函数信号发生器(2)

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1、函数信号发生器一、课题名称与技术要求1设计能产生正弦波，矩形波（占空比可调）和锯齿波等多种信号的函数信号发生器。2主要技术指标和要求a输出信号的工作频率范围10Hz～10KHz，连续可调b输出各种信号波形幅值0～10V，连续可调二、内容摘要函数信号发生器是一种能能够产生多种波形,如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。现在我们通过对函数信号发生器的原理以及构成设计一个能变换出三角波、正弦波、方波的简易发生器。我们通过对电路的分析，参数的确定选择出一种最适合本课题的方案

2、。在达到课题要求的前提下保证最经济、最方便、最优化的设计策略。电路形式可以采用由运放及分离元件构成；也可以采用单片集成函数发生器。 正弦波振荡电路是由正反馈网络和放大电路组成。常见的有RC正弦波振荡电路和LC正弦波振荡电路。非正弦信号产生电路主要有方波、矩形波和锯齿波等信号发生电路。矩形波发生电路由一个555定时器组成的多谐振荡器。锯齿波发生电路由一个同相输入迟滞比较器和一个可调占空比的积分电路组成。对于正弦波产生电路，关键就是熟悉选频网络的选频特性。对于非正弦产生电路，关键是要明确放大电路引入的是正反馈，因为只有正反馈才能使电路产生振荡。本方案采用分

3、别做出三种函数信号发生器输出三种函数，再经过控制电路，最后经过运算放大器输出波形。三、总体设计方案选择及论证。〖方案一〗存储式波形发生器的组成框图如图所示，时钟源产生计数脉冲，计数器作为地址产生器输出 EPROM 的地址信号，EPROM 存储波形数据。从选中的 EPROM 的某一单元读出的 8 位数字量送往 D/A，经过 D/A 转换器后，以模拟量的形式输出。改变时钟源脉冲的周期，就可以调节输出波形的频率。输出波形的幅值可用一个电位器来调节。EPROM波形数据存器地址信号地址产生器计数脉冲时钟源8位数字模拟信号波形输出幅值调节D/A转换器12/12〖方

4、案二〗由矩形波产生电路产生矩形波，在通过积分电路把矩形波转换为锯齿波，再经过差动放大电路将锯齿波转换为正弦波。矩形波积分电路锯齿波差动放大电路正弦波矩形波产生电路〖方案三〗由正弦波发生器产生正弦波，矩形波发生器产生矩形波，锯齿波发生器产生锯齿波，三种波形经过控制电路，最后经过运放形成幅值可调的函数信号。控制电路正弦波正弦波产生电路幅值控制电路函数信号占空比可调矩形波幅值可调波形锯齿波锯齿波产生电路矩形波产生电路这三种方案均为查阅很多资料得来的。因为前两种方案对于非电专业的我们来说理解有点难度，所以这里我采用书上有所介绍的方案三，加上学过的内容，做出要求

5、的函数信号发生器。四．原理框图，总电路图。正弦波正弦波产生电路原理框图控制电路幅值可调波形占空比可调矩形波矩形波产生电路幅值控制电路函数信号锯齿波锯齿波产生电路总电路图12/12五．单元电路设计1.正弦波产生电路1）自激振荡原理：在振荡电路中，人为地引入正反馈，并使反馈环路增益满足一定的条件，那么，电路在没有外部激励的情况下会产生输出信号，即产生自激振荡。无论在放大电路还是在振荡电路中，自激振荡的本质是相同的。即振荡时电路中的反馈一定是正反馈，并且反馈环路增益必须满足一定的条件。正弦波振荡电路主要有三个部分组成（1）放大电路。利用运算放大器，使其有放大

6、倍数，以满足自激振荡的条件。（2）12/12反馈网络。把放大电路的输出信号正反馈到输入端，作为放大电路的输入信号，并满足自激振荡的条件。（1）选频网络。使振荡电路只能让某一特定频率的信号满足自激振荡的条件，以保证振荡电路输出正弦波信号。2）正弦波发生器的设计正弦波发生器设计图Ra3和Ra4为同轴电位器3）电路分析、主要元器件选择及参数计算运算放大器选择：U1：LM318.为双电源，且电压范围-20—20V最大通过电流为10mA。由分析可知，在产生自激振荡，=。为了满足自激振荡的起振条件，则要求放大电路的电压放大倍数Au>3。如果正好是3，就会使工作不稳

7、定，因为Au稍有下降，立即停振。所以要去放大倍数稍大于3。因为u-=ui，=,所以，u0=（1+）ui。Auf=1+>3,所以RF1>2RE1取RE2=15kΩ，则RF1取31kΩ即可。RF2取15kΩ12/12稳定时流过二极管的最大电流I=Uo1max/（RF1+RE1）=0.24ADa1与Da2选取IN4001二极管，经计算并查阅最高反向峰值电压(50v)平均整流电流(1.0A)符合此电路要求。令Ca1=Ca2=C=0.1uF,总电阻R’=Ra1+Ra3fmin==10HZfmax==10000HZ得R’=159kΩ，Ra1=159Ω.所以Ra3=

8、158.8kΩ生成图2.矩形波产生电路1）555定时器组成框图及工作机理R1、R2、12/12