函数信号发生器设计1

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1、2021/9/6长江大学龙从玉14.函数信号发生器设计1.1实验任务：设计采用运放（包括可用三极管）构成正弦波.三角波.方波函数信号发生器。1.2性能指标要求：Vcc=12V;Vee=-12V。采用设计方案★①。★①设计正弦波/方波/三角波的函数发生器(用文氏电桥正弦波振荡器):频率范围：150~1500hz输出电压：方波upp≥14V;三角波upp≥8V；正弦波upp>15V波形特性：方波上升时间tr<30us;三角波非线性系数r△<2%:正弦波非线性失真r5%②设计方波/三角波/正弦波的函数发生器(用差分放大变换正弦波):频率范围：2~100hz输出电压：方波upp≥14V;三角

2、波upp≥6V；正弦波upp>6V波形特性：方波上升时间tr<30us;三角波非线性系数r△<2%:正弦波非线性失真r5%1.设计实验任务与要求：2021/9/6长江大学龙从玉22.1RC文氏电桥振荡器产生正弦波，方波-三角波产生电路可正弦波振荡器采用波形变换电路,通过迟滞比较器变换为方波,经积分器获得三角波输出。此电路的输出频率就是就是RC文氏电桥振荡器的振荡频率.2.函数信号发生器电路设计参考方案RC正弦波震荡器迟滞比较器积分器正弦波uo1方波uo2三角波uo32.2用迟滞比较器与反相积分器首尾相串联构成方波-三角波产生电路，然后，采用差分放大器，作为三角波—正弦波变换电路利用差

3、分对管的饱和与截止特性进行变换，此电路的输出频率就是就是方波-三角波产生电路的频率.迟滞比较器积分器正弦波uoz方波uof三角波uo3差分放大器过压2021/9/6长江大学龙从玉33.2RC文氏电桥振荡器实验要点:①.在R1=R2=R,C1=C2=C时,振荡频率fｏ=1/(2πRC);②.起振幅值条件:Au1=(Ra+Rf)/Ra≧3.即Rb/Ra≧2.Rf=RW+(R3∥Rd)Rd:二极管正向电阻.*电路调整的关键是：负反馈电路中的电位器RW的细心调节，RW过大：输出方波！RW过小：电路不起振！3.1RC文氏电桥正弦波振荡器的工作原理:文氏电桥振荡器由RC串并选频网络和同相放大器组

4、成.其中RC串并选频网络形成正反馈电路并决定RC振荡器的振荡频率fo：电路的振荡频率:fo=1/(2πRC)(当R1=R2;C1=C2时)当f=fo时:up与uo的相位差△φ=00fumax=up/uo=1/3.Ra和Rb形成反向比例电路决定起振的幅值条件调节波形与稳幅控制.3.RC文氏电桥正弦波振荡电路2021/9/6长江大学龙从玉44.1方波/三角波产生电路：由迟滞比较器与积分器首尾相串联构成。电路输出频率fo=R2/(4R1RpC)；三角波输出电压：Uo2=Uz*R1/R23267415U1UA7413267415U2UA74112v-12v12v-12vC11ufR32kR2

5、20kR110kRp10kuo1SW1SW-SPDTC210uuo2ABCDD11N5235BD21N5235B积分电路迟滞比较器附图-2方波/三角波产生电路频率fo=R2/(4R1RpC)2021/9/6长江大学龙从玉53.3RC文氏电桥振荡电路调节Rw,使uo波形基本不失真时,分别测量输出电压up.uo和振荡频率fo,并记录表-1中.表-1文氏电桥振荡电路实验表电路参数频率fo/Khz电压/vup/uo1波形R1/kR2/kC/uf计算值测量值upuo110.110.2文氏电桥振荡器：fo=1/2πRC；正反馈电路：RC串并选频网络决定RC振荡器的振荡频率fo。反向比例电路：Ra

6、和Rb决定起振条件Au，调节波形与稳幅控制。Rb并联D1.D2：正向非线性电阻起振时：电压低电阻RD大Au大；振荡幅值大时：电压高电阻RD小Au小，整形限幅。3267415U1UA74132%RVB10kC10.1uC20.1u-12v12vu1OP9%RV110kD11N4007D21N4007图-1RC正弦波振荡电路调负反馈起振限幅改变R调频率R11kR310kR23k2021/9/6长江大学龙从玉64.2方波/三角波变换电路的计算与测试：按上图-3所示电路组成的信号产生与方波/三角波变换电路,计算信号频率与三角波电压幅值，用示波器观察并测量方波-三角波uof、uo3波形。将实验

7、数据记录在表-2中.表-2信号产生方波/三角波变换电路实验记录表迟滞比较器积分电路参数频率fo/hz三角波uo3/vR1/kR2/kuo2/v占空Rp/kC/uf计算测量计算测量5.用差分放大器做三角波/正弦波变换电路5.1差分放大器的差模特性：1)单端输出差模电压增益：AVD=-βRL’/2(RB1+rbe)2)差模输入电阻：Rid=2(RB1+rbe)+(1+β)RP3)差模输出电阻：RO=RC2021/9/6长江大学龙从玉7Rp110kC1100uR