，因而为方波。当Ra=/Rb时，矩形波不再为方波，管脚2也就不是正弦波了，图（4）所示为矩形波占空比是15%时各输出端的波形图。

                     (1)    

                      (2)

                       (3)

                      (4)

(4) 、参数计算

根据ICL8038内部电路和外接电阻可以推出占空比的表达式为T1/T2=2RA-RB/2RA

电流源对电容充电，充电电流为Is1=I

电容C放电电流为Is2-Is2=I

三.体会

为期一周的模电实习结束了，我的课题——多功能信号发生器也已经做出来了。以前感觉这样的东西不会很麻烦，只要找到资料就会很简单，而且现在还可以借助网络。但是当我真正操作起来才发现还有好多的问题。比如在三角波、方波转换成正弦波时，我就弄了很长时间，先是远离不清晰，这直接导致了我无法很顺利地设计电路，然后翻阅了大量书籍，上网查资料，最后终于在书中查到了有关章节，并参考，最后在大家共同的努力下终于设计出了三角波、方波转换成正弦波的电路图。

    这次的实习还让我体会到了理论与实际相结合的重要性，如果你只注重理论学习而不去锻炼自己的实践经验，你是永远不能把事情做好的。从理论中得出结论，用实践中锻炼自己，这才是最重要的。同时这次的实习还让让我学到了许多书本上没有的知识，是我的视野更加的开阔，还提升了我独立思考的能力。还有就是让我熟练地对Protel99等软件的运用。总之，这次的课程设计实习我学会了很多，也得到了很多。

四、报告参考资料：

1.童诗白 华成英《模拟电子技术基础》（第四版）高等教育出版社；

2.邱关源《电路》（第5版）高等教育出版

3.彭介华《模拟电子电路学习和实验指导》中央广播电视大学出版社。

4.姚福安《电子电路设计与实践》华东科技出版社

5．谢沅清，解月珍《电子电路基础》人民邮电出版社

第二篇：模电课程设计-简易信号发生器报告

 

第一章 设计的目的及任务

1.1 设计目的

1.11掌握电子系统的一般设计方法

1.12掌握模拟IC器件的应用

1.13培养综合应用所学知识来指导实践的能力

1.14掌握常用元器件的识别和测试

1.15 熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法

1.2设计任务

  设计正弦波函数信号发生器      

1.3课程设计的要求及技术指标

1.31设计、组装、调试函数发生器

1.32输出波形：正弦波；

1.33频率范围：20Hz~20KHz；

1.34输出电压：不小于1V有效值

1.35失真度：γ<= 5%

第二章    函数发生器的总方案及原理框图  

2.1 原理框图

图2-1

2.2 函数发生器的总方案

  

函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，使用的器件可以是分立器件，也可以采用集成电路。为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术，本课题采用由集成运算放大器与RC桥式正弦波振荡器共同组成的正弦波函数发生器的设计方法。

本课题中函数发生器电路组成如下所示：

　　采用RC选频网络构成的振荡电路称为RC振荡电路，它适用于低频振荡，一般用于产生1Hz~1MHz的低频信号。因为对于RC振荡电路来说，增大电阻R即可降低振荡频率，而增大电阻是无需增加成本的。　放大电路是一种直接耦合的多级放大电路，用于将产生的正弦波幅值放大。

第三章 元器件明细清单

元器件明细清单如下

               

第四章 单元电路设计

3.1正弦波发生电路的工作原理

  正弦波振荡电路是一种选频网络和正反馈网络的放大电路。其自震荡的条件是环路增益为1，即AF=1,。其中A为放大电路的放大倍数，F为反馈系数。为了使电璐能够震起来，还应该是环路增益略大于1。RC振荡电路主要用于产生小于1MHZ的低频信号。

振荡电路是大多数信号发生器电路的核心技术，文氏桥振荡电路为其中的一种，在电路中选择合适的元器件参数，便可得到相应的输出频率和振幅。

  

原理图为

这种电路可实现频率可调。

3.2．RC选频网路：

经过多次调试，定数据R1=7.5KΩ， R2=7.5KΩ，RW=100K，C1=0.01uf,C2=0.1uf，C3=1uf。

(1) 起振过程：

(2) 稳定振荡：

(3) 振荡频率

振荡频率由相位平衡条件决定。

φA= 0，仅在 f0处 φF = 0 满足相位平衡条件，所以振荡频率f0= 1/2πRC。

改变R、C可改变振荡频率

RC振荡电路的振荡频率一般在200KHz以下。

振荡频率的调整

3.3．共集放大电路：

在共集电极放大电路中，输入信号是由三极管的基极与集电极两端输入的（在原图里看），再在交流通路里看，输出信号由三极管的集电极与发射极两端获得。因为对交流信号而言，（即交流通路里）集电极是共同接地端，

3.4．二级放大电路：

3.5 电路的参数选择与计算：

   1、RC选频网络

   ①．对于第一频段20Hz~200Hz

由：         

     选：    有：

      得：

同样可得：

②．对于第二频段：200Hz~2KHz

由：         

     选：    有：

      得：

同样可得：

②．对于第三频段：2KHz~20KHz

由：         

     选：    有：

      得：

同样可得：

第五章 电路的安装与调试

4.1 静态调试

     整个电路连接完之后，就可以对该电路进行调试和检测了，以发现和纠正设计方案的不足之处。

在进行调试和测试之前，首先要对电路进行检查。对照原理图按顺序一一检查，以免产生遗漏。以元件作为中心进行检查，把每个元器件的引脚依次检查，看是否有接错线或者漏接等问题，为了防止出现错误，最好对已经检查好的线路在原理图上做好标记，倘若线路检查无误，则可以对线路进行调试和测试了。

 用万用表适当的档位对线路进行测试，看线路是否有短路或者断路等问题，如果出现错误，就立即进行改进，修改再进行调试。

4.2 动态调试

4.2.1  仿真电路：

  

4.2.2．仿真内容：

（1）调节反馈电阻R_W是电路产生正弦波振荡。

（2）测量稳定振荡时输出电压峰值、运放同相端电压峰值、二极管两端电压最大值，分析它们之间的关系。

仿真结果：

图5-2-2正弦波失真

 

4.2.3．问题：

      按照图示中的电路仿真后的结果出现了顶部和底部的失真，经过一系列的计算和调试，我们终于将失真的波形调试成正常的正弦波。

4.2.4，仿真最终结果：

4.3 调试中的注意事项

为了保证效果，必须减小测量误差，提高测量精度。为此，需注意以下几点： 

(1)正确使用测量仪器的接地端

（2）测量电压所用仪器的输入端阻抗必须远大于被测处的等效阻抗。因为，若测量仪器输入阻抗小，则在测量时会引起分流给测量结果带来很大的误差。

（3）仪器的带宽必须大于被测电路的带宽。

(4）用同一台测量仪进行测量进，测量点不同，仪器内阻引起的误差大小将不同。

（5）调试过程中，不但要认真观察和测量，还要记录。记录的内容包括实验条件，观察的现象，测量的数据，波形和相位关系等。只有有了大量的可靠实验记录并与理论结果加以比较，才能发现电路设计上的问题，完善设计方案。

（6）调试时出现故障，要认真查找故障原因，切不可一遇故障解决不了的问

题就拆掉线路重新安装。因为重新安装的线路仍可能存在各种问题。我们应该认真检查。调试结果是否正确，在很大程度上受测量正确与否和测量精度的影响。

第六章 课程设计总结

经过两周的课程设计的学习，我和我的组员制作了一个简易信号发生器，这其中的兴奋是无法用言语表达的。首先，我根据学到的基础知识把老师提供的电路图，进行电路仿真，任何事情都不可能是一帆风顺的，开始是创建网络表时出现问题，后来是没有差错但出来的仿真波形不是预计中的，最后通过同学们的帮助，把电路仿真图做出来了。

    接下来，开始了我们的实物焊接阶段。之前的电子工艺让我简单的接触到了焊接实物，以为会比较轻松，但实际焊接起来才发现此次与电子工艺中的焊接实物有很大的不同，要自己对焊板上元件进行布置和焊接电路元件连线，增加了很大的难度。由于采用了电路板，为了使步线美观、简洁，还真是费了我们不少精力，经过不断的修改与讨论，最终结果还比较另人满意。

最后一步是调试，刚开始，没有产生预期的波形，通过不断的检查修改，检查再修改，最终我们制作的简易信号发生器输出了正确的波形。

通过这次模电课程设计的学习，不仅学到了不少关于模电方面的知识，而且锻炼了自己的动手能力以及实践能力，以后也要继续动手做这种类似的实验。

            第七章 参考文献

《模拟电子技术基础》（第五版）    童诗白 华成英 主编