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1、多功能信号发生器的设计与仿真姓名：学号：班级：学院：摘要:针对经济欠发达的西部地区学校经费不足的特点,利用集成运算放大器LM301,设计出能产生正弦、三角、方波、梯形、锯齿波和尖顶波等多种波形的函数信号发生器,且通过仿真很好地得到了各种波形。该函数信号发生器能满足一般的实验及演示的需要,并且成本很低,操作简洁方便,具有一定的参考价值。关键词:集成运算放大器;三角波;正弦波;方波;函数信号发生器DesignandSimulationofFunctionSignalGeneratorAbstract:Aimingatcharacteristicsofeconomi
2、cshortageinwestern,LM301integratedoperationalamplifiercircuitdesignisdevelopedwhichcanproducesine,triangular,square,trapezoidal,sawtoothwaveformandothersteeplewaveoffunctionsignalgenerator.Itcansatisfytheneedsoftheexperimentsanddemonstrationbysimulating,andthecostislow,operationsucc
3、inctconvenient.Keywords:integratedoperationalamplifier;triangularwave;sinewave;squarewave;functionsignalgenerator一、前言信号发生器是实验室的基本设备之一，目前广泛使用的是一些标准产品,虽然功能齐全、性能指标较高,但是价格较贵,而且许多功能用不上。该设计以集成运算放大器为应用核心,通过添加外围器件使之形成运算、正反馈电路,并满足振荡条件,产生一定的波形,最后利用差分电路的传输特性将方波转换为正弦波。该仪器具有结构简单、成本低、体积小、于携带等特点,虽
4、然功能及性能指标赶不上标准信号发生器,但足以满足一般的实验要求。1.设计目的：（1）掌握信号发生器的设计方法和测试技术。（2）了解单片函数发生器ICL8038的工作原理和应用，了解8038内部组成原理。用模拟器件模拟电路。（3）学会安装和调试分立元件与集成电路组成的多级电子电路小系统。（4）在给定的+12V直流电源电压条件下,使用运算放大器设计并制作一个函数信号发生器。（5）具有产生正弦波、方波、三角波三种周期性波形的功能。(6)输出波形的频率范围1~10kHz重复频率可调,频率步进间隔<=50Hz。(7)输出波形幅度范围:方波:Vp-p<=24V,三角波:V
5、p-p<=6V,正弦波:Vp-p>1V（方波上升和下降时间<=10ms,三角波失真度<=2%,正弦波失真度<=5%,同时,可按一定的步进<=012V(峰-峰值)调整。）(8)具有信号大衰减功能,可以把输出电压衰减0.01倍。(9)利用占空比可调节,可产生一些其他的波形。2.设计思路：采用集成稳压器设计的稳压电源具有性能稳定、结构简单等优点,先由积分器和比较器同时产生三角波和方波,其中比较器起开关的作用,将具有正、负极性的电位交替地反馈到积分器,通过积分得到三角波。用单片集成芯片ICL8038实现，但这种方案要求幅度和频率都可调，可采用数字电位器加程控放大器实现
6、。经过分析,本电路的优点有:(1)线性良好、稳定性好。(2)频率易调。在几个数量级的频带范围内,可以方便地连续地改变频率,而且频率改变时,幅度恒定不变。(3)三角波和方波在半周期内是时间的线性函数,易于变换其他波形。同时差分放大电路具有工作点稳定、输入阻抗高,抗干扰能力强的特点。利用差分放大器的差模传输特性曲线具有非线性,来进行电路波形的变换。图1信号产生方框图二、器件简介ICL8038电路是一种可以同时产生方波、三角波和正弦波的专用集成电路。通过调节外部电路参数还可以产生占空比可调的矩形波和锯齿波。因此，可以使用ICL8038器件或其电路原理设计电路，模拟出
7、设计要求的多向可调简易多功能信号电路。缓冲电路Ⅰ是电压跟随器，缓冲电路Ⅱ是反相器，用于隔离波形发生电路和负载，以提高负载能力；电压比较器Ⅰ和电压比较器Ⅱ的阀值电压分别为2/3VCC和1/3VCC，它们的输入电压为电容C两端的电压，它们的输出电压分别控制RS触发器的置位端和复位端；为得到在比较宽的频率范围内由三角波到正弦波的转换，内设一个由电阻与晶体管组成的折线近似转换网络（正弦波变换器），得到较低失真的正弦信号输出；RS触发器的状态输出端用来控制电子模拟开关S，以实现对电容的充放电功能。图2ICL8038原理框图图3ICL8038实物管脚图三、硬件设计（元器件
8、参数要有具体值，参数的计算方法）根据电
