函数信号发生器的设计VIP免费

设计目标设计方波——三角波——正弦波函数信号发生器技术指标：1．输出波形：正弦波、方波、三角波；2．频率范围：在10－10000Hz范围内可调；3．输出电压：方波UＰ－Ｐ≤24V，三角波UＰ－Ｐ＝8V，正弦波UＰ－Ｐ>1V；目标描述由比较器和积分器组成方波—三角波产生电路，比较器输出的方波经积分器得到三角波，三角波到正弦波的变换电路主要由差分放大器来完成。差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强等优点。特别是作为直流放大器时，可以有效地抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性。设计过程一、设计方案我所采用的是先产生三角波—方波，再将三角波转变成正弦波的电路设计方法。原理框图如下。图1.原理框图二、方波发生电路的工作原理下图为方波发生器的基本电路，它是由迟滞比较器状态，R和C构成负反馈回路，R1、R2构成正反馈。电路的输出电压由运放的同向端电压与反向端电压比较决定。图2.方波发生器基本电路设计过程假设电容的初始电压为0，因而uN=0；电源刚接通时，由于电路中的电流由零突然增大，产生了电冲击，在同乡端获得一个最初的输入电压。因为电路中有强烈的正反馈回路，使输出电压迅速升大到+UZ。此时同向输入端的比较电压为与此同时，输出电压+UZ通过电阻R向电容C充电，当uC稍大于比较电压时，输出电压迅速由+UZ跳变为-UZ。同向比较电压为因为负反馈电阻上的电压为左正右负，所以电路翻转后，电容就开始放电，uC逐渐下降。至零后输出端为负电压，所以电容开始反向充电，当uC继续下降至稍低于同向端的比较电压UP2时，输出电压由-UZ迅速变成+UZ.如此充放电不止，在电路的输出端即产生了稳定的方波电压。三、方波—三角波转换电路的工作原理下图为方波—三角波信号发生器的电路图。运放A1构成过零电压比较器，其反向输入端接地，同向输入端信号由本级的输出和运放A2构成的积分器输出电压共同决定。图3.方波-三角波转换电路A1的同相输入端电压有电位叠加原理可以求出。当up大于0时，uo1=+UZ；当up小于0时，uo1=-UZ。在电路接通电源的瞬间，设A1的同相输入端为负值，则uo1=-UZ,电容被反向充电。经R2反馈，A2的同相输入端电压由负值渐渐上升。当uo2达到某值正好使up由负值升到稍大于0时，过零电压比较器输出翻转，使u01迅速跳变到+UZ.UO1变成正值后，积分器的输出电压开始现行下降，A1同相电压也逐渐下降。当u02降至正好是up由正值降至稍小于0时，电压比较器又发生翻转。在A1的输出端可以得到方波，在A2的输出端可以得到三角波。方波的幅值为UZ，三角波的幅值为（R2/R1）UZ.。四、三角波—正弦波转换电路的工作原理三角波—正弦波转换电路主要由差分放大电路来完成。差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强等特点。特别是作为直流放大器，可以有效的抑制放大器，可以有效的抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性。图4.三角波—正弦波变换电路为使输出波形更接近正弦波，则：（1）传输特性曲线越对称，线性区越窄越好；（2）三角波的幅度应正好使晶体管接近饱和区或截止区；（3）上图为实现三角波—正弦波变换的电路。总电路图设计结果一．方波-三角波发生电路的调试1.接入电源后，用示波器进行观察；2.调节RP1，使三角波的幅值满足技术要求；调节RP2，微调波形频率；3.观察示波器，各指标达到要求后进行下一步安排。二．三角波—正弦波发生电路的调试1.接入直流电源后，把C4接地，利用万用表测试差分放大器的静态工作点；2.测试V1、V2的电容值，当不相等时调节RP4使其相等；3.测试V3、V4的电容值，使其满足实验要求；4.在C4接入信号源，利用示波器观察，逐渐增大输入电压，当输出波形刚好不失真时，记入其最大不失真电压。结论通过本次设计：实现了能产生三种波形的函数发生器，但由于实验器材不够精确，以至测出的结果与计算有所偏差。收获与心得在本学期的实践课中我们学到了许多课本上没有的知识，同时也为理论课提供了更深刻的理解，可谓是一举多得。在以往的学习中，我总感觉对课本知识的...