1  整機設計1.1 設計任務及要求     結合所學的模擬電子技術知識，運用 AD 畫圖軟件，設計并制作完成一簡易函數信號發生器，要求能產生

1 整機設計

1.1 設計任務及要求

結合所學的模擬電子技術知識，運用 AD 畫圖軟件，設計并制作完成一簡易函數信號發生器，要求能產生方波和三角波信號，且頻率可調，并自行設計電路所需電源電路。

1.2 整機實現的基本原理及框圖

1．函數信號發生器能自動產生正弦波、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能產生方波、 三角波的簡易函數信號發生器。 產生方波、三角波的方案有很多種，本課題采用運放構成電壓比較器出方波信號，采用 積分器將方波變為三角波輸出，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——穩壓”這四個環節構成。基本組 成框圖如圖 2 所示。

（1）電源變壓器的作用是將電網 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。

對于 RC 濾波電路，C 的選擇應適應下式，即 RC 放電時間常數應該滿足： 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轉換成單方向脈動的直流 U2，有半波整流、全波整流，可以利用整流二 極管構成整流橋堆來實現。此題建議用二極管搭建全波整流電路實現。 ③濾波電路 將脈動直流電壓 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穩壓器 常用集成穩壓器有固定式三端穩壓器和可調式三端穩壓器。下面分別介紹其典型應用及選擇原則。

固定式三端穩壓器的常見產品有：78XX 系列穩壓器輸出固定的正電壓，如 7805 輸出 為+5V；79XX 系列穩壓器輸出固定的負電壓，如 7905 輸出為-5V。可調式三端穩壓器能輸出連續可調的直流電壓，常見產品有：LM317 穩壓器輸出連續 可調的正電壓；LM337 穩壓器輸出連續可調的負電壓。各穩壓芯片的管腳接法參考相關資 料。

2 硬件電路設計

這是直流電源電路的原理圖，由“降壓——整流——濾波——穩壓”這四個環節構成。通過變壓把電網 220V 的交流電壓變成整流電路所需要的電壓，4個二極管的作用是整流，電容起濾波的作用，再經過7812跟7912進行穩壓，2個LED燈起指示作用。

這部分采用運放構成電壓比較器出方波信號

這部分采用運放構成積分器將方波變為三角波輸出

3 制作與調試過程

我們根據要求畫出實驗電路的原理圖，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。根據測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線的該有連接點處時要注意檢查。導入PCB后改好規則，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，布局時要留出一定位置來放變壓器，放置姓名學號（需鏡像）。選擇keep-out layer 繪制邊框大小需要控制在10*15mm內，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，通過機器制版后要用外用表檢測電路板的導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。進行鉆孔，鉆孔時要根據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，焊接時注意不要有虛焊、漏焊。

板子裝配好了以后進行調試：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，再用示波器檢測波形。如果沒有波形出現，說明波形發生器這部分的電路存在問題，再仔細的對照PCB與原理圖找出問題并解決。通過電位器來調試并記錄好以下性能指標：正電壓、負電壓、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告用。

4 電路測試

4.1 測試儀器與設備

萬用表1臺；

示波器1臺。

4.2 性能指標測試

正電壓：11.92V

負電壓：-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

資料內容如下pcb與原理圖已畫好：

模板1

模板2

模板3

模板4

4種已經畫好原理圖與PCB需要的自取

需要完整的資料可以加入我的紛傳圈子，里面有資源壓縮包的百度網盤下載地址及提取碼。

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