模擬電子技術(shù)設(shè)計(jì)-簡(jiǎn)易函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)與制作

題目：簡(jiǎn)易函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)與制作

1? 整機(jī)設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求

結(jié)合所學(xué)的模擬電子技術(shù)知識(shí)，運(yùn)用 AD 畫圖軟件，設(shè)計(jì)并制作完成一簡(jiǎn)易函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，要求能產(chǎn)生方波和三角波信號(hào)，且頻率可調(diào)，并自行設(shè)計(jì)電路所需電源電路。

1.2 整機(jī)實(shí)現(xiàn)的基本原理及框圖

1．函數(shù)信號(hào)發(fā)生器能自動(dòng)產(chǎn)生正弦波、三角波、方波及鋸齒波、階梯波等電壓波形。 其電路中使用的器件可以是分立器件，也可以是集成電路。本課題需要完成一個(gè)能產(chǎn)生方波、 三角波的簡(jiǎn)易函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。 產(chǎn)生方波、三角波的方案有很多種，本課題采用運(yùn)放構(gòu)成電壓比較器出方波信號(hào)，采用 積分器將方波變?yōu)槿遣ㄝ敵?，其原理框圖如圖 1 所示。

2．直流電源電路一般由“降壓——整流——濾波——穩(wěn)壓”這四個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成?；窘M 成框圖如圖 2 所示。

（1）電源變壓器的作用是將電網(wǎng) 220V 的交流電壓變成整流電路所需要的電壓 u1 。因 此，u1=nui（n 為變壓器的變比）。整流電路的作用是將交流電壓 u1變換成單方向脈動(dòng)的直流 U2。整流電路主要有半波整 流、全波整流方式。以單相橋式整流電路為例， U2=0.9u1。每只二極管所承受的最大反向電壓 uRM= √2u ，平均電流Id=1/2Ir=0.45u1/R。

對(duì)于 RC 濾波電路，C 的選擇應(yīng)適應(yīng)下式，即 RC 放電時(shí)間常數(shù)應(yīng)該滿足： RC=（3～5）T/2 ，T 為 50Hz 交流電壓的周期，即 20ms 。

（2）器件選擇 ①變壓器 將 220V 交流電壓變成整流電路所需要的電壓 u1。 ②整流電路 將交流電壓 u1轉(zhuǎn)換成單方向脈動(dòng)的直流 U2，有半波整流、全波整流，可以利用整流二 極管構(gòu)成整流橋堆來實(shí)現(xiàn)。此題建議用二極管搭建全波整流電路實(shí)現(xiàn)。 ③濾波電路 將脈動(dòng)直流電壓 U2濾除紋波，變成紋波較小的 U3，有 RC 濾波電路、LC 濾波電路等。

此題建議采用大電容濾波。 ④穩(wěn)壓器???? 常用集成穩(wěn)壓器有固定式三端穩(wěn)壓器和可調(diào)式三端穩(wěn)壓器。下面分別介紹其典型應(yīng)用及選擇原則。

固定式三端穩(wěn)壓器的常見產(chǎn)品有：78XX 系列穩(wěn)壓器輸出固定的正電壓，如 7805 輸出 為+5V；79XX 系列穩(wěn)壓器輸出固定的負(fù)電壓，如 7905 輸出為-5V?？烧{(diào)式三端穩(wěn)壓器能輸出連續(xù)可調(diào)的直流電壓，常見產(chǎn)品有：LM317 穩(wěn)壓器輸出連續(xù) 可調(diào)的正電壓；LM337 穩(wěn)壓器輸出連續(xù)可調(diào)的負(fù)電壓。各穩(wěn)壓芯片的管腳接法參考相關(guān)資 料。

2? 硬件電路設(shè)計(jì)

這是直流電源電路的原理圖，由“降壓——整流——濾波——穩(wěn)壓”這四個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成。通過變壓把電網(wǎng) 220V 的交流電壓變成整流電路所需要的電壓，4個(gè)二極管的作用是整流，電容起濾波的作用，再經(jīng)過7812跟7912進(jìn)行穩(wěn)壓，2個(gè)LED燈起指示作用。

這部分采用運(yùn)放構(gòu)成電壓比較器出方波信號(hào)

這部分采用運(yùn)放構(gòu)成積分器將方波變?yōu)槿遣ㄝ敵?/p>

3? 制作與調(diào)試過程

我們根據(jù)要求畫出實(shí)驗(yàn)電路的原理圖，有些元器件的封裝需要自己畫，例如：7812與7912、NE5532芯片、電位器等。根據(jù)測(cè)量元器件來確定孔徑的大小，元器件管腳間的距離以及元器件的大小。還有的就是在畫原理圖是導(dǎo)線的該有連接點(diǎn)處時(shí)要注意檢查。導(dǎo)入PCB后改好規(guī)則，地線1.5mm、電源線1.2mm、其他1mm、安全距離10mil、去掉Top layer。布好局后連線，布局時(shí)要留出一定位置來放變壓器，放置姓名學(xué)號(hào)（需鏡像）。選擇keep-out layer 繪制邊框大小需要控制在10*15mm內(nèi)，再選擇Bottom layer? 把安全距離改為1mm，覆銅后再改回10mil。這樣制版的第一步就做好了。

接著去51102制版，通過機(jī)器制版后要用外用表檢測(cè)電路板的導(dǎo)線連接是否連著或是短路。板子短路用刻刀把短路的地方刮掉。進(jìn)行鉆孔，鉆孔時(shí)要根據(jù)封裝的大小來選擇鉆針，孔鉆了就無法放下元器件。用砂紙打磨光滑再用松香擦拭。板子制好以后再把所有的元器件按照原理圖與PCB焊接好在板子上，焊接時(shí)注意不要有虛焊、漏焊。

板子裝配好了以后進(jìn)行調(diào)試：裝配好后先不要上電，NE5532不著急安裝到芯片座，先用萬用表測(cè)試電源輸出是否短路。一定要確定好各元器件是否按照PCB與原理圖安裝。確定好沒問題以后再上電，如果LED燈沒亮，檢測(cè)是否是LED燈接反了，或者是電容、7812與7912沒有按照PCB與原理圖的方向插好。用外用表測(cè)試芯片座上8腳與4腳的電壓是否正確值在+12v與-12v左右。沒問題再插上芯片，再用示波器檢測(cè)波形。如果沒有波形出現(xiàn)，說明波形發(fā)生器這部分的電路存在問題，再仔細(xì)的對(duì)照PCB與原理圖找出問題并解決。通過電位器來調(diào)試并記錄好以下性能指標(biāo)：正電壓、負(fù)電壓、方波幅度、三角波幅度、波形頻率的范圍。并拍下波形的照片寫報(bào)告用。

4? 電路測(cè)試

4.1 測(cè)試儀器與設(shè)備

萬用表1臺(tái)；

示波器1臺(tái)。

4.2 性能指標(biāo)測(cè)試

正電壓：11.92V

負(fù)電壓：-12.04V

方波幅度：6.88V

三角波幅度：3.08V

波形頻率范圍：52Hz ~995Hz

4.3 波形圖

資料借鑒于此紛傳