波形发生器电路CAD课程设计报告

《电路CAD》

课程设计报告

学生姓名（学号）：孔*   09

班    级：电科1501

设计完成时间：1月13日

指导教师：张*

实验要求

一、波形发生器的任务与要求

设计制作一台能产生方波。三角波和正弦波的波形发生器。

二、.设计要求

1.输出波形频率范围为 0.02hz~20khz，且连续可调

2. 正弦波幅值为正负 10v,失真度小于 2%。

3.方波幅值为 10v。

4.三角波峰值为 20v.

5.各种波形幅值均连续可调。

6.设计电路所需的直流电源。

三、提交设计报告内容

1.摘要

2.设计思路及元件选择

3.三角波和正弦波电路的参数计算

4.原理图设计

5.PCB 板设计

6.总结

设计报告

• 摘要
  

此次设计的波形发生器原理为：文氏桥振荡（RC串-并联正弦波振荡器）产生正弦波输出，主要采用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的数值，可得到不同频率的正弦波信号输出。为了使输出电压稳定，采用稳幅措施。用集成运放构成电压比较器，将正弦波信号变成方波信号输出，用RC电路将方波变换成三角波输出。

• 设计思路及元件选择
  

2.1方案论证

振荡波形:

正弦波：

方案一、由R、C振荡电路产生，其中包括R、C串并联电路和R、C移相电路两种。

方案二、由L、C振荡电路产生。

方案三、由集成运放构成的RC桥式振荡电路产生。包括放大、反馈、选频和稳幅等基本部分。输出波形稳定性良好。

方波：

方案一、方波可由NE555构成多谐振荡器来产生。

方案二、由运放构成的电压比较器，在运放的输出端引入限流电阻和两个背靠背的稳压管组成双向限幅方波产生电路。

三角波：

方案一、由方波来产生：可以由NE555电路产生的方波或是集成运放产生的通过R、C积分来得到。

方案二、由同相输入迟滞比较器和积分器产生

方案选择：

通过对以上方案进行比较，我们选择的方案是：正弦波是由集成运放构成的RC桥式振荡电路产生。方波由NE555构成多谐振荡器来产生。三角波由方波通过积分电路产生。

2.2 系统组成框图：

（见附件）

振荡信号

正弦波

由集成运放构成的RC桥式振荡电路产生。两部分组成，一为放大电路，另一部分为选频网络达到输出各种波形工作频率范围0.02Hz-20KHz连续可调的目的。

将电阻与电容串联、并联，组成选频网络，连接在功率放大器的同相输入端与输出端之间，构成RC桥式振荡电路。

为了输出正弦波的稳定，增加的稳压电路

方波

用施密特触发器使正弦波信号通过变换得到方波，使用555电路设计设计施密特触发器用来输出方波。

三角波

由方波通过积分电路产生。选用积分网络，对电压比较器输出的方波进行积分，最终输出稳定的三角波。

2.5总体电路图

• 三角波和正弦波电路的参数计算
  

• 正弦波
  

为了频率连续可调，根据f=1/（2π*RC），使用可变电阻，通过改变电阻，使频率在一定的范围内连续可变。

时满足稳定输出，在稍微大于1的时候可以起振。

• 三角波
  

齐纳二极管：

注：公式中R2应改为R12

R6连续可调，输出频率连续可调。

三角波的输出由门限电压决定

• 原理图设计
  

• PCB板设计
  

• 总结
  

设计波形发生器有很多方案，例如：用正弦波振荡器产生正弦波输出，正弦波信号通过电路变换得到方波输出（例如施密特触发器）用RC电路将方波转换为三角波输出。或者利用多谐振荡产生正弦波输出，正弦波信号通过变换电路得到三角波输出，用折现近似法将三角波变换成方波输出。在这基础上，考虑到方案简单，电路简单，我采用第一种方案。我又熟悉一遍电路原理正弦波振荡器，施密特原理，积分电路。又对文氏桥电路进行理解，设计电路。起初的电路不能达到要求的幅值，通过多次的改变电阻和电容，正弦波已经达到了要求。在转换为方波的过程我用到的是555计时器构成的施密特电路，效果很好但限制了幅度的改变，所以我增加了电路的输入电压，在采用分压电路得到我想要的幅值。通过积分电路我得到的三角波，在电路中的电压损耗，达不到要求，我增加了放大电路，还是通过改变电阻来改变频率，这样就可以达到要求。

总之，这次大作业的完成，使我认识到在实践方面还有很多欠缺，还需多加努力。