函数信号发生器

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1、实训题目：简易函数信号发生器1.整机设计1.1设计要求1.1.1设计任务设计由集成运算放大器与晶体管放大器组成方波-三角波-正弦波函数信号发生器以及设计输出正负12V的集成直流压电源。1.1.2性能指针要求输出波形：方波、三角波、正弦波；频率范围：100HZ—1kHZ,1kHZ—10kHZ,两个波段可调；幅度范围：方波Upp≤10V,三角波Upp=3V（可调幅）,正弦波≥1V；波形特性:方波Upp＜30us（1khz,最大输出时）,三角波U0＜2%,正弦波V0＜5%；1.2整机实现的基本原理及框图1.2.1基本原理函数信号发生器自动能产生正弦波、

2、方波、三角波以及锯齿波、阶梯波等电压波形。本课题研究的电路是由集成运算放大器与晶体管差分放大器组成的方波-三角波-正弦波函数信号发生器的设计。设计的函数信号发生器是先由产生方波-三角波，再将三角波变换成正弦波的电路。1.2.2总体框图一.集成直流稳压电源设计框图二.方波-三角波-正弦波函数信号发生器设计的框图2．各功能电路实现原理及电路设计整个电路的设计电路图:一．直流稳压电源的基本组成直流稳压电源由电源变压器、整流滤波电路及稳压电路所组成，基本电路如图所示：直流稳压电源基本电路直流稳压电源各部分电路的作用：电源变压器：交换电流的电压幅度；电源变

3、压器的作用是将电网220V的交流电压V1变换成整流滤波电路所需要的交流电压V2.一般小型变压器的效率如表所示:副边功率＜1010～3030～8080～200效率0.60.70.80.85小型变压器的效率整流电路：整流二极管组成单向桥式整流电路，利用二极管的单向导电特性，将交流电转变成为单方向的脉动直流电压。下图为整流电路：整流电路滤波电路：通过电容滤波脉动直流电压中的交流分量，获得较平滑的直流电压，经滤波电容滤除文波，输出直流电压。滤波电路稳压电路：能在一定的范围内消除输入电压或负载变化引起的输出电压变化，是输出的直流电压Uo保持稳定。二．方波-

4、三角波-正弦波函数信号发生器的基本组成方波产生电路：下图所示的电路能产生方波。电路工作原理：运算放大器U1A与R5、R6与R7、R23以及稳压管D8与D9组成滞回比较器，R5称为平衡电阻，可加速比较器的翻转；运放的反相端接基准电压，同相端接输入电压；比较器的输出电压的高电平等于正电源电压，低电平等于负电源电压，单比较器的正相电压等于反向电压时，比较器翻转，输出电压从高电平跳到低电平，或从低电平跳到高电平。方波产生电路方波→三角波变换电路：U1B是积分器，把第一步产生的方波转变成三角波。其原理：当积分器的输入为方波时，输出的一个上升速率与下降速率相

5、等的三角波；之后比较器与积分器首尾相连接，形成闭环电路，则自动产生三角波；三角波产生电路从调方波-三角波的幅度和频率可以得出以下结论:①电位器在调整方波-三角波的输出频率时，一般不会影响输出波形的幅度，可用C18、C1、C2、C9四个电容来改变频率的范围，电位器R24实现频率微调。②方波的输出幅度约等于电源电压，三角波的输出幅度不超过电源电压。电位器R23可实现幅度微调，但会影响方波-三角波的频率。三角波→正弦波变换电路：用差分放大器作为三角波→正弦波变换电路，波形变换的原理是：利用差分对管的饱和与截止特性进行变换。差分电路如图：差分放大电路为使

6、输出波不失真，并更接近正弦波，要求：①传输特性曲线尽可能对称，线性区尽可能窄；②三角波的幅值应接近晶体管的截止电压值。下图为三角波→正弦波的变换电路，其中R26调节三角波的幅度，R27调节电路的对称性，并联电阻R13用来减小差分放大器的线性区。C4、C5、C8为隔直电容，C3为滤波电容，以滤除谐波分量，改善输出波形。扩展电路：（反相比例放大器）所用芯片：3．制作与调试过程方波——三角波发生器的调装由于比较器与积分器组成正反馈闭环电路，同时输出方波与三角波，故这两个电路可以同时安装。注意，在安装电位器之前，要先将其调整到我们设计值，否则电路可能会不

7、起振。如果电路接线和元器件的大小都是正确的以及没有出现虚焊，则在接通电源后，J2微调电位器,使三角波的输出幅度满足我们所设计的值，调节调频电位器，则输出的频率在一定范围内变化，通过拨码开关改变频率范围。三角波——正弦波电路的安装三角波——正弦波电路的变换是利用差分放大器电路来实现。如果输出波形出现以下正弦波失真，则应调整和修改电路参数，产生失真的原因及处理措施如下：钟形失真传输特性曲线的线性区太宽；非线性失真三角波的线性度较差引起的失真，主要受运放性能的影响。可把电容改成可变电容。4．电路测试4.1测试仪器与设备数字万用表一台示波器一台4.2指标

8、测试①-12V电压+12V电压二极管是否全亮②方波的输出波形频率与幅度③三角波的输出波形频率与幅度④正弦波的输出波形频率与幅度⑤频率变换