摘要本文通過介紹一種電路的連接，實(shí)現(xiàn)函數(shù)發(fā)生器的基本功能。將其接入電源，并通過在顯示器上觀察波形及數(shù)據(jù)，得到結(jié)果。電壓比較器實(shí)現(xiàn)方波的輸出，又連接積分器得到三角波，并通過三角波-正弦波轉(zhuǎn)換電路看到正弦波，得到想要的信號(hào)。NIMultisim軟件結(jié)合了直觀的捕捉和功能強(qiáng)大的仿真，能過快速、輕松、高效地對(duì)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。憑借NIMultisim，你可以立即創(chuàng)建具有完整組件庫的電路圖，并利用0工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SPICE模擬器模仿電路行為。本設(shè)計(jì)就是利用Multisim軟件進(jìn)行電路圖的繪制并進(jìn)行仿真。關(guān)鍵詞：電源、波形、比較器、積分器、轉(zhuǎn)換器電路、Multisim目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1設(shè)計(jì)任務(wù)51.1電路設(shè)計(jì)任務(wù)51.2電路設(shè)計(jì)要求52函數(shù)轉(zhuǎn)換器的組成52.1原理框圖5\o"CurrentDocument"2.2原理分析5\o"CurrentDocument"2.3放大器功能及管腳圖63各部分電路設(shè)計(jì)63.1方波---三角波轉(zhuǎn)換電路的工作原理6\o"CurrentDocument"3.2元器件型號(hào)113.3電路的參數(shù)選擇及計(jì)算114電路安裝于調(diào)試124.1安裝方波---三角波發(fā)生電路12\o"CurrentDocument"4.2調(diào)試方波---三角波發(fā)生電路125實(shí)驗(yàn)總結(jié)13設(shè)計(jì)任務(wù)1.1任務(wù)設(shè)計(jì)制作一個(gè)產(chǎn)生方波-三角波-正弦波函數(shù)轉(zhuǎn)換器。1.2要求輸出波形頻率范圍為0.02Hz?20kHz且連續(xù)可調(diào)；正弦波幅值為±2V；方波幅值為2V；三角波峰-峰值為2V，占空比可調(diào)。二函數(shù)發(fā)生器的組成2.1原理框圖2.2原理分析函數(shù)發(fā)生器一般是指能自動(dòng)產(chǎn)生方波、三角波、正弦波及鋸齒波、階梯波等電壓波形的電路或儀器。產(chǎn)生方波、三角波、正弦波的方案有多種，本課題介紹先產(chǎn)生方波-三角波，再將三角波變換成正弦波的電路設(shè)計(jì)方法。由R、C振蕩電路、比較器產(chǎn)生方波，再通過方波轉(zhuǎn)換為三角波，最后通過差分放大器將三角波轉(zhuǎn)換為正弦波。2.3放大器功能及管腳圖LM324系列運(yùn)算放大器是價(jià)格便宜的帶差動(dòng)輸入功能的四運(yùn)算放大器?？晒ぷ髟?/p>

單電源下，電壓范圍是3.0V-32V或+16V.LM324引腳圖（管腳圖）（俯視圖）三系統(tǒng)中各模塊設(shè)計(jì)3.1方波-三角波由模電知識(shí)我們知道，將一組矩形波經(jīng)積分電路會(huì)得到良好的三角波，所以本設(shè)計(jì)采用前置矩形波發(fā)生電路，然后對(duì)所得到的矩形波進(jìn)行積分電路積分，最后輸出三角波。矩形波發(fā)生電路實(shí)際是由一個(gè)滯回比較器和一個(gè)RC充放電回路組成，如圖一所示。

其中R1、R2與集成運(yùn)放組成滯回比較器，電阻R4和電容C組成充放電回路，穩(wěn)壓管D3、D4和電阻R3的作用是鉗位，將滯回比較器輸出電壓穩(wěn)定在正負(fù)Uz。在方波發(fā)生電路中，利用二極管的單項(xiàng)導(dǎo)電性是電容正向和反向充電的通路不同，從而使它們時(shí)間常數(shù)不同，即可以改變輸出電壓的占空比，再經(jīng)過積分就可以得到占空比可調(diào)的三角波，如圖所示，圖中電位器和兩個(gè)二極管的作用是將電容和放電的回路分開，調(diào)節(jié)充電和放電兩個(gè)時(shí)間常數(shù)的比例。如果將電位器向下滑動(dòng)，則充電時(shí)間常數(shù)減小，放電時(shí)間常數(shù)增大，于是輸出端為高電平的時(shí)間縮短，低電平的時(shí)間增長。將上述的矩形波發(fā)生電路的輸出端與積分電路的輸入端連接即可得到占空比可調(diào)的的三角波發(fā)生電路。4

LWhffiDL一時(shí)DICD3_VTRT1JAL_LN414^Z=EHODEJTTRTUAIjIN4148IkOlULClR1IkOhrnVCCU1LWhffiDL一時(shí)DICD3_VTRT1JAL_LN414^Z=EHODEJTTRTUAIjIN4148IkOlULClR1IkOhrnVCCU1Key=A1jeCihmSkOkmSSC1D3S5C45'R￡IkOhmKay=XIkOhm將矩形波發(fā)生電路和積分電路連接起來就可以將方波轉(zhuǎn)換為占空比可調(diào)的三角波。T1T2T2-T8!TinrmChanr>el_AClunnel_B157.331ms-1.480V161055ffl￡--1.477V3.724ms3.114mVdiannelAChannelBSaveTimebsE-eT"⑴輸出幅度由圖可知，穩(wěn)壓管兩端電壓為UZ,積分電路的輸出電壓Uo往正方向線性增長，此時(shí)U+也隨著增長，當(dāng)增長至U+=U=0時(shí)，滯回比較器的輸出電壓uo1發(fā)生跳變，而發(fā)生跳變時(shí)的U。值是使三角波的最大值uom。將條件uo1=--UZ,U+=0和Uo=Uom代入下式可得：八R1,“、R20=R1+R2(-Uz)+R1+R2Uom可解的三角波的輸出幅度為：R1Uom=R2Uz(2)占空比當(dāng)忽略二極管的導(dǎo)通電阻時(shí)經(jīng)分析可知:八1z,2R1\T1=(R6+R10)CIn(1+玄)/…-2R1T=(R+R)Cln(1+—-269R2輸出波形的震蕩周期為：,2R1、TT]+T2=(2R6+R8)C匝(1+茵)占空比為：T1R6+R10n二一=—-T2R6+R83.2元器件型號(hào)采用下圖所示電路，其中運(yùn)算放大器A1和A2用LM324,二極管用IN4148,穩(wěn)壓管用IN4735，因?yàn)?，輸出波形幅度有電位器R7調(diào)節(jié)，所以可使供電電源VCC=-5V,VEE=5V3.3參數(shù)設(shè)計(jì)比較器A1和A2的元件參數(shù)設(shè)計(jì)算如下有上式得三角波的輸出幅度為：R1Uom=R2Uz取R1=R2=1K，限流電阻R3=5K輸出波形的震蕩周期為:,2R1、T=T]+T2=(2R6+R8)C匝(1+翦)當(dāng)0.02hz<<F<<20hz時(shí)，取C1=1uf，R4=0.01K，R5為100K的電位器，R4+R5=0.01K?101K，當(dāng)20hz<<F<<20Khz,取C1=100uf。積分電路部分，C2=1uf,R10=10k,R8=R9=1k,R11=6k.四電路調(diào)試4.1安裝方波一一三角波產(chǎn)生電路把兩塊741集成塊插入萬能板，注意布局；分別把各電阻放入適當(dāng)位置；按圖接線，注意直流源的正負(fù)及接地端。4.2調(diào)試方波一一三角波產(chǎn)生電路接入電源后，用示波器進(jìn)行雙蹤觀察；調(diào)節(jié)R7，使三角波的幅值滿足指標(biāo)要求；調(diào)節(jié)R5,微調(diào)波形的頻率；觀察示波器，使各指標(biāo)達(dá)到；注意：電路先產(chǎn)生方波，經(jīng)過積分電路再產(chǎn)生三角波，所以可以先安裝方波發(fā)生器，再安裝積分電路，需要注意的是，安裝電位器之前，要先將其調(diào)整到設(shè)計(jì)值，否則可能會(huì)不起振。安裝電位器的時(shí)候要注意三個(gè)管腳的接入。調(diào)節(jié)電位器R5可以調(diào)節(jié)三角波的占空比，雖然頻率會(huì)同時(shí)改變，但改變的不大。微調(diào)R5時(shí)輸出頻率在對(duì)應(yīng)波段內(nèi)連續(xù)可變。調(diào)節(jié)R7可以調(diào)節(jié)輸出波的幅值，使三角波的幅度滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。4.3能指標(biāo)測(cè)量與誤差分析波形不穩(wěn)定時(shí)，可能是電路在安裝的時(shí)候接觸不良，可加旁路電容使波形穩(wěn)定方波的上升時(shí)間主要受放大器轉(zhuǎn)換速率的限制，如果輸出頻率太高，可介入加速電容，一般加速電容取幾十皮法。結(jié)論為期兩周的課程設(shè)計(jì)讓我感觸頗深。從選擇這個(gè)課題后，我們組員在設(shè)計(jì)、焊接、調(diào)試等過程中就遇到各種各樣的問題，為解決這些問題，我們利用各種途徑查找資料。遇到課設(shè)要求出現(xiàn)問題時(shí)，我們進(jìn)行各種嘗試，各種設(shè)計(jì)方案，最后，在和老師的商討下，最后把要求給改了，雖然我們?cè)谧詈髸r(shí)才將設(shè)計(jì)方案定下來，不過我更有感觸的是這個(gè)過程，我們?cè)谟龅絾栴}的時(shí)候不再是放棄，而是積極想辦法解決，在這點(diǎn)我覺得我進(jìn)步了。其次是在焊接過程，在沒有想好走線的時(shí)候就盲目動(dòng)手焊接，結(jié)果造成短路，吸取第一次教訓(xùn)，第二塊板子在我們的布局下順利焊接完了，在這個(gè)過程中，可以看出我們做事情還是毛毛躁躁的，沒有縝密的計(jì)劃就動(dòng)手，不過我們還是很有耐心的把第二塊板子焊完了。最后是在調(diào)試過程中遇到的一些問題，比如，波形出不來，波形失真，在老師的指導(dǎo)下，我們認(rèn)真尋找問題，最后