课程设计方波信号发生器设计.docx

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1、课程设计 方波信号发生器设计名目一、概述2二、技术性能指标22.1 设计内容及技术要求22.2 设计目的32.3 设计要求3三、方案的选择33.1 方案一43.2 方案二53.3 最终方案6四、单元电路设计64.1 矩形波产生电路64.2 三角波产生电路94.3 正弦波产生电路11五、总电路图13六、波形仿真结果136.1 矩形波仿真结果136.2 三角波仿真结果146.3 正弦波仿真结果156.4 三种波形同时仿真结果15七、PCB 版制作与调试16结论17总结与体会18致谢18附录 1 元件清单19附录 2 参考文献201课程设计 方波信号发生器设计函数信号发生器设计报告一、概述信号发生器

2、又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波含方波、正弦波的电路被称为函数信号发生器。函数信号发生器在电路试验和设备检测中具有格外广泛的用途。例如在通信、播送、电视系统中，都需要射频高频放射，这里的射频波就是载波，把音频低频、视频信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频的振荡器。在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器。二、技术性能指标2.1 设计内容及技术要求设计并制作一个信号发生器，具体要求如下：1、能够输

3、出正弦波、方波、三角波；2、输出信号频率范围为 110Hz，10100Hz；3、输出信号幅值：方波 Up-p=24V，三角波 Up-p=020V，正弦波 U1V；4、波形特征：方波 Tr10s100Hz，最大输出时，三角波失真系数 THD2%，正弦波失真系数 THDRRo 的关系选择 R 的值，为了计算便利， 初选 R=159.2k，则 C=100nF1uF，我们承受双层波段开关两11课程设计 方波信号发生器设计组两支容值相差 10 倍的电容，则 C4=C5=1uF，C8=C9=100nF。为了实现仿真，依据运算放大器的技术参数，并且结合经济性，运算放大器为uA741。为了防止由于电路故障输出

4、电压过大， 在输出端并联接入两个串联的反向稳压管，且稳压管的稳定电压高于正弦波输出的最大幅值 6V，应选用稳压值为 10V 的稳压管10BQ015。由于稳压管正常工作时需要串联一个分压电阻，故在输出端串联入一个 1K 的电阻。正弦波产生电路如图 8。图 8正弦波产生电路为了保证电路的输出信号频率能到达要求，选择 R=15.92k 的固定电阻和 Rw=143.28k 的滑动电阻的组合来到达调整输出信号的频率。输出时，为了防止电路由于故障输出电压太大导致负载不行逆转的损坏，在输出端并联接入了一对反向的稳压管， 且稳压管的稳定电压大于输出正弦波的最大值。以滑动变阻器的可滑动端作为输出端，使输出电压稳

5、定可调。12课程设计 方波信号发生器设计五、总电路图图 9 函数信号发生器总电路图六、波形仿真结果6.1 矩形波仿真结果图 10 矩形波仿真图13课程设计 方波信号发生器设计图 11 矩形波失真转换时间由图知，矩形波转换时间为 t=98.295ns。6.2 三角波仿真结果图 12 三角波产生图14课程设计 方波信号发生器设计6.3 正弦波仿真结果图 13 正弦波仿真图6.4 三种波形同时仿真结果图 14 三种波形仿真图15课程设计 方波信号发生器设计七、PCB 版制作与调试1、PCB 设计。PCB 板的制作是运用 Protel 软件来绘制，利用 Protel 制板的根本流程：预备原理图，设置

6、PCB 设计环境，载入网络表，并订正网络表的宏错误，布线规章设置，布线，PCB 的优化，DTC 检查，保存文件与输出。预备原理图：根椐所画的电路图，在元件库中查找到所要求的元件符号，在 Protel 中绘制出原理图，在选择元件的时候特别要留意元件的封装是否符合所需的封装要求。布线设置主要设置线宽为 10mil、孔大小为 30mil，承受顶层、底层双层布线，其他为默认设置。布线承受双面板布线。布线原则：规律清楚、接线结实、测试便利、美观大方。PCB 的优化主要设置焊盘的大小与某些线的宽度及布线的路径。焊盘一般承受圆框直径为 6mm，孔直径大小为 3mm。DTC 检查的主要任务是对从前的设计规章进

7、展检查,查看是否有违反规章的地方,照实际线宽是否比规章设置中的最大值还大或小,是否还存在没有彻底布通的网络等。保存文件与输出是保存设计中的各种文件，并打印输出，包括 PCB 文档、元件清单等。设计工作完毕。打印时可以把孔打印成实心，可以自己把握孔的大小便利打孔。2、热转印，通过打印机 PCB 图打印到热转印上，然后选择大小适宜的铜板，将铜板外表打磨干净之后，用带有 PCB 图的那一面同铜板贴紧，经过热转印机，温度约 120 度，转印三次，即把热转印纸上的 PCB 图转印到铜板上。16课程设计 方波信号发生器设计3、腐蚀，腐蚀这一过程是电路板成功的关键，将腐蚀液倒入腐蚀机加热至 75 度后，将已

8、经热转印的铜板放入腐蚀机进展腐蚀，腐蚀时间约一分钟即可。拿出洗净后假设没有觉察断线、短路等状况即可。4、焊接元件，依据原理图，在 PCB 板上焊接元件。焊接时要特别留意不要消灭虚焊、短路等，元件的正负极反接、错接。图 15PCB 板正面图 16PCB 板反面结论此电路能够同时产生较好的正弦波和矩形波和三角波， 而三种波都可调频率， 矩形波、三角波和正弦波的17课程设计 方波信号发生器设计频率分别可调且不相互影响， 但是矩形波和三角波的频率时刻一样， 不行分开来调整。在选择方案时， 也有更简洁的方案，但是考虑到仿真结果和实际器件时剔除了， 最终器件的选择是依据最简原则和从经济性方面考虑的， 并且

9、此电路实现了这次设计的最终目的。但是假设用于实际， 局部器件应当依据实际状况加以转变。总结与体会经过三周的课设， 最终到达了此次课设的目的， 成功的做出了函数信号信号发生器。虽说过程有点曲折， 有点累， 但是最终得到了抱负的结果， 心里还是很愉快的。此次课程设计设需要有最终方案的选择， 自己通过比较， 仿真软件的仿真最终选择了最优的方案， 经过小组成员的努力， 不断地查阅资料， 最终做出了满足的方案， 这很好的熬炼了我们的自学力气。并且在 PCB 制板和仿真过程中， 也遇到了各种各样的问题， 但是经过认真的分析电路， 同时与同学争论， 经过各种调试， 得出了最终仿真结果。使自己的理论学问和动手

10、力气都有了很大的提高。致谢经过三周的课设， 使我们生疏到， 书本上的学问往往和实际不一样， 只有经过自己亲自动手， 才能最终的理解理论学问。在此， 首先感谢学校给我们这个时机，18课程设计 方波信号发生器设计还有就是感谢电子信息工程系全部指导教师， 最终感谢冉小英指导教师， 是她让我们的设计方案由不完整到完整， 直到最终的成功。附录 1元件清单表一 元件清单元器件型号数量芯片uA7413二极管1n40012稳压管1N4742A2稳压管1N4740A2稳压管10BQ0152电解电容470uF2瓷片电容10uF1瓷片电容1uF3瓷片电容100nF2电阻20k1电阻16k1电阻15.92k2电阻15

11、k1电阻10k5电阻1k2同轴电位器143.28k2电位器100k3电位器50k1电位器2k1双刀双掷开关1单刀三掷开关1直流电源+13V1直流电源-13V119课程设计 方波信号发生器设计附录 2 参考文献1 康华光主编.电子技术根底模拟局部第五版M.北京：高等教育出版社.2023.1.2 康华光主编.电子技术根底数字局部第五版M.北京：高等教育出版社.2023.1.3 邱关源原著.电路第四版.北京:高等教育出版社M.2023.4 吴运昌主编.模拟集成电路原理与应用M.华南理工大学出版社.1995 5张庆双主编.有用电子电路 200 例 M.北京：机械工业出版社，2023.4 6童诗白、华成英主编.模拟电子技术根底第四版.北京教育出版社2023.117 王力、张伟编著.Protel 99SE 典型实例.人民邮电出版社.2023.128 罗杰、谢自美主编.电子线路设计试验测试第 4 版.2023.420