模电课程设计-简易信号发生器报告

惠州学院

HUIZHOU UNIVERSITY

模电课程设计报告

电子系

课题名称：

专业名称：

学生班级：10电信科技师范2班

学生姓名：学生学号：100706230

2012.6.18

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

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

名称 电阻 电阻 电阻 电阻 电阻 电阻 电阻 可变电阻 电容

参数 7.5k 560k 4.7k

数量

2 1 1 2 2 3 2

5.1k 24k 3.3k 1k

100k 104

2 2

电容 电容 电解电容 电解电容 三极管

103 102

2 2

10uf 4

47uf npn

1 3

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

1

由： f

2RC

选：C0.1F 有：

fmin

11

20Hz 6

2RC2R0.1*10

得：Rmax

11

80K 66

2fmin0.1*102200.1*1011

7960

2fmax0.1*10622000.1*106

同样可得：Rmin

②．对于第二频段：200Hz~2KHz

1

由： f

2RC

选：C0.01F 有：fmin

11

200Hz 6

2RmaxC2Rmax0.01*10

得：Rmax

11

80K 66

2fmin0.1*1022000.01*1011

7960

2fmax0.1*106220000.01*106

同样可得：Rmin

②．对于第三频段：2KHz~20KHz

1

由： f

2RC

选：C0.001F 有：fmin

11

2000Hz 6

2RmaxC2Rmax0.001*10

得：Rmax

1180K 66

2fmin0.1*10220000.001*10

同样可得：Rmin

11

7960 66

2fmax0.1*102200000.001*10

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RW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

惠州学院

HUIZHOU UNIVERSITY

模电课程设计报告

电子系

课题名称：

专业名称：

学生班级：10电信科技师范2班

学生姓名：学生学号：100706230

2012.6.18

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

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

名称 电阻 电阻 电阻 电阻 电阻 电阻 电阻 可变电阻 电容

参数 7.5k 560k 4.7k

数量

2 1 1 2 2 3 2

5.1k 24k 3.3k 1k

100k 104

2 2

电容 电容 电解电容 电解电容 三极管

103 102

2 2

10uf 4

47uf npn

1 3

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

1

由： f

2RC

选：C0.1F 有：

fmin

11

20Hz 6

2RC2R0.1*10

得：Rmax

11

80K 66

2fmin0.1*102200.1*1011

7960

2fmax0.1*10622000.1*106

同样可得：Rmin

②．对于第二频段：200Hz~2KHz

1

由： f

2RC

选：C0.01F 有：fmin

11

200Hz 6

2RmaxC2Rmax0.01*10

得：Rmax

11

80K 66

2fmin0.1*1022000.01*1011

7960

2fmax0.1*106220000.01*106

同样可得：Rmin

②．对于第三频段：2KHz~20KHz

1

由： f

2RC

选：C0.001F 有：fmin

11

2000Hz 6

2RmaxC2Rmax0.001*10

得：Rmax

1180K 66

2fmin0.1*10220000.001*10

同样可得：Rmin

11

7960 66

2fmax0.1*102200000.001*10

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RW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