1、成员：孙彬 蒋定国 刘波方波、三角波发生器 图1 方波、三角波、正弦波、信号发生器的原理框图方案首先由555定时器组成的多谐振荡器产生方波，然后由积分电路将方波转化为三角波，最后用低通滤波器将方波转化为正弦波，但这样的输出将造成负载的输出正弦波波形变形，因为负载的变动将拉动波形的崎变。各组成部分的工作原理各组成部分的工作原理 1 方波发生电路的工作原理方波发生电路的工作原理 利用555与外围元件构成多谐振荡器，来产生方波的原理。用555定时器组成的多谐振荡器如图3所示。接通电源后，电容C2被充电，当电容C2上端电压Vc升到2Vcc/3时使555第3脚V0为低电平，同时555内放电三极管T导通，
2、此时电容C2通过R3、Rp放电，Vc下降。当Vc下降到Vcc/3时，V0翻转为高电平。电容器C2放电所需的时间为tpL=(R3+Rp)C2ln2 (3-1)当放电结束时，T截止，Vcc将通过R1、R3、Rp 向电容器C2充电，Vc由Vcc/3 上升到2Vcc/3所需的时间为tpH=(R1+R3+Rp)C2ln2=0.7(R1+R3+Rp)C2 (3-2)当Vc上升到2Vcc/3时，电路又翻转为低电平。如此周而复始，于是，在电路的输出端就得到一个周期性的矩形波。电路的工作波形如图4，其震荡频率为f=1/（tpL+tpH）=1.43/(R1+2R3+2Rp)C2 555多谐振荡器产生方波波形方波-
3、三角波转换电路的工作原理 图5 积分电路产生三角波 RC积分电路是一种应用比较广泛的模拟信号运算电路。在自动控制系统中，常用积分电路作为调节环节。此外，RC积分电路还可以用于延时、定时以及各种波形的产生或变换。由555定时器组成的多谐振荡器输出的方波经C4耦合输出，如图5所示为RC积分电路，再经R与C积分，构成接近三角波。其基本原理是电容的充放电原理。方波变三角波原理时间常数RC一般远大于脉冲宽度，取RC3Tp即可，Tp为脉冲宽度从T0到T1，电容充电，V0=Vc按指数规律缓慢上升。方波输出为0时，电容放电。V0=Vc按指数规律下降，V0为输出电压，Vc为电容电压。利用积分延时现象，把跳变电压
4、变得缓慢3三角波三角波-正弦波转换电路的工作原理正弦波转换电路的工作原理 图6 三角波产生正弦波原理图原理：采用低通滤波的方法将三角波变换为正弦波三角波变正弦波w在三角波电压为固定频率或频率变化范围很小的情况下，要以考虑采用低通滤波的方法将三角波变换为正弦波，uO的频率等于uI基波的频率。其中Um是三角波的幅值。根据上式可知，低通滤波器的通带截止频率应大于三角波的基波频率且小于三角波的三次谐波频率。当然，也可以利用带通滤波器实现上述变换。利用低通滤波器将三角波变换成正弦波 将三角波按傅里叶级数展开 4总电路图图7 函数发生器总电路图 总电路图的原理：555定时器接成多谐振荡器工作形式，C2为定
5、时电容，C2的充电回路是R2R3RPC2；C2的放电回路是C2RPR3IC的7脚(放电管)。由于R3+RPR2，所以充电时间常数与放电时间常数近似相等，由IC的3脚输出的是近似对称方波。按图所示元件参数，其频率为1kHz左右，调节电位器RP可改变振荡器的频率。方波信号经R4、C5积分网络后，输出三角波。三角波再经R5、C6积分网络，输出近似的正弦波。C1是电源滤波电容。发光二极管VD用作电源指示灯。4.用Multisim10电路仿真4.用proteus进行电路仿真 仿真电路图如下：图8 输出方波电路的仿真仿真结果如下：。5 altium designer制图及PCB板的制作和PCB原理图利用a
6、ltium designer制图软件进行原理图绘制。图11 正弦波、三角波、方波产生原理图.PCB布线图将制图软件中的PCB原理图封装，布线。点击软件菜单栏中“设计”按钮，然后点击其下的“update PCB Document.PCB2PcbDoc”按钮，就将PCB原理图封装，布线到创建的PCB文件上，如图12所示的PCB布线图。6电路的实验结果及分析6.1方波波形产生电路的实验结果把电路板的电源接好，将输出端接示波器，进行整体测试、观察。针对其出现的问题，进行排查校验，使其满足实验要求。可得到实测方波波形如图18所示：图18 实测方波波形其部分参数如下所示：Vpp=5.86V，Prd=969
7、.6us，Vavg=720mv，Freq=1.03KHZ6.2 方波-三角波转换电路的实验结果实测三角波波形如图19所示：图19 实测三角波波形6.3正弦波发生电路的实验结果 由示波器实测正弦波波形图为：图20 实测正弦波波形由图可知波形有一点失真。波形有些失真调节RP可改变幅频、幅值大小。图15 PCB 板 实 物 图输出的各波形的参数范围有些许的偏差，是因为在各原件的参数选择上有偏差。正弦波稍微有点失真是因为积分电路中充放电的时间不够。6.4实验结果分析为期三个星期的课程设计已经结束，在这三星期的学习、设计、焊接过程中我感触颇深。使我对抽象的理论有了具体的认识。通过对函数信号发生器的设计，
8、我掌握了常用元件的识别和测试；熟悉了常用的仪器仪表；了解了电路的连接、焊接方法；以及如何提高电路的性能等等。通过对函数信号发生器的设计，我还深刻认识到了“理论联系实际”的这句话的重要性与真实性。而且通过对此课程的设计，我不但知道了以前不知道的理论知识，而且 7实验总结也巩固了以前知道的知识。最重要的是在实践中理解了书本上的知识，明白了学以致用的真谛。也明白老师为什么要求我们做好这个课程设计的原因。他是为了教会我们如何运用所学的知识去解决实际的问题，提高我们的动手能力。在整个设计到电路的焊接以及调试过程中，我个人感觉调试部分是最难的，因为你理论计算的值在实际当中并不一定是最佳参数，我们必须通过观
9、察效果来改变参数的数值以期达到最好。而参数的调试是一个经验的积累过程，没有经验是不可能在短时间内将其完成的，而这个可能也是老师要求我们加以提高的一个重要方面吧！其次，这次课程设计提高了我的团队合作水平，使我们配合更加默契，体会了在接好电路后测试出波形的那种喜悦，体会到成功来自于汗水，体会到成果的来之不易。在实验过程中，我们遇到了不少的问题。比如：波形失真，甚至不出波形这样的问题。在老师和同学的帮助下，把问题一一解决，那种心情别提有多高兴啦。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。还有就是在实验中，好多同学被电烙铁烫伤了，这不得不让我想起安全问题，所以在以后的实验中我们应该注意安全，特别是在特殊的地方或者使用特殊工具时，如电烙铁，电钻，一定要特别注意，不让危险事故发生。还有值得我们自豪的就是我们的线路连得横竖分明，简直就是艺术，当然，我们也有很多不足的地方，焊接的很粗糙。最后用一句话来结束吧：“实践是检验真理的唯一标准”。8仪器仪表清单设计所用仪器及器件如表一所示：首先衷心感谢我们的指导老师王老师，本次课程设计是在王老师的悉心指导下完成的。值此论文完成之际，谨向老师致以深深的敬意和衷心的感谢。同样感谢我的同学们和其他的老师们，感谢你们的无私帮助，成功不是属于一个人的，而是属于大家的。10.致谢
