模拟电子技术大作业 2015-2016学年第二学期
题 目： 基于Multisim对函数信号发生
器设计，实现与改进
班 级： 14电 子二班 成 员： 孙** ；
余** ； 许** ；
成 绩：____________________________
姓名 孙** 分工 正弦波——方波——三角波的设计之一：文档整合 自评分 总评分 余** 查找资料；模电实验电路实现，主导进行锯齿波的实现 许** 正弦波——方波——三角波的设计之一 小组互评分 组别 1 2 3 分数 组别 4 5 6 教师评分 分数 组别 7 8 9 分数 组别 10 11 12 分数 小组互评答辩环节记录： 1摘要： .....................................................................................................- 3 - 2 课程设计的目的与作用 ...........................................................................- 3 - 3总体方案选择 ..........................................................................................- 3 - 4 三种方案详细介绍 ........................................................................................ １
（一）方波-三角波-正弦波函数发生器整体电路图 ..................................... １ 1.1方波发生电路 ......................................................................................... １ 1.2方波—三角波 ......................................................................................... ２ 1.3正弦波 .................................................................................................... ２ 1.4实验可得结果 ......................................................................................... ３ 1.5结果分析 ................................................................................................ ５
（二）:正弦波——方波——三角波的设计与实现 ..................................... ５ 2.1整体电路 ................................................................................................ ５ 2.2理论分析 ................................................................................................ ６ 2.3实验课的结果 ......................................................................................... ７ 2.4结果分析 ................................................................................................ ８
（三）:方波——三角波——正弦波实验的验证与改进 .............................. ９ 3.1仿真原图形 ............................................................................................. ９ 3.2仿真改进图形——实现锯齿波 .......................................................... １０ 3.3仿真结果一 ......................................................................................... １０ 3.4仿真结果二 ......................................................................................... １２ 5参考文献 ............................................................................................... １２
1摘要：
本设计简述了三种关于方波，三角波，正弦波电路设计方法，并其仿真所得图形做了简单的比较，分析出各自的优缺点。首先要设计电路图，电路图主要用Multisim软件设计并连接电路图并进行仿真，并且记录相关图形并进行相应分析。
关键词：方波电路；三角波电路；正弦波电路；Multisim
2 课程设计的目的与作用
1．巩固和加深对电子电路基本知识的理解，提高综合运用本课程所学知识的能力。
2．培养根据课题需要选学参考书籍，查阅手册、图表和文献资料的自学能力。通过独立思考，深入钻研有关问题，学会自己分析并解决问题的方法。
3．通过电路方案的分析、论证和比较，设计计算和选取元器件;初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。
4．了解与课题有关的电子电路以及元器件的工程技术规范，能按设计任务书的要求，完成设计任务，编写设计说明书，正确地反映设计与实验的成果，正确地绘制电路图等。
5．培养严肃、认真的工作作风和科学态度
3总体方案选择
产生正弦波，方波，三角波的方案有多种，但这里有三位小组成员分别设计的三种方案，分别有着自己独特的构想。
方案一：首先采用的是方波发生电路构成同相输入迟滞比较器电路，用于产生输出方波。再运用积分电路，用于将方波作为输入，产生输出三角波。最后加入低通
滤波器，而将三角波转化为正弦波。
方案二：改进电路的信号发生器主要由RC桥式震荡器，滞回比较器，积分器三大主要电路模块构成。经过RC桥式震荡电路产生正弦波，再经过滞回比较电路产生方波，最后经过积分电路产生三角波。
方案三：最后我们则验证了我们做的模拟电子实验八，并通过仿真设计出了锯齿波电路。
4 三种方案详细介绍
（一）方波-三角波-正弦波函数发生器整体电路图
1.1方波发生电路
方波发生电路构成同相输入迟滞比较器电路，用于产生输出方波。可变电容C1具有调频作用，可用于调节方波的频率。使产生的频率范围在10~~100Hz。 方波振荡周期 T = 2 R1 C1 ln(1+2R4/R3)。
R1=7K，R3=7K ，R4=7K。
振荡频率 f = 1/T。可见，f与C1成反比，调整电容C1的值可以改变电路的振荡频率。图中稳压管 D1 D2 为调整方波幅值，UP-P = D1 +D2=14V。
1.2方波—三角波
方波——三角波电路中构成同相输入迟滞比较器电路，用于产生输出方波。可变电容C1具有调频作用，可用于调节方波的频率。运算放大器U1与电阻R5及电容C2构成积分电路，用于将U2电路输出的方波作为输入，产生输出三角波。
图中R6在调整方波—三角波的输出频率时，不会影响输出波形的幅度。若要求三角波的幅值，可以调节可变电容C2。 三角波部分参数设定如下：
对于输出三角波 其振荡周期 T = (4 R5 R6 C2) / R3 ，f = 1/T。 而要调整输出三角波的振幅，则需要调整可变电容C2的值。以使三角波UP-P = 5V。
1.3正弦波
改变输入频率，是电路中的频率一定时三角波频率为固定或变化范围很小。加入低通滤波器，而将三角波转化为正弦波。在图5中当改变输入频率后，三角波与正弦波的幅度将发生相应改变。由于
振荡周期 T = (4 R5 R6 C2) / R3，
C2为调节三角波的幅度使UP-P = 5V，R10调节输出正弦波得幅值UP-P = 3V。
三角波→正弦波的变换主要用差分放大器来完成。差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高、抗干扰能力强等优点。特别是做直流放大器时，可以有效的抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。波形变换的原理是利用差分放大器传输特性的非线性。
1.4实验可得结果
1.5结果分析
由上面结果可得，三角波与方波的图形都不是特别准确，而且方波失比较明显，我们考虑可能与相关器材的选择有关，或者是电路有关，于是我们设计了下一种方案。
（二）:正弦波——方波——三角波的设计与实现
2.1整体电路
2.2理论分析
（1）正弦波电路
利用 RC桥式振荡器滞回比较器积分器正弦波方波三角波利用RC桥式震荡电路产生正弦波，原理如图所示，其中的RC串并联支路构成正反馈支路，同时兼并选频网络，R4，R3，以及二极管构成负反馈支路并且稳幅。
调节电位器R4，可以改变负反馈深度，以便于满足震荡的振幅条件和改变波形。在电位器支路串联两个并联的二极管，利用电流增大时二极管动态电阻减小、电流减小时二极管动态电阻增大的特点，，加入非线性环节，从而使输出电压稳定，两个二极管特性必须匹配，否则将会出现波形正负半周不对称。 电路震荡频率计算公式: f=1/(2paRC) 振幅值条件： Rf>=2Rs
（2）方波产生电路
在单限比较器，输入电压在阈值电压附近的任何微小变化，都将引起输出电压的跃变，单限比较器虽然灵敏，但是抗干扰能力比较弱，滞回比较器具有滞回特性，既具有惯性，而具有一定的抗干扰能力，所以我们在此选择滞回比较器产生方波。方波的幅值为：Uom=+-Us
（3）三角波产生电路
利用积分产生三角波。
2.3实验课的结果
2.4结果分析
由上面结果可得，三种波形都比较准确，可是由于振荡器的原因使得波形一开始不是很稳定，直到达到一定的时间距离后才可以显示出稳定的波形，不过，这也是振荡器的特点。
（三）:方波——三角波——正弦波实验的验证与改进
3.1仿真原图形
3.2仿真改进图形——实现锯齿波
3.3仿真结果一
结果一分析
由图可得，所测得的图形都比较准确，而且由差分放大电路输出得到的正弦波的幅值大于5V，明显满足电路设计要求，此外，从仿真输出的正弦波形中可以看出输出的正弦波的失真率较小，也满足失真系数THD<5%的波形特征要求。
3.4仿真结果二
结果二分析
由仿真图一进行改造，中间的积分电路不变，将滤波电路删去，再将滞回比较器和积分电路中间加上两个二极管即可，即在R12的上下分别加上一个二极管并连接在一起，再将R4的右端和两个二极管连在一起即可实现。
5参考文献
[1] 清华大学电子学教研组编. 杨素行主编. 模拟电子技术基础简明教程.3 版.北京：高等教育出版社，2006.
[2] 童诗白,华成英主编．模拟电子技术基础．第五版.北京：高教出版社，2015.
[3] 李万臣主编．模拟电子技术基础与课程设计.黑龙江：哈尔滨工程大学出版 社，2001.
[4] 胡宴如主编. 模拟电子技术. 北京： 高等教育出版社，2000. [5] 谢礼莹《 模拟电路实验技术》重庆大学出版社.2012.2 [6] 黄山学院《综合性电路系统》指导书.2015.3
[7] 基于Multisim的非正弦波信号发生器设计与仿真. 张爱英; 毛战华.2014.7
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容