桂林电子科技大学信息科技学院 《模拟电子技术》实训报告

学 号 1251100719

姓 名 盘祝杉

指导教师： 齐庆堃 游骏

月日

实训题目：简易函数信号发生器

1 整机设计

1.1 设计任务及要求

结合所学的模拟电子技术知识，设计并制作完成一简易函数信号发生器。 （1）频率范围：100Hz~10kHz可调；

（2）幅度范围：方波upp≤12V，三角波upp≤8V且幅度可调，正弦波upp≥1V； （3）自行设计电路所需电源电路。

1.2 整机实现的基本原理及框图

函数信号发生器能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形。其电路中使用的器件可以是分立器件，也可以是集成电路。本课题需要完成一个能产生方波、三角波和正弦波的简易函数信号发生器。

产生正弦波、方波、三角波的方案有很多种，本方案采用先产生三角波—方波，再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波的方案（图一）。

电源部分：变压器{降压}→整流电路{交流变直流}→滤波电路→稳压电路（图二）。

图一 函数信号发生器原理框图

图二 直流稳压电源原理框图

2 硬件电路设计

2.1电源部分：

220V交流电通过变压器转换成双15V交流电，双15V交流电从J5输入，经过四个二极管整流（桥式整流）成脉动直流电源，再由2200UF大电容滤波、0.33UF电容减小纹波电压后输入7812与7912。7812与7912输出+12V与-12V电压提供给波形产生部分。

电源部分原理图

在做稳压电源的时候需要用到7812和7912两个芯片输出±12V电压，通过资料了解7812管脚为：

1脚输入 2脚接地 3脚输出

通过资料了解7912管脚为：

1脚接地2脚输入 3脚输出

2.2波形产生

2.21方波：

运算放大器U3A与R1、R2及R12、R13组成一个电压比较器，电压比较器Ui(被比较信号)取自积分器的输出，通过R2接运放的反相输入端，R1为平衡电阻；电压比较器的Ur（参考信号）接地，电压比较器的输出端通过R1接运放端的同相输入端。UO1高电平等于+12V电源输入过限流电阻R3后的电压，低电平等于-12V电源输入经过限流电阻R3后的电压。 当U+<=U-时，输出UO1从高电平翻转到低电平；当U+>=U-时，输出UO1从低电平翻转到高电平。

稳压二极管D1、D2将方波的输出电压稳定在10V。

电压比较器电路原理图

2.22三角波：

运算放大器U3B与电容C1、C2组成积分器，通过积分器对输入信号进行处理，就可以得到三角波。通过积分器，方波的波形变成了三角波，但是积分器并不改变输入信号的频率。

方波—三角波的频率

F=（R12+R13）/4(R4+R5)R2C1

通过开关S1选择电容C1和C2,来改变输出信号的频率。还可以用滑动变阻器R13和R5来改变。为了满足输出信号的幅度要求，在积分器后面再加了一个反相比例运算电路，R8用来改变输出三角波的幅度。由于在实际设计中所采用的运放是型号为NE5532的双运放。在电路中只给U3B这个运放供直流电源±

12V.

方波转化为三角波原理图

反相比例运算电路原理图

2.23正弦波：

根据理论分析，如果差分电路的差模输入信号是三角波，则IC1和IC2的波形近似为正弦波。因此，单端输出的电压也近似于正弦波。电位器R9用于调节输入的三角波的幅度，R16用于调节差分电路的对称性，电容C3、C5、C6作用是隔断直流信号，C4为滤波电容，除去谐波分量，改善输出波形。

为了更好的使波形幅度达到要求，因此在最后加上了一个反相比例运算电路。

三角波转正弦波原理图

在设计电路中的所有的运放都是NE5532,这就需要了解此运放的管脚图，上网查询知

NE5532将两个运放集成在一起。

3 制作与调试过程

3.1制作

通过老师给的原理图在Protel 99SE上画出电路原理图，检查没有错误、认真修改之后导入PCB，从PCB里自己布局布线，其中要注意的是 三极管、电位器的管脚要和PCB中的器件的封装相对应，导线宽度要大于1mm以免腐蚀断导线，焊盘建议2.5mm以上方便焊接，然后去板房打印出电路装配图、原理图和电路板印制图，再将电路板印制图用制板机印在铜板上，铜板要事先用砂纸打磨掉表面的污物，印制完成后如果有断线要用油性笔把断掉的地方补上，再腐蚀电路板，腐蚀完之后用清水清洗。再用打孔机把焊盘孔打通，打完孔后一边冲洗一边把铜线上的墨用砂纸擦掉，再擦干水并涂上一层松香防止氧化。最后按照电路装配图将元器件焊在电路板的指定的位置。

3．2调试

1、使用万用表测量NE5532的4脚和8脚，观察是否符合标准，符合标准说明电源部分工作正常，如果电压正常在用示波器测出方波三角波和正弦波。

4 电路测试

4.1 测试仪器与设备

1、数字万用表——1台;

2、双踪示波器——1台。

4.2 性能指标测试

测试结果如下:

电源：

正电压：11.9V负电压：12.02V；

在1KHz频率下测得：

方波upp为10V，三角波幅度可调，正弦波upp为4.5V；

频率调节范围：70Hz~16KHz。

4.3 测试结果分析

我的测试结果比较好，与要求相同。 元件排布、焊接，pcb的走线都会对结果产生影响。

5 实训心得体会

在大一的时候我们学习过电子技能基础实训，在上次实训中我们练习过电子元件的识别，并动手组装过一台收音机，这次实训我们要自己画图自己制板，难度比上次增加了不少。因为原理图已经给出，不用自己设计，因此节约了不少时间。我很快便将将原理图画进Protel里，在封装的时候我发现了很多细节上的问题，在原理图中电位器的可调端是3脚，而封装库里可调端2脚，需要自己改动。

还有些元件需要自己测量并画出封装比如7812和7912测量散热片的长度和宽度之后画封装以预留出散热片的安装位置。0.33UF的非极性电容，老师给的原理图上建议用RAD0.1封装，经过我测量发现实际器件的引脚比RAD0.1的引脚间距要大，因此改用RAD0.3封装，LED的引脚间距与SIP2封装一致，因此LED改用SIP2封装。

布线方面，虽然自动布线方便简单快捷，但布出来的线较多也比较乱，因此我采用自动布线与手动布线相结合的方式，在自动的基础上进行手动改线来减少线路的直角和绕线，做到布线简洁。

在焊接时要注意，元件引脚要与原理图上的一致，不要接错。三极管的焊盘间距比较小，焊接时要小心不要将焊锡接到其他线上。

从这次实训中我得到了许多经验，提高了我的动手能力和对课本所学知识的理解，实际运用了比较器、积分器、差分放大电路，使我对理论知识有了直观的认识，同时增长了我学习模电的兴趣，也提高了我发现问题和解决问题的能力。

最后，感谢我的指导教师齐庆堃和游骏。

6 参考文献

[1]邓奕.电子线路CAD实用教程 . 武汉：华中科技大学出版社,2011.12

[2]李长俊.模拟电子技术(第二版).北京：科学出版社2013

附录

附录2:电路原理图

附录3：PCB图

 

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