苏州科技学院电子与信息工程学院

模拟电子技术

课程设计报告

课设名称         模拟电子技术基础          

学生姓名    吴森林      学号   1220108107     

同组姓名   陈康       学号   1220108108     

专业班级   电科1211    

      指导老师    叶晓燕   

设计一个正弦波-方波-三角波发生电路

（1）正弦波-方波-三角波的频率在100HZ~20KHZ范围内连续可调；

（2）正弦波-方波的输出信号幅值为6V。三角波输出信号幅值为0~2V连续可调

（3）正弦波失真度g ≦5%

一 设计实验目的

（1）掌握电子系统的一般设计方法

（2）掌握模拟IC器件的应用

（3）会运用EDA工具对所作出的理论设计进行模拟仿真测试，进一步完善理论设计

（4）通过查阅手册和文献资料，熟悉常用电子器件的类型和特性，并掌握合理选用元器件的原则

（5）掌握模拟电路的安装\测量与调试的基本技能,熟悉电子仪器的正确使用方法，能力分析实验中出现的正常或不正常现象(或数据)独立解决调试中所发生的问题

（6）学会撰写课程设计报告

（7）培养实事求是，严谨的工作态度和严肃的工作作风

（8）培养综合应用所学知识来指导实践的能力

（9）完成一个实际的电子产品；进一步提高分析问题、解决问题的能力

二   设计原理

（*）用分立元件设计。

1.1 原理框图

（1）    电路系统设计：

一，正弦波发生器：

（一）、根据已知条件和设计要求，计算和确定元件参数。并在实验电路板上搭接电路，检查无误后接通电源，进行调试。

（二）、调节反馈电阻R4，使电路起振且波形失真最小，并观察电阻R4的变化对输出波形Vo的影响。

（三）、测量和调节参数，改变振荡频率，直至满足设计要求为止。

测量频率的方法很多。如直接测量法（频率计，TDS系列数字示波器均可）；测周期计算频率法，以及应用李沙育图形法等等。测量时要求观测并记录运放反相、同相端电压VN、VP和输出电压Vo波形的幅值与相位关系，测出f0,算出Avf与Fv

二，方波——三角波发生器：

（1）、根据已知条件和设计要求，计算和确定元件参数。并在实验电路板上搭接电路，检查无误后接通电源，进行调试。

（2）、先后用双踪示波器同时观察简单的方波—三角波产生电路输出电压Vc、Vo的波形，及常见的方波—三角波产生电路输出电压Vo1、Vo2的波形，分别记录其幅值、周期以及他们相互之间的相位关系。

（3）、调节积分电阻R（或改变积分电容C），使振荡频率满足设计要求，调节R1/R2的比值，使三角波的幅值满足设计要求。

（2）    电路功能框图：

一，正弦波发生器：

二，方波——三角波发生器：

(3)元器件与参数设计：

（一），正弦波：

（A）参数的确定及元件的选取

A、确定R、C的值

   根据设计所需求的振荡频率fo，由式子RC=1/(2πfo)先确定RC之积。

B、选择集成运算放大器

    振荡电路中使用的集成运算放大器除要求输入电阻高、输出电阻低外，最主要的是运算放增益-宽带积应大器的满足G?BW>3fo

C、选择阻容元件

   选择阻容元件时，应注意选择稳定性较好的电阻和电容，否则将影响频率的稳定性。此外，还应对RC串并联网络的元件进行选配，使电路中的电阻电容分别相等。

（B）、数据处理

根据电路图设计模块选取元件参数分别为：Ra=10kΩ、Rb=R4+R3、R1=10kΩ、R2=10kΩ、R3=10kΩ、R4为可调电阻；C1=0.01uF、C2=0.01uF。

（二）方波——三角波：

（A）参数的确定与元件的选取

A、选择集成运算放大器

由于方波的前后沿与用作开关器件的A的转换速率S有关，因此当输出方波的重复频率较高时。集成运算放大器A应选用高速运算放大器，一般要求选用通用型运放即可。

B、选择稳压二极管D

稳压二极管D的作用是限制和确定方波的幅度。因此要根据设计的要求方波幅度来进行选择稳压管的稳定电压V。此外，方波幅度和宽度的对称性也与稳压管的对称性有关，为了得到对称的方波输出，通常应选用高精度的双向稳压二极管（如2DW7型）。R为稳压管的限流电阻，其值由所选用的稳压管的稳定电流决定。

C，确定正反馈回路电阻R与R

如上面电路图中所示。R与R的比值均决定了运算放大器A或A的触发翻转电平，也就是决定了三角波的输出幅度。因此根据设计所要求的三角波输出幅度，由以上可以确定R与R的阻值。

D,确定积分时间常数RC

积分元件R、C的参数值应根据方波和三角波所要求的重复频率来确定。当正反馈回路电阻R、R的阻值确定后，再选取电容C值，求得R。

（B）数据的处理

简单的方波—三角波产生电路根据电路图设计模块选取元件参数分别为R1=10KΩ、R2=20KΩ、R3=1KΩ、R为可调电阻、Dz为Vz=6V的稳压管。

（3）电路图与器材清单表

正弦波发生器的主要元器件：

集成运算放大器      1片

1/4W金属膜电阻      10kΩ、20kΩ若干

可调电阻            1kΩ一只

瓷片电容            2只

二极管              2只

方波——三角波发生器的主要元器件：

集成运算放大器        1—2片

1/4W金属膜电阻        10kΩ、20kΩ若干

可调电阻               1kΩ  1只

瓷片电容               1只

稳压二极管              2只

(*)也可以用函数发生器设计

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  (如低频信号函数发生器S101全部采用晶体管)，也可以采用集成电路(如单片函数发生器模块8038)。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晶体管差分放大器共同组成的方波—三角波—正弦波函数发生器的设计方法。

产生正弦波、方波、三角波的方案有多种，如首先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可以首先产生三角波—方波，再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波等等。本课题采用先产生方波—三角波，再将三角波变换成正弦波的电路设计方法，

本课题中函数发生器电路组成框图如下所示：

由比较器和积分器组成方波—三角波产生电路，比较器输出的方波经积分器得到三角波，三角波到正弦波的变换电路主要由差分放大器来完成。差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强等优点。特别是作为直流放大器时，可以有效地抑制零点漂移，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曲线的非线性。

三 实验所用电路

  调节方波脉冲宽度

   调节正弦波失真程度

   调节方波电压大小

   调节反馈电路的放大倍数

四 实验结果

   1.正弦波-方波-三角波的频率在28.6HZ~28.6KHZ范围内连续可调；对应的28.6HZ时,对应的电容大小为1uf；对应的28.6KHZ时,对应的电容大小为0.01uf

   2.方波的输出幅值为6V；正弦波的一级输出幅值为2.8V,二级输出幅值为3.6V；三角波峰值在0~4V内连续可调

   3.正弦波失真度

一 讨论

1.实验中发生的问题

(1) 我们由一级电路得到的方波峰峰值达到24V左右,后通过分压电路得到所需要的方波电压峰值为6V

(2) 正弦波也可以通过负反馈电路适当放大

用555计时器设计

（1）电路系统设计：（介绍电路的设计思路与系统分类）

函数发生器主要由555芯片、LM358N两大主要模块电路构成。

    利用555电路完成相应的三种波形的转换，具有一定频率的方波转换得到相应的正弦和三角波。由比较器和积分器组成方波—三角波产生电路，比较器输出的方波经积分器得到三角波，三角波到正弦波的变换电路主要由差分放大器来完成。差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强等优点。特别是作为直流放大器时，可以有效地抑制零点漂移，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曲线的非线性。

（2）电路功能框图：（电路功能各部分组成。）

（3）元器件与参数设计：（元器件的选择、主要元器件的性能介绍、元器件参数设计。）

   a.LM358 内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。

b.555定时器的各个引脚功能如下：

1脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。

2脚：低触发端

3脚：输出端Vo

4脚：是直接清零端。当此端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TR、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。

5脚：VC为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF电容接地，以防引入干扰。

6脚：TH高触发端。

7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。

8脚：外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5 ~ 16V，CMOS型时基电路VCC的范围为3 ~ 18V。一般用5V。

在1脚接地，5脚未外接电压，两个比较器A1、A2基准电压分别为的情况下，555时基电路的功能表如表6—1示。

表6—1 555定时器的功能表

（4）电路图与器材清单表

LM358芯片                         1 

电阻  R8=R9 22kΩ              2          

     R1 1kΩ                     1          

     R2 62kΩ                   1          

     R3 100Ω                   1         

     R4=R5=R6=10k  3 

可调电阻 A  20k                   1          

        R10 100k                1 

电容     C3=470nF                 1 

           C4=C5=10nF             2 

    可调电容 A=B=20nF              2 

    直流电源 Vcc=6v                  1 

    555电路板                          1 

    接地线 

（5）电路仿真：（电路仿真的软件、电路仿真的效果设计、电路仿真图、实际效果情况。）

总电路图：

正弦波—方波—三角波电路原理图

 运行结果：

总结:

利用555电路完成相应的三种波形的转换，具有一定频率的方波转换得到相应的正弦和三角！但对三角波和正弦波的失真率不能有充分的保证！幅值也不能达到相应的标准.后面接一个负反馈放大电路,使得三角波幅值可调,通过改变滑动变阻器R10.

由比较器和积分器组成方波—三角波产生电路，比较器输出的方波经积分器得到三角波，三角波到正弦波的变换电路主要由差分放大器来完成。差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强等优点。特别是作为直流放大器时，可以有效地抑制零点漂移，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曲线的非线性。

 

 

  

 

第二篇：模拟电子技术课程设计报告(正弦波、方波—三角波波形发生器)

课程设计报告 第 1 页 共 12 页

模拟电子技术课程设计报告

设计题目：正弦波、方波—三角波波形发生器专 业

班 级

学 号

学生姓名

同组成员

指导教师

设计时间

教师评分

1

课程设计报告 第 2 页 共 12 页

目录

1、 概述........................................3

1.1、 目的...............................................3

1.2、 课程设计的组成部分.................................3

2、 正弦波、方波、三角波设计的内容...............3

3、 总结.........................................4

3.1、课程设计进行过程及步骤..............................4

3.2、所遇到的问题及是怎样解决这些问题的..................10

3.3、体会收获及建议......................................10

3.4、参考资料............................................10

4、 教师评语.....................................11

5、 成绩.........................................11

2

课程设计报告 第 3 页 共 12 页

1、概述

1.1、 目的

课程设计的目的在于巩固和加强电子技术理论学习，促进其工程应用，着重于提高学生的电子技术实践技能，培养学生综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力，了解开展科学实践的程序和基本方法，并逐步形成严肃、认真、一丝不苟、实事求是的科学作风和一定的生产观、经济观和全局观。

1.2、课程设计的组成部分

（1）、RC正弦波振荡电路

（2）、方波—三角波产生电路

2、正弦波、方波—三角波设计的内容

（1）、RC正弦波振荡电路

设计一个RC正弦波振荡电路，其正弦波输出为：

a.振荡频率: 1592 Hz

b.振荡频率测量值与理论值的相对误差<+5%

c.振幅基本稳定

d.振荡波形对称，无明显非线性失真

（2）、方波—三角波产生电路

设计一个用集成运算放大器构成的方波—三角波产生电路。 指标要求如下：方波 a.重复频率：4.35*103 Hz

b.相对误差<+5%

c.脉冲幅度 +（6--8）V

三角波 a.重复频率：4.35*103 Hz

3

课程设计报告 第 4 页 共 12 页 b.相对误差<+5%

c.幅 度：6—8V

3、总结

3.1、课程设计进行过程及步骤

1、正弦波

实验参考电路如图

1、 方波—三角波

实验参考电路如图

4

课程设计报告 第 5 页 共 12 页

简单的方波—三角波产生电路

常见的方波—三角波产生电路

（1）、根据已知条件和设计要求，计算和确定元件参数。并在实验电路板上搭接电路，检查无误后接通电源，进行调试。

5

课程设计报告 第 6 页 共 12 页 （（1）、根据已知条件和设计要求，计算和确定元件参数。并在实验电路板上搭接电路，检查无误后接通电源，进行调试。

2）、调节反馈电阻R4，使电路起振且波形失真最小，并观察电阻R4的变化对输出波形Vo的影响。

（2）、先后用双踪示波器同时观察简单的方波—三角波产生电路输出电压Vc、Vo的波形，及常见的方波—三角波产生电路输出电压Vo1、Vo2的波形，分别记录其幅值、周期以及他们相互之间的相位关系。

（3）、测量和调节参数，改变振荡频率，直至满足设计要求为止。 测量频率的方法很多。如直接测量法（频率计，TDS系列数字示波器均可）；测周期计算频率法，以及应用李沙育图形法等等。测量时要求观测并记录运放反相、同相端电压VN、VP和输出电压Vo波形的幅值与相位关系，测出f0,算出Avf与Fv。

（3）、调节积分电阻R（或改变积分电容C），使振荡频率满足设计要求，调节R1/R2的比值，使三角波的幅值满足设计要求。

（4）、参数的确定及元件的选取

A、确定R、C的值

根据设计所需求的振荡频率fo，由式子RC=1/(2πfo)先确定RC之积。

B、选择集成运算放大器

振荡电路中使用的集成运算放大器除要求输入电阻高、输出电阻低外，最主要的是运算放大器的增益-宽带积应满足G?BW>3fo

C、选择阻容元件

选择阻容元件时，应注意选择稳定性较好的电阻和电容，否则将影响频率的稳定性。此外，还应对RC串并联网络的元件进行选配，使电路中的电阻电容分别相等。

6

课程设计报告 第 7 页 共 12 页

（4）、参数的确定与元件的选取

A、选择集成运算放大器

由于方波的前后沿与用作开关器件的A的转换速率S有关，因此当输出方波的重复频率较高时。集成运算放大器A应选用高速运算放大器，一般要求选用通用型运放即可。

B、选择稳压二极管D

稳压二极管D的作用是限制和确定方波的幅度。因此要根据设计的要求方波幅度来进行选择稳压管的稳定电压V。此外，方波幅度和宽度的对称性也与稳压管的对称性有关，为了得到对称的方波输出，通常应选用高精度的双向稳压二极管（如2DW7型）。R为稳压管的限流电阻，其值由所选用的稳压管的稳定电流决定。

C，确定正反馈回路电阻R与R

如上面电路图中所示。R与R的比值均决定了运算放大器A或A的触发翻转电平，也就是决定了三角波的输出幅度。因此根据设计所要求的三角波输出幅度，由以上可以确定R与R的阻值。

D,确定积分时间常数RC

积分元件R、

C的参数值应根据

方波和三角波所要

求的重复频率来确

定。当正反馈回路

电阻R、R的阻值确

7

课程设计报告 第 8 页 共 12 页

定后，再选取电容

C值，求得R。

（5）、主要元、器件

集成运算放大器 1片

1/4W金属膜电阻 10kΩ、20kΩ若干

可调电阻 1kΩ一只

瓷片电容 2只

二极管 2只

(5)、主要元、

器件

集成运算放大器 1—2片

1/4W金属膜电阻 10kΩ、20kΩ若干

可调电阻 1kΩ 1只

瓷

容

1只

稳压二极管 2只

（6）、数据处理

根据电路图设计模块选取元件参数分别为：Ra=10kΩ、Rb=R4+R3、R1=10kΩ、R2=10kΩ、R3=10kΩ、R4为可调电阻；C1=0.01uF、C2=0.01uF。

8 片 电

课程设计报告 第 9 页 共 12 页 在满足R1=R2=R，C1=C2=C的条件下，该电路的：

输出正弦波波形：

振荡频率 f0=1/（2πRC）=1592Hz

验证数据 f0=1515Hz

（6）数据的处理

a、简单的方波—三角波产生电路根据电路图设计模块选取元件参数分别为R1=10KΩ、R2=20KΩ、R3=1KΩ、R为可调电阻、Dz为Vz=6V的稳压管。

输出三角波及方波波形为：

简单的方波—三角波波形

该电路的有关计算公式为：

输出三角波Vc的幅度：Vcm=│±R1Vz/(R1+R2)│=2V 9

课程设计报告 第 10 页 共 12 页 检验数据为：Vc=4.8cm*1V/cm*1/2=2.4V

输出方波Vo的幅度：Vom=Vz=6V

检验数据为：Vo=2.8cm*5V/cm*1/2=7V

b、常见的方波—三角波产生电路根据电路图设计模块选取元件参数分别为R1=10KΩ、R2=10KΩ、R3=1KΩ、Rp1=10KΩ、Rp2=10KΩ、R为可调电阻、电容为C=470pF、Dz为Vz=6V的稳压管。

输出三角波及方波波形为：

常见的方波—三角波波形

该电路的有关计算公式为：

输出方波Vo1的幅度：Vo1m=Vz=6V

检验数据为：Vo1=2.8cm*5V/cm*1/2=7V

输出三角波Vo2的幅度：Vo2m=R1Vz/R2=6V

检验数据为：Vo2=3.2cm*5V/cm*1/2=8V

比较a、b两组波形可以得出用常见的方波—三角波产生电路得到的波形比简单的方波—三角波产生电路得到的波形线性度更好，因此在集成运算放大电路中应优先选择常见的方波—三角波产生电路。

3.2、所遇到的问题及是怎样解决这些问题的

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课程设计报告 第 11 页 共 12 页

所遇到的问题是对课程设计没有明确清晰地思路，对各种参数的选取不够清楚，对于遇到的这些问题通过老师的解答、查阅课内课外的有关参考资料及网络资料得到了很好的解决。

3.3、体会收获及建议

说实话，课程设计真的有点累．然而，当我一着手清理自己的设计成果，漫漫回味这2周的心路历程，一种少有的成功喜悦即刻使倦意顿消．虽然这是我刚学会走完的第一步，也是人生的一点小小的胜利，然而它令我感到自己成熟的许多， 通过课程设计，使我深深体会到，干任何事都必须耐心，细致．

通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力，同时也是我们懂得小心谨慎的重要性。即使是一根线的接错也会搞得你焦头难额，心情沮丧。但是，我们一定不能气馁，一定要振作，调整好心态。要对自己有信心，只有这样才有可能找出错误，达到成功的彼岸。通过这种综合训练，我们可以掌握电路设计的基本方法，提高动手组织实验的基本技能，培养分析解决电路问题的实际本领，为以后毕业设计和从事电子实验实际工作打下基础。在做课程设计的同时也是对课本知识的加强和巩固，让我们对本课程有了更深入、详细的了解。

希望学校能更加丰富实验器材，让同学们能有更多亲自动手的机会。

3.4、参考资料

《模拟电子技术基础》（王济浩 编著）

《模拟电子技术实验指导书》

《模拟电子技术课程设计指导书》

网络资料

11

课程设计报告 第 12 页 共 12 页

4、教师评语

5、成绩

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