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1、目录一、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20函数信号发生器设计报告一、概述信号发生器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
2、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实验和设备检测中具有十分广泛的用途。例如在通信、广播、电视系统中，都需要射频（高频）发射，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、能够输出正弦波、方波、三角波；2、输出信号频率范围为110
3、Hz，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Tr10s（100Hz，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，为了计算方便，初选R=159.2k，则C=100nF1uF，我们采用双层波段开关两组两支容值相差10倍的电容，则C4=C5=1uF，C8=C9=100nF。为了实现仿真，根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，故选用稳压值为1
4、0V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达到要求，选择R=15.92k的固定电阻和Rw=143.28k的滑动电阻的组合来达到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可逆转的损坏，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，使输出电压稳定可调。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 矩形波仿真图图11 矩形波失真（转换时间）
5、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制板的基本流程：准备原理图，设置PCB设计环境，载入网络表，并纠正网络表的宏错误，布线规则设置，布线，PCB的优化，DTC检查，保存文件与输出。准备原理图：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注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
6、10mil、孔大小为30mil，采用顶层、底层双层布线，其他为默认设置。布线采用双面板布线。布线原则：逻辑清晰、接线牢固、测试方便、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。焊盘一般采用圆框直径为6mm，孔直径大小为3mm。DTC检查的主要任务是对先前的设计规则进行检查,查看是否有违反规则的地方,如实际线宽是否比规则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。设计工作结束。打印时可以把孔打印成实心，可以自己控制孔的大小方便打孔。2、热转印，通过打印机PCB图打印到热转印上，然后选
7、择大小合适的铜板，将铜板表面打磨干净之后，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。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，将已经热转印的铜板放入腐蚀机进行腐蚀，腐蚀时间约一分钟即可。拿出洗净后如果没有发现断线、短路等情况即可。 4、焊接元件，根据原理图，在PCB板上焊接元件。焊接时要特别注意不要出现虚焊、短路等，元件的正负极反接、错接。图15 PCB板正面图16 PCB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、三角波和正弦波的频率分别可调且不相
8、互影响，但是矩形波和三角波的频率时刻相同，不可分开来调节。在选择方案时，也有更简单的方案，但是考虑到仿真结果和实际器件时剔除了，最后器件的选择是根据最简原则和从经济性方面考虑的，并且此电路实现了这次设计的最终目的。但是如果用于实际，部分器件应该根据实际情况加以改变。总结与体会经过三周的课设，终于达到了此次课设的目的，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，但是最后得到了理想的结果，心里还是很高兴的。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，终于做出了满意的方案，这很好的锻炼了我们的自学能力。并且在
9、PCB制板和仿真过程中，也遇到了各种各样的问题，但是经过仔细的分析电路，同时与同学讨论，经过各种调试，得出了最终仿真结果。使自己的理论知识和动手能力都有了很大的提高。致谢经过三周的课设，使我们认识到，书本上的知识往往和实际不一样，只有经过自己亲自动手，才能最终的理解理论知识。在此，首先感谢学校给我们这个机会，还有就是感谢电子信息工程系所有指导老师，最后感谢冉小英指导老师，是她让我们的设计方案由不完整到完整，直到最后的成功。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
10、10uF1瓷片电容1uF3瓷片电容100nF2电阻20k1电阻16k1电阻15.92k2电阻15k1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-13V1附录2 参考文献1康华光主编.电子技术基础（模拟部分）第五版M.北京：高等教育出版社.2006.1.2康华光主编.电子技术基础（数字部分）第五版M.北京：高等教育出版社.2006.1.3邱关源原著.电路第四版.北京:高等教育出版社M.2006.4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.19955张庆双主编.实用电子电路200例 M.北京：机械工业出版社，2003.46童诗白、华成英主编.模拟电子技术基础（第四版）.北京教育出版社2011.117王力、张伟编著.Protel 99SE典型实例.人民邮电出版社.2006.128罗杰、谢自美主编.电子线路设计实验测试（第4版）.2008.4
