模电课设 函数信号发生器.docx
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模电课设函数信号发生器
目录
1设计的目的及任务
1.1课程设计的目的及任务
1.2课程设计的技术指标
2总体电路设计方案
2.1三角波发生电路的工作原理
2.2方波发生电路的工作原理
2.3三角波---方波转换电路的工作原理
2.4电路的参数选择及计算
3电路仿真
3.1三角波发生电路的仿真
3.2方波发生电路的仿真
4电路的安装与调试
4.1方波发生电路的安装与调试
4.2三角波发生电路的安装与调试
4.3电路板调试与检验
4.4电路的实验结果
5实验总结
6参考文献
7附图
设计题目函数信号发生器
在本学期第十七周我们进行了维持一星期的课程设计实习,由于考试原因,我们把实习压缩到四天完成,但是任务并没有减少,所以这几天我们都在加班加点的进行工作。
我们这次实习是两个人一组,老师发了三个课题,让我们三选一进行训练。
我们选择的是第三个:
函数信号发生器。
一、课程设计的目的及任务
1、课程设计的目的:
●培养综合应用所学知识来指导实践的能力
●掌握常用元器件的识别和测试
●熟悉常用仪表,了解电路调试的基本方法
2、课程设计的任务
设计一个函数信号发生器,能输出方波和三角波两种波形。
3、主要技术指标:
1)、输出为方波和三角波两种波形,用开关切换输出;2)、输出电压均为双极性;3)、输出阻抗均为50Ω;4)、输出为方波时输出电压峰值为0~5V可调,输出信号频率为200Hz~2KHz可调。
5)、输出为三角波时输出电压峰值为0~5V可调,输出信号频率为200Hz~2KHz可调。
原件选择
电容
2个
电阻
14个
1k、10k、407、68k、7.5k、3.3k、10k、4.7k、5.1k
稳压二极管
4个
电位器
3个
502、104、503
运放741
2个
万用表
1个
电烙铁
1个
二、总体电路设计方案
1、三角波发生器原理图
2、方波发生器原理图
在方波和三角波信号发生器电路的基础上增加了一级放大器,目的是为了实现输出电压可调和输出阻抗为50Ω。
3、三角波---方波转换电路的工作原理
三角波方波转换电路原理图
4、电路的参数选择及计算
1)运算放大器的选择:
根据指标要求,主要考虑双电源。
通用、无需调零型的运放,选择741。
2)电源电压的选择:
选择正常的电源电压15V左右。
3)稳压二极管的选择:
考虑输出电压和电源电压的要求,可选择稳压值为10V的稳压管,例如IN4740等。
4)方波信号发生器频率选择:
(1)输出信号的频率为200-2KHz可调,决定信号的频率的元件为Rf1、Rf2、C、R2、R1。
T=2RfCln(1+2R2/R1)Rf=Rf1+Rf2
f=1/T=1/2RfCln(1+2R2/R1)
可取R1/R1+R2=0.47,则f=1/2RfC=1/2(Rf1+Rf2)C,即R1=4.7kΩ,R2=5.1kΩ.
电容可取1以下,Rf可取几千欧到几百千欧之间,为使频率可调,选Rf2为电位器。
Rf2最小时,应有f=1/2RfC=2000Hz,Rf2最大时,应有f=1/2RfC=200Hz.
若取c=0.033uF,
计算出R1=7.6kΩ,R2=68.4kΩ.
(2)幅值参数选择:
输出信号的幅度为0-5V可调,决定信号的幅度的元件为R4、R5的参数,由于输出稳压管的电压幅度为10V,所以要使R5是R4的一半,达到稳压的目的,选择R4=10kΩ,R5为4.7kΩ的电位器。
5)三角波信号发生器频率选择:
(1)输出信号的频率为200-2KHz可调,决定信号的频率的元件为R7、R4、C、R2、R1。
T=4R1(R4+R7)C/R2
f=1/T=R2/4R1(R4+R7)C
可取R1/R1=1,则f=1/4(R4+R7)C,即R1=10kΩ,R2=10kΩ.
电容可取1以下,R4+R7可取几千欧到几百千欧之间,为使频率可调,选R7为电位器。
R7最小时,应有f=1/4(R4+R7)C=1/4R4C=2000Hz,R7最大时,应有f=1/4(R4+R7)C=200Hz.
若取c=0.033uF,计算出R7=3.8kΩ,R4=34.2kΩ.
(2)幅值参数选择:
输出信号的幅度为0-5V可调,决定信号的幅度的元件为R8、R9的参数,由于输出稳压管的电压幅度为10V,所以要使R9是R8的一半,达到稳压的目的,选择R8=10kΩ,R9为4.7kΩ的电位器。
电路仿真调试:
完成电路初步设计后,在对电路进行方正调试,目的是为了观察和测量电路的性能指标并调整部分元器件参数,从而达到各项指标的要求。
三、电路仿真
1、三角波电路仿真
2、方波电路仿真
四、电路的安装与调试
1方波发生器的安装
1)、对整个电路板进行全面的布线,布线要求横平竖直。
,尽量不要压线,以防止杂波的干扰。
2)、进行布局后,开始进行焊接。
先焊接电阻,电容,在焊接集成器以及电位器;焊接时,一定要仔细认真,以防止期间器件焊反,造成不必要的麻烦。
3)、焊接时,需注意不要虚焊。
4)、焊接完毕后,须对照原理图检查线路是否正确。
2三角波发生器的安装
1)、对整个电路板进行全面的布线,布线要求横平竖直。
,尽量不要压线,以防止杂波的干扰。
2)、进行布局后,开始进行焊接。
先焊接电阻,电容,在焊接集成器以及电位器;焊接时,一定要仔细认真,以防止期间器件焊反,造成不必要的麻烦。
3)、焊接时,需注意不要虚焊。
4)、焊接完毕后,须对照原理图检查线路是否正确。
3电路板的安装与调试
对做好的电路板进行调试与检验,用示波器进行检查看两部分是否出现方波以及三角波。
1)、安装方波---三角波发生电路
(1)安装方波——三角波产生电路
(2)把两块741集成块插入面包板,注意布局;
(3)分别把各电阻放入适当位置,尤其注意电位器的接法;
(4)按图接线,注意直流源的正负及接地端。
2)、调试方波——三角波产生电路
(1)接入电源后,用示波器进行双踪观察;
(2)调节Rf1,使三角波的幅值满足指标要求;
(3)调节Rf2,微调波形的频率;
(4)观察示波器,各指标达到要求后进行下一部安装
3)、调试方波——三角波变换电路
(1)接入直流源后,把C4接地,利用万用表测试差分放大电路的静态工作点;
(2)测试V1、V2的电容值,当不相等时调节RP4使其相等;
(3)测试V3、V4的电容值,使其满足实验要求;
(4)在C4端接入信号源,利用示波器观察,逐渐增大输入电压,当输出波形刚好不失真时记入其最大不失真电压;
4总电路的安装与调试
1)、把两部分的电路接好,进行整体测试、观察
2)、针对各阶段出现的问题,逐各排查校验,使其满足实验要求,即使正弦波的峰峰值大于10V。
3)、方波-三角波发生器的装调、
同时输出方波与三角波,这两个单元电路可以同时安装。
需要注意的是,安装电位器Rf1与R7之前,要先将其调整到设计值,只要电路接线正确,微调R7,使三角波的输出幅度满足设计指标要求有,调节R7,则输出频率在对应波段内连续可变。
4)、方波-三角波频率、振幅的改变
调节三角波电路原理图中的电位器R7可以改变方波的频率,而改变方波的频率时需改变电位器Rf2的位置。
要改变方波-上三角波的幅度只调整电位器R9的位置。
五、电路的指标结果
方波0-8V
217HZ-1.7KHZ
三角波0-8V
250HZ-2.5KHZ
在检验过程中,出现好多问题,但经过不断的调试最终出现了理想的结果。
开始时由于波形失真,感到很迷茫,经过用EWB不断的调试,不断地改变电位器的值,最终找到了合适的波形,如下图所示:
EWB仿真指标结果图
六、实习体会
通过一周的电子设计,我学会了如何将书本上学到的知识应用与实践,学会了一些基本的电子电路的设计、仿真与焊接,虽然在这个过程中我遇到了很多麻烦,但是在解决这些问题的过程中我也提高了自身的专业素质,这次设计不仅增强了自己在专业方面的信心,鼓舞了自己,更是一次兴趣的培养。
选课程设计题目时,我选了一个较简单的函数信号发生器,但我的目标是争取一次性设计成功。
但开始时还是不知道从何入手,后来经过看书了解了参考书上的电路图原理,并在电脑上用EWB软件进行了仿真和修改,最后终于在理论上成功了。
但我知道这只是成功的一半,其实焊接电路和调试才是最重要的。
在实验过程中,我们也遇到了不少的问题。
比如:
波形失真,甚至不出波形这样的问题。
还有就是焊接实物的问题,我们以为很简单,但其实很复杂,要对焊板上的元件进行布置和焊接电路元件连线,这有很大的难度。
在此期间,除了对元件较好的焊接外,还要考虑电路元件间的影响(即元件之间信号的干扰等问题),还要考虑元件连线的不相交以及焊板面积的大小、元件摆放和连线的美观性等,所以想要焊出一块实用又美观的板子,还要经过一番考虑和布置。
但是最后在老师和同学的帮助以及自己的不断努力下,把问题一一解决了,那种心情别提有多高兴啊。
实验中暴露出我们在理论学习中所存在的问题,有些理论知识还处于懵懂状态,老师们不厌其烦地为我们调整波形,讲解知识点,实在令我感动。
这次课程设计让我学到了很多,不仅是巩固了先前学的模电、数电的理论知识,而且也培养了我的动手能力,更令我的创造性思维得到拓展。
希望今后类似这样课程设计、类似这样的锻炼机会能更多些!
七、参考文献
电子技术基础(模拟部分)康华光高等教育出版社
模拟电子技术基础童诗白华成英高等教育出版社
模拟电子技术课程设计电气工程系中原工学院电工电子教研室
电子线路课程设计华永平东南大学出版社
电子技术基础实验与课程设计高吉祥电子工业出版社
电工电子技术实习与课程设计华容茂电子工业出版社
附图
附图一
附图二
- 配套讲稿:
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