模拟电子课程设计
报告
题 目：________函数发生器设计_____
学生姓名：_________王鹏______________
学 号：_________20120230720_______
自 然 班 ：________T1223-7___________
专 业：______自动化（电动车辆工程）__
指导老师 ：_______蒋伟荣______________
2014 年 6 月
一、课题意义
（1）通过模拟电子技术的课程设计，让我们对模拟电子电路有更加深入的认识和了解。
（2）以做课程设计来激发学生对模拟电子技术的兴趣，从而为后期的学习提供更大的动力。
（3）以课设的形式让学生对一学期所学习的模拟电子知识进行归纳总结，学以致用。
（4）通过设计函数发生器，我们对模拟电子技术中的积分电路、微分电路以及差分电路原理有更加详细的理解。
（5）通过课程设计培养学生的动手能力。
（6）强化学生的创新能力，以及在学习生活中学会独立的解决问题的能力。
二、函数发生器设计课题要求
（1）输出波行：正弦波、方波和三角波 .. （2）输出频率：300HZ--10KHZ可调 （3）输出幅值：30mv-3v可调
三、课题方案设计和比较
在本次模拟电子课程设计方案设计选择中，我所选择的是方案是通过直流稳压电源（+5V，—5V或者+12V，—12V），通过一个LM324的运放元件的管脚1、2、3形成一个产生正弦波的发生器，而LM324元件的管脚5、6、7形成一个产生方波的发生器，LM324元件的管脚8、9、10形成一个产生三角波的发生器，最后三个函数发生器共用同一个直流稳压电源的接入管脚4、11，其共同连接起来形成一个能够产生正弦波——方波——三角波的函数发生器，函数发生器设计课设要求的电压输出可调幅值30mv-3v，可调频率范围为300HZ--10KHZ则是通过调节所设计的电路中的电位器来实现这一要求的，其实际原理也就是改变接入电路中电阻值的大小来改变输出电压的幅值和频率的。以下为此次模拟电子课程设计课题函数发生器的设计思路方案框图：
V1 V2 V0 幅度调节正弦波发生器 方波发生器 三角波发生器 仿真电路图如下所示：
在此次课设中所应用的主元件则是LM324，其元件中集成了四个运放，本次课设函数发生器的设计中我们只应用了其中的三个。以下则是LM324的内部管脚图：
图1 函数发生器的设计方案框图
根据设计框图在Electronics Workbench仿真软件里面所绘制的函数发生器的
图2 函数发生器的电路设计仿真图
图3 LM324管脚图
四、设计所用仪器及器件
1．直流稳压电源（1 套） 2．双踪示波器（1个） 3．万用表（1个） 4．运放LM324（1个）
5．电阻若干(3个10k Ω的电阻、1个12 k Ω的电阻、1个20k Ω的电阻) 6．电位器若干（1个10k Ω的电位器、1个50k Ω的电位器、1个100k Ω的双
极电位器）
7．电容若干（2个0.47μF的、1个0.02μF的） 8．导线若干
9．整流二极管（2个） 10．面包板（1个）
四、电路分析和计算
在函数发生器的设计中（下图）
图4 函数发生器的电路设计图
五、测试结果分析
应用以上的电路原理图，我们在面包板上面依照电路图连接了电路，并且对其进行了测试，在双踪示波器上面记录正弦波、方波、三角波的函数发生器的输出端的波形、电压值以及频率等各项参数。
1、499HZ频率下的测试结果分析
在函数发生器的测试的时候，我们调节图4函数发生器的电路设计图中的双极电位器（电位器R1与R2是共用一个电位器（100k Ω双极电位器）），通过改变电位器连接入电路中的电阻大小来改变所输出的正弦波的频率为499HZ。
以下为双踪示波器上面输出的499HZ的时候正弦波、方波三角波的波形：
图5 频率为499HZ时的正弦波波形
图6 频率为499HZ时的方波波形
图7 频率为499HZ时的三角波波形
在上面的三个函数发生器的波形图片中，我们可以发现频率在499HZ的时候，正弦波和方波都比较的标准，但是在同一频率下三角波波形却是存在着一定的失真问题，对于此问题与电路中的电路元件电阻的阻止所存在的误差有着很大的关系。
频率为499HZ时的数据记录：
频率499.44HZ 峰—峰值 23.0v 均方根值 2.02v 周期 2.004ms电阻阻值 57k Ω
2、800HZ频率下的测试结果分析
此次，我们同样在测试函数发生器的时候，通过调节双极电位器（电位器R1与R2是共用一个电位器（100k Ω双极电位器）），继而改变正弦波发生器的连接入的电路中的电阻，从而使得双踪示波器上面输出稳定的频率为800HZ的稳定波形，然后再保持双极电位器不变，将双踪示波器的信号输入端接在方波的输出端，观察得到方波的波形，然后再次改变双踪示波器的信号输入端接在三角波的输出端，查看得到三角波的波形。
在测试的过程中所得到的三种波形正弦波、方波三角波的波形见下图所示：
图8 频率为800HZ时的正弦波波形
图9 频率为800HZ时的方波波形
图10 频率为800HZ时的三角波波形
在频率为800HZ的情况下，也同样存在着以上的现象，正弦波和方波比较的标准，而三角波无论是怎么样调节都难以达到比较理想的状态。
频率为800HZ时的数据记录：
频率800.967HZ 峰—峰值 3.88v 均方根值 1.40v 周期 1.250ms 电阻阻值 43k Ω
六、课题总结
经过了一个星期的模电课程设计，虽然在课程设计的过程中，我们遇到了很多的可能，甚至在开始进行课设的时候感觉无从下手，认为模电课程设计是一个非常难做项目，独自做出来的可能性很小，但是，在实际的课程设计过程中，通过老师的指导进行多次的实验，以及与同学交流函数发生器的设计方案，最终在交流的过程中相互的学习探讨，设计出来了比较简单的函数发生器(正弦波——方波——三角波)。另外，在课程设计的过程中遇到了很多难以解决的问题，我们就通过到图书馆查阅相关的书籍或者是在互联网上面查找其他大学中的学生的设计方案以及设计思路，从而成为比较好的设计参考依据。另外，通过在上述对模电课程设计中函数发生器的设计，我们认识到电子技术基础（模拟部分）在我们的日常生活中具有广泛的应用，很多的日常电子设备都应用到了模电的思想。
还有就是在模电的课程设计过程中，我们收获到了同学之间只有相互帮助、相互学习才能够取得比较好的成绩，而且事情的进展也会更加的迅速，尤其是在一些自主设计创新方面，相互探讨学习可以为我们解决问题带来思路以及实际的灵感。
当然，在本模拟电子课程设计过程中，函数发生器的设计可能还存在着一些不合理或者瑕疵的地方，我们相信通过不断的努力学习，在日后的设计中我们会渐渐的解决这些问题与困难。
最后，对于在本次课程设计过程中给予了重大指导的老师以及相互探讨的同学表示衷心的感谢！
参考文献
[1]康华光. 电子技术基础模拟部分（第五版）. 北京: 高等教育出版社. 2005. [2]杨素行. 模拟电子技术基础简明教程（第二版）. 北京: 高等教育出版社.
1998.
[3]陈大钊. 模拟电子技术基础问答·例题·试题. 武汉：华中理工大学出版社. 1996.
[4]谢自美. 电子线路设计·试验·测试（第二版）. 武汉：华中理工大学出版社. 2000.
[5]郝鸿安. 常用模拟集成电路手册. 北京：国防工业出版社. 1990.
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