1、函数信号发生器课程设计报告漳州师范学院模拟电子技术课程设计函数信号发生器姓 名:学 号:系 别:专 业:年 级:指导教师:2012年4月3日1函数信号发生器摘要利用集成电路LM324设计并实现所需技术参数的各种波形发生电路。根据电压比较器可以产生方波,方波再继续经过基本积分电路可产生三角波,三角波经过低通滤波可以产生正弦波。经测试,所设计波形发生电路产生的波形与要求大致相符。关键词:波形发生器;集成运放;RC充放电回路;滞回比较器;积分电路2中文摘要. 11.系统设计. 41.1设计指标. 41.2方案论证与比较. 42.单元电路设计. 52.1方波的设计. 52.2三角波的设计. 82.3正
2、弦波的设计. 103参数选择. 113.1方波电路的元件参数选择. 114.系统测试. 114.1正弦波波形测试. 114.2方波波形测试. 124.3三角波波形测试. 125结果分析. 126工作总结. 127参考文献. 138附录. 1331.系统设计1.1设计指标1.1.1电源特性参数输入:双电源12V输出:正弦波Vpp1V,方波Vpp12 V,三角波Vpp5V,幅度连续可调,线性失真小。1.1.2工作频率工作频率范围:10HZ100HZ,100HZ1000HZ1.2方案论证与比较1.2.1方案1:采用集成运放电路设计方案产生要求的波形主要是应用集成运放LM324,其芯片的内部结构是由4
3、个集成运放所组成的,通过RC文氏电桥可产生正弦波,通过滞回比较器能调出方波,并再次通过积分电路就可以调试出三角波,此电路方案能实现基本要求和扩展总分的功能,电路较简单,调试方便,是一个优秀的可实现的方案。1.2.2方案2:采用集成运放电路设计方案产生要求的波形主要是应用集成运放LM324,其芯片的内部结构是由4个集成运放所组成的,通过电压比较器可以形成方波,方波经过积分之后可以形成三角波,三角波再经过低通滤波可以形成正弦波,此电路方案能实现基本要求和扩展总分的功能,电路较简单,调试方便,相比第一方案,其操作成功率较低.42.单元电路设计2.1方波的设计2.1.1原理图+12R2U132 1R3
4、0.5K-12D1ZNRLM324AD2ZNR2.1.2工作原理矩形波发生电压只有两种状态 ,不是高电平,就是低电平,所以电压比较器是它的重要成分 ;因为产生振荡,就是要求输出的两种状态自动地相互转换 ,所以电路中必须引入反馈 ,因为5输出状态应按一定时间间隔交替变化 ,即产生周期性变化,所以电路中要有延迟环节来确定每种状态维持的时间 .6图所示的矩形波放生电路 ,它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,反相输入端电位随时
5、间t增长而逐渐升高,当 t趋近于无穷时,Un趋于+Uz;但是,一旦Un=+Ut,再稍增大,Uo就从+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,或者说放电。反相输入端电位 Un随时间t增长而逐渐降低,当 t趋于无穷时,Un趋于Uz;但是,一旦Un=Ut,再稍减小,Uo就从Uz跃变为+Uz,与此同时Up从Ut跃变为+Ut,电容又开始正向充电。上述过程周而复始,电路产生了自激振荡。图2.3滞回比较器的电压传输特性7图2.4方波发生电路的波形+122.3三角波的设计2.2.1原理图U2C5+12R4Rw3U3-12Rw2R-12DZDZ图2.3三角波发生电路
6、原2.4三角波发生电路的波形图SizeNumberRevisio8BDate: 7-Jun-2008 SheetofFile: E:偶偶偶偶偶偶偶偶偶偶偶偶BackupofDrawnofSheet1.DDB4 5 62.2.2工作原理积分电路是一种运用较为广泛的模拟信号运算电路,它是组成各种模拟电子电路的重要基本单元,它不仅可以实现对微分方程的模拟,同时在控制和测量2.6方波-三角波发生电路波形图系统中,积分电路也有着广泛运用,利用其充放电过程可以实现延时,定时以及各种波形的产生.积分电路还可用于延时和定时。在图2.3所示三角波发生电路图中,将方波电压作为积分运算电路的输入,在积分运算电路的输
7、出就得到三角波电压。 .UO3=-ICCdt=-1UO2dt(式2.10)UO3=-1(R4+RW)CUO2(t1-t0)+UO2(t0)(式2.11)式中UO2(t0)为初始状态时的输出电压。设初始状态时UO2正好从-UZ跃变为+UZ,则式2.10应写成UO3=-1(R4+RW)CUZ(t1-t0)+UO2(t0)(式2.12)积分电路反向积分,UO2随时间的增长线性下降,根据图2.4所示电压传输特性,一旦UO2=UT-,再稍减小,UO2将从+UZ跃变为-UZ。使得式2.10变为UO3=-1(R4+RW)CUZ(t2-t1)+UO2(t1)(式2.13)UO2(t1)为UO2产生跃变时的输出电压。积分电路正向积分,UO2随时间的增长线性增大,根据图2.3的电压传输特性,一旦UO2=UT+,再稍增大,UO2将从9-UZ跃变为+UZ,回到初态,积分电路又开始反向积分。102.3正弦波的设计0.1uFR74K1KR8U11098C10.1uF1
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