基于LM324的信号发生器的设计

湖 南 科 技 大 学

课题报告（ 报告 ）

题作学专学

目 基于LM324的信号发生器 者 李铁 院 潇湘学院 业 电子信息工程 号 10030111

指导教师 韦文祥

二〇一一年十一月

目录

第一章 前言……………………………………………………………1 第二章 方案的选定及原理……………………………………………1 第三章 波形的产生及简单计算

3.1 实现电路………………………………………………………1 3.2 正弦波产生电路………………………………………………1 3.3 方波产生电路…………………………………………………1 3.4 三角波产生电路………………………………………………1 第四章 实际波形………………………………………………………1 第五章 总结……………………………………………………………1

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第一章 前言

信号发生器是指能提供各种频率、波形的电平信号，常用作测试的信号源或激励源的设备。按信号波形可分为正弦信号、函数信号、脉冲信号和随机信号发生器等四大类。在其中，能够产生多种波形，如三角波、矩形波、正弦波的电路被称为函数信号发生器。在这里，是采用带有差动输入的四运算放大器LM324N为核心器件，通过RC桥式振荡电路产生正弦波，然后用过零比较器产生方波，再经过RC积分电路产生三角波，其中信号频率和幅度都可以调节。

第二章 方案的选定及原理

在网上查了许多的原理图，都是基于带有差动输入的四运算放大器LM324N做的信号发生器，其许多是先由滞回比较器产生方波，再把方波由积分器进行积分，产生三角波，再由二阶有源低通滤波器，产生正弦波，其原理图如图2.1

电源滞回比较器积分器有源二阶低通滤波 图2.1

这个原理在实现上有些许的复杂，且频率也不高，并且振幅难于调节，不方便调试和测试。所以，没有采用这个原理图。

以下，就是本实验所设计的灵活且方便测试与组装的原理。先

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在这做个简单的介绍：在这个原理图中，是采用正弦波 方波 三角波的方案，其中正弦波采用RC桥式振荡电路产生，其特点是振幅和频率稳定且调节方便，能够产生频率可调范围很宽的正弦波信号;再通过过零比较器产生主啵 ，再经过RC积分电路产生三角波。

同时，该电路结构非常简单，并能产生良好的正弦波和方波信号，但经过RC积分电路产生同步的三角波信号存在一定的难度。原因是若积分电路的时间常数不变，随着方波的频率的改变，输出的三角波的幅度同时改变。若要保持三角波的输出幅度不变且线性良好，必须同时改变积分常数的大小。 以下就是此设设计的原理图：

电源RC桥式振荡电路过零比较器RC积分电路 图2.2

第三章 波形产生的原理及简单计算

3.1 实现电路

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图3.1.1 函数波形发生原理图

3.2正弦波产生电路

正弦波产生电路，不仅要产生所输出的信号，还要作为产生方波的输入信号，这一部分是采用改动的RC桥式振荡电路，可以调节频率和放大器的增益。如图1所示，就为改动后的RC桥式振荡电路：它由放大环节和选频网络两部分组成。以运算放大器构成放大环节，由电阻R3、R4、R11和C2串联，电阻R1、R2、R10和C1并联所组成的网络为RC串并联选频网络。选频网络同时为正反馈电路，提供零相移并构成同相放大器，R6、R7、R8和R9为深度负反馈，以获得良好的波形。在图1中，满足正弦波的频率为f0。

和。所以



C=C=33nf 

R2*R10R4*R11R1R3RR2R10R4R11

1

2

4

f0=

12RC



因为由R4、R11和R7、R9并联，所以值都只能在0~3K中变化。所以根据

有正弦波的频率范围为f=1.608khz。

0

当电路工作于该频率时，要求满足④,此电路才能起振。

R5+R6+

R7*R9R7R9>2R8 ④

3.3方波产生电路

方波产生电路就相对简单，将运算放大器的反相输入端接地，同相接正弦波的产生端构成过零比较器，如图2所示。

放大器形成开环形式，正弦波信号Ui从反向端输入，同相端接地。当输入信号Ui<0时，输出电压（即方波的产生点的电压）U0为正极限值UOM;.因为理想放大器的电压增益Au ,所以当信号由小到大，达到Ui时，即U-=U+

的时刻，输出电压U0由正极限值UOM翻转到负极限值-UOM。当Ui>0时，输出为负极限值-UOM。因为Ui为RC桥式振荡电路产生的连续变化的正弦波信号，且输出信号在错误！未找到引用源。15V之间变化，所以通过过零比较器就产生了连续变化的矩形波。

3.4三角波产生电路

由矩形波的图形可知，其电压为突变型。在RC积分电路中，电容的充电是缓慢的，因此电容的两端电压缓慢增长，达到一定值时，矩形波的电压翻转，电容就缓慢放

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电，如此往复，就构成了连续变化的三角波。

第四章

实际波形

图4.1 示波器中的图形

第五章

总结

在这次电路设计中，查过许多的电路图，也组装过许多的电路图。从知识获取这一方面，增进了不少。同时在组装与调试和焊接中，让我学会了耐心、细心。焊过的洞洞板不下埂块，调试的次数更是数不胜数，特别是在测试这一方面，让我积累了丰富的经验。

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