模擬電子技術(shù)課設(shè)之信發(fā)生器

1、內(nèi)蒙古師范大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院低頻電子線路課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)題目簡易函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師張鵬舉職稱講師姓名高佳玉學(xué)號(hào)558日期2010-7-14簡易函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)摘要信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生正弦波、方波、三角波的方案有多，如首先產(chǎn)生正弦波，然后通過整形電路將正弦波變換成方波，再由積分電路將方波變成三角波；也可以首先產(chǎn)生三角波方波，再將三角波變換成正弦波或?qū)⒎讲ㄗ兂烧也P(guān)鍵詞信號(hào)發(fā)生器；正弦波；方波；三角波；1 設(shè)計(jì)任務(wù)及主要技術(shù)指標(biāo)和要求設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)簡易波形發(fā)生器，能產(chǎn)生正弦波、方波、三角波。由分立元件和中小規(guī)模運(yùn)放構(gòu)成。設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)和要求（1）頻率范圍： 1-100Hz。(2 ）輸出

2、電壓：方波 <=22V，三角波 =8V，正弦波 >=1V。（3）根據(jù)上述要求選定設(shè)計(jì)方案，畫出系統(tǒng)框圖，寫出詳細(xì)的設(shè)計(jì)過程。（4）利用 CAD軟件畫出一套完整的設(shè)計(jì)電路圖，并列出所有的元件清單。2 工作原理設(shè)計(jì)方案函數(shù)發(fā)生器一般是指能自動(dòng)產(chǎn)生正弦波、三角波、方波及鋸齒波、階梯波等電壓波形的電路或儀器。產(chǎn)生正弦波、方波、三角波的方案有多種，如首先產(chǎn)生正弦波，然后通過整形電路將正弦波變換成方波，再由積分電路將方波變成三角波；也可以首先產(chǎn)生三角波方波，再將三角波變成正弦波或?qū)⒎讲ㄗ兂烧也ǖ鹊?。本課題采用先產(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。由比較器和積分器組成方波三角

3、波產(chǎn)生電路，比較器輸出的方波經(jīng)積分器得到三角波，三角波到正弦波的變換電路主要由差分放大器來完成。差分放大器具有工作點(diǎn)穩(wěn)定，輸入阻抗高，抗干擾能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。特別是作為直流放大器時(shí)，可以有效地抑制零點(diǎn)漂移，因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波。波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性曲線的非線性。圖 1 總設(shè)計(jì)框圖工作原理方波發(fā)生電路的工作原理此電路由反相輸入的滯回比較器和 RC電路組成。 RC回路既作為延遲環(huán)節(jié)， 又作為反饋網(wǎng)絡(luò)，通過 RC充、放電實(shí)現(xiàn)輸出狀態(tài)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，電路產(chǎn)生了自激振蕩。方波 - 三角波轉(zhuǎn)換電路的工作原理用集成運(yùn)算放大器組成比較器和積分電路 1 ，積分電路和比較器之間形成負(fù)反

4、饋， 當(dāng)負(fù)反饋不存在時(shí)，在比較器的輸出端輸入方波信號(hào)，則積分電路的輸出端輸出三角波。當(dāng)負(fù)反饋存在時(shí)，即比較器與積分器首尾相連，形成閉環(huán)電路，則比較器輸出方波，積分電路輸出三角波。三角波 - 正弦波轉(zhuǎn)換電路的工作原理主要由差分放大電路來完成，差分放大器具有工作點(diǎn)穩(wěn)定，輸入阻抗高，抗干擾能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。特別是作為直流放大器，可以有效的抑制零點(diǎn)漂移，因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波。波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性曲線的非線性。3 基本組成方波 - 三角波轉(zhuǎn)換電路圖 2 方波三角波產(chǎn)生電路三角波 - 正弦波轉(zhuǎn)換電路+VCCRC1RC2C 4C 3U O2C1C2V 2R B2V 1R B1

5、R P1R E2R P2R *V3V4RE3RE4-VCC圖 3 三角波正弦波的變換電路4 設(shè)計(jì)步驟步驟三角波輸出電路設(shè)計(jì)通過選定的方案，選用比較器和積分電路產(chǎn)生需要的波形。畫出電路圖，連接電路圖，把輸出接在示波器上檢測(cè)。當(dāng)負(fù)反饋不存在時(shí)，應(yīng)算放大器 A1 與 R1、R2及 R3、RP1組成電壓比較器， C1為加速電容，可加速比較器翻轉(zhuǎn)。 A2 與 R4。、 RP2、 C1及 R5組成反向積分電路。當(dāng)在 U1輸入方波時(shí)，在 U2輸出一個(gè)上升速度和下降速度都相等的三角波。當(dāng)負(fù)反饋存在時(shí)，比較器與積分器首尾相連，形成閉環(huán)電路，電路的兩個(gè)應(yīng)放A1 和A2 自激震蕩，而且電路形成負(fù)反饋，則比較器輸出方

6、波，積分電路輸出三角波?；瑒?dòng)變阻器 RP2在調(diào)整方波 - 三角波的輸出頻率時(shí)，不會(huì)影響輸出波形的幅度。若要求輸出頻率的范圍較寬，可用 C1改變頻率的范圍， PR2實(shí)現(xiàn)頻率微調(diào)?；瑒?dòng)變阻器 RP1可實(shí)現(xiàn)方波的輸出幅值微調(diào)，但會(huì)影響方波 - 三角波的頻率。三角波正弦波轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)主要由差分放大電路來完成，差分放大器具有工作點(diǎn)穩(wěn)定，輸入阻抗高，抗干擾能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。特別是作為直流放大器，可以有效的抑制零點(diǎn)漂移，因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波。波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性曲線的非線性。 RP3 調(diào)節(jié)三角波的幅度， RP4調(diào)整電路的對(duì)稱性， 其并聯(lián)電阻 RE1用來減小差分放大器的線性區(qū)。

7、電容 C2,C3,C4 為隔直電容， C5 為濾波電容，以濾除諧波分量，改善輸出波形。電路的參數(shù)選擇及計(jì)算三角波電路實(shí)物連線中，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室沒有的電容，我們選擇了的。一開始很長時(shí)間出不來波形，后來將我們改變了一些電阻值，RP1原來是 10K 的，我們通過實(shí)驗(yàn)， 最終換成了 10K的滑動(dòng)變阻器，然后把滑片滑到50%的位置，把 RP2的滑動(dòng)變阻器換成了20K 的，把滑片滑到50%的位置，就順利得出波形。取 R1=R2=R5=10K，R3=20K，R4=,RP1為 10K的滑動(dòng)變阻器， RP2為 20K 的滑動(dòng)變阻器。正弦波轉(zhuǎn)換電路U TR2U o 2 mT4R2(R4R p 2 ) C1R3R p

8、1R 3R p 1隔直電容 C2、C3、C4 要取得較大，因?yàn)檩敵鲱l率很低，取C2=C3=C4=470uf，濾波電容 C5視輸出的波形而定，若含高次諧波成分較多， C5可取得較小， C5一般為幾十皮法至微法。 RE1=100歐與 RP4=100歐姆相并聯(lián)， 以減小差分放大器的線性區(qū)。 差分放大器的幾靜態(tài)工作點(diǎn)可通過觀測(cè)傳輸特性曲線，調(diào)整RP4及電阻 R8確定。5 整體框圖圖 4 三角波 - 方波 - 正弦波函數(shù)發(fā)生器實(shí)驗(yàn)電路6 設(shè)計(jì)所用器材表 1 器材統(tǒng)計(jì)表元件名稱元件型號(hào)數(shù)量直流穩(wěn)壓電源-1 臺(tái)雙蹤示波器-1 臺(tái)萬用表-1 只運(yùn)放7412 片電阻10K8 只電阻100K1 只電阻3K2 只滑動(dòng)變阻器1 只滑動(dòng)變阻器20K2 只滑動(dòng)變阻器3301 只電容470F3 只電容F2 只電容F1 只面包板-1 塊電源線-若干8 小結(jié)通過這次電路設(shè)計(jì)，我從中了解了信號(hào)發(fā)生器的原理和貫通了書上的知識(shí)，同時(shí)也了解到了自己對(duì)于理論和實(shí)際應(yīng)用的統(tǒng)一。從電路連接的開始我們就遇到了很多問題，對(duì)于辛苦練出來的電路在得不到結(jié)果的時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)特別急躁的心理，而且不會(huì)自己排出原因。后來在老師的指點(diǎn)下我們現(xiàn)實(shí)對(duì)分段的電路進(jìn)行試驗(yàn)，在實(shí)現(xiàn)一