函数发生器课程设计Word文档下载推荐.docx

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指导老师:

电子通信与物理学院

日期:

年月日

目录

设计摘要及关键字……………………………………………………………

（1）

1电路设计内容………………………………………………

（2）

2电路设计要求……………………………………………………

（2）

3各部分电路设计……………………………………………………………（3）

3.1方波发生电路的工作原理………………………………………………（3）

3.2方波---三角波转换电路的工作原理……………………………………（3）

3.3三角波---正弦波转换电路的工作原理…………………………………（6）

3.4总电路图…………………………………………………………………（8）

4电路仿真……………………………………………………………………（10）

4.1方波---三角波发生电路的仿真…………………………………………（10）

4.2三角波---正弦波转换电路的仿真………………………………………（12）

5总结

参考文献………………………………………………………………………（21）

摘要函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。

本课题采用由集成运算放大器与晶体管差分放大器共同组成的方波—三角波—正弦波函数发生器的设计方法。

整体设计完成后的电路简单实用。

关键词：

函数信号发射器转换电路波形变换

1设计内容

本文设计了一个方波、三角波、正弦波函数发生器，频率幅度在一定范围内

可调有基本分立元件组成，电路简单实用。

2设计要求

1．设计、组装、调试函数发生器

2．输出波形：

正弦波、方波、三角波；

3．频率范围：

在10－10000Hz范围内可调；

4．输出电压：

方波UＰ－Ｐ≤24V，三角波UＰ－Ｐ＝8V，正弦波UＰ－Ｐ>

1V；

3.设计原理

函数发生器一般是指能自动产生正弦波、方波、三角波的电压波形的电路或者仪器。

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。

根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器。

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。

图1函数发生器电路组成框图

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。

能实现频率可调的指标要求，且能实现一定范围内的幅度调节。

但积分电路的时间参数选择需保证电路不出现积分饱和失真。

3.1方波发生电路的工作原理

此电路由反相输入的滞回比较器和RC电路组成。

RC回路既作为延迟环节，又作为反馈网络，通过RC充、放电实现输出状态的自动转换。

设某一时刻输出电压Uo=+Uz,则同相输入端电位Up=+UT。

Uo通过R3对电容C正向充电，如图中实线箭头所示。

反相输入端电位n随时间t的增长而逐渐增高，当t趋于无穷时，Un趋于+Uz；

但是，一旦Un=+Ut,再稍增大，Uo从+Uz跃变为-Uz,与此同时Up从+Ut跃变为-Ut。

随后，Uo又通过R3对电容C反向充电，如图中虚线箭头所示。

Un随时间逐渐增长而减低，当t趋于无穷大时，Un趋于-Uz；

但是，一旦Un=-Ut,再减小，Uo就从-Uz跃变为+Uz，Up从-Ut跃变为+Ut，电容又开始正相充电。

上述过程周而复始，电路产生了自激振荡。

图2方波发生电路

3.2方波---三角波转换电路的工作原理

3-2方波-三角波产生电路图

图3-4方波---三角波变换

若a点断开，运算发大器A1与R1、R2及R3、RP1组成电压比较器，C1为加速电容，可加速比较器的翻转。

运放的反相端接基准电压，即U-=0，同相输入端接输入电压Uia，R1称为平衡电阻。

比较器的输出Uo1的高电平等于正电源电压+Vcc，低电平等于负电源电压-Vee（|+Vcc|=|-Vee|）,当比较器的U+=U-=0时，比较器翻转，输出Uo1从高电平跳到低电平-Vee,或者从低电平Vee跳到高电平Vcc。

a点断开后，运放A2与R4、RP2、C2及R5组成反相积分器，其输入信号为方波Uo1，可见积分器的输入为方波时，输出是一个上升速度与下降速度相等的三角波。

a点闭合，既比较器与积分器首尾相连，形成闭环电路，则自动产生方波-三角波。

电位器RP2在调整方波-三角波的输出频率时，不会影响输出波形的幅度。

若要求输出频率的范围较宽，可用C2改变频率的范围，PR2实现频率微调。

方波的输出幅度应等于电源电压+Vcc。

三角波的输出幅度应不超过电源电+Vcc。

电位器RP1可实现幅度微调，但会影响方波-三角波的频率。

3.3三角波---正弦波转换电路的工作原理

图3-5三角波-正弦波产生电路

三角波——正弦波的变换电路主要由差分放大电路来完成。

特别是作为直流放大器，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。

3.4电路整体图：

4电路仿真

电路仿真输出方波

电路仿真输出三角波

电路仿真输出正弦波

5总结：

通过对函数信号发生器的设计，我深刻认识到了“理论联系实际”的这句话的重要性与真实性。

而且通过对此课程的设计，我不但知道了以前不知道的理论知识，而且也巩固了以前知道的知识。

最重要的是在实践中理解了书本上的知识，明白了学以致用的真谛。

也明白老师为什么要求我们做好这个课程设计的原因。

他是为了教会我们如何运用所学的知识去解决实际的问题，提高我们的动手能力。

在整个设计过程中，我个人感觉调试部分是最难的，因为理论计算的值在实际当中并不一定是最佳参数，必须通过观察效果来改变参数的数值以期达到最好。

而参数的调试是一个经验的积累过程，没有经验是不可能在短时间内将其完成。

参考文献：

童诗白《模拟电子技术基础》（第四版）、2006、高等教育出版社

于卫《模拟电子技术实验及综合实训教程》、2008、华中科技大学出版社

谢自美《电子线路设计·

实验·

测试》（第三版）、华中科技大学出版社

李万臣《模拟电子技术基础设计仿真编程与实践》、哈尔滨工程大学出版社