课程设计--信号发生器

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1、在模拟和数字电路系统屮，常常需要各种波形的信号。特别是正弦波，方波三角波等基础波形，来作为测试信号，控制信号或信号源等。为此我们需要能产生标准的，失真度小的信号发生器。本课题设计的函数信号发生器能产生正弦波，方波，三角波三种波形信号，以用于不同的功能电路。且产生的波形标准（失真度小于2%）。该信号发生器产生的信号在频率20Hz〜20kHz连续可调，正弦波幅值在0〜5V可调，方波幅值在0〜12V可调，三角波幅值在0〜5V可调。我们在能达到要求的条件下采用简单方便的方案，电路的结构简单性能稳定，节宵元器件经费，符合实际。关键字：正弦波方波三角波频率幅值l二、方案设计与论证

2、11.方案一12.方案二1三、单元电路设计与分析21.正弦波产生电路22.方波产生电路33.三角波产生电路34•调幅屯路5四、总原理图及元器件清单6五、结论7/\得体会7七、参考文献7一、概述我们设计的信号发生器是由正弦波产生电路开始的，采用的是RC低频桥式正弦振荡电路(文氏桥振荡电路)。他适用于产生低于1MHz的低频正弦振荡信号,振幅和频率稳定，而11频率调节方便。然后是方波产生电路，即让正弦信号通过过零比较器，就能产生良好的方波。而后是三角波产生电路，采用的RC积分电路。使方波通过积分电路，产生三角波。最后是调幅电路，有串联分压电阻和运放组成，以达到各种波形对幅

3、值的要求。达到频率要求是由正弦电路的RC选频网络决定，f=l/2*3.14吨＜。鉴于所要求的频率跨度较大，选频网络采用三组不M容值的电容和同轴电位器构成來调节频率。二、方案设计与论证根据实验任务的要求，对信号产生部分可采用多种方案：如模拟电路实现方案，数字电路实现方案，模数结合实现方案等。鉴丁•波形信号的产生和模拟联系紧密，我们用模拟电路实现方案。模拟电路的实现方案就是指仝部采用模拟电路的方式，以实现信号产生电路的所冇功能。就此方案，也冇几种电路方式。(1)方案一正弦波方波图1模拟屯路实现方案一用正弦波发生器产生正弦波信号，然后用过零比较器产生方波，再经积分电路产生三

4、角波，电路框图如上。此电路结构简单，且有良好的正弦波和方波信号。但经过积分器电路产生同步的三角波信号，存在难度。原因是积分器电路的积分时间常数是不变的，而随着方波信号频率的改变，积分电路输出的三角波幅度同吋改变。若要保持三角波的输出幅度不变，须向时改变积分时间常数的人小。>正弦波(2)方案二积分器比较器三角波<>方波图2模拟电路实现方案二由三角波，方波发生器产生三角波和方波信号，然后通过函数转换电路，将三角波信号换成正弦波信号，电路框图如上。这种电路在一定的频率范围内，具有良好的三角波和方波信号。而正弦波信号的质量，与函数转换电路的形式有关。方案一的电路结构、思路简单

5、，运行时性能稳定且能较好的符合设计要求，关于三角波的缺陷，我们可以在积分电路添加可变电阻和可调电容来调节其时问参数。而方案二，关于产生正弦波的转换电路和对比较复杂，波形质量不太理想,且频率调节不如方案一简单方便。综上所述，我们选择方案一。三、单元电路设计与分析(一)正弦波产生电路在我们选的方案中，正弦波电路是最重要的部分，正弦波不仅是所需输出信号，而且是后面电路的输入信号。此部分电路我们采用的是典型的RC桥氏正弦波振荡电路如下图。其中Ri、R2、R8及二极管Di、1)2构成负反馈网络和稳幅环节。调节Rw可改变负反馈的反馈系数，从而调整放大电路的电压增益，使之满足振荡的

6、复制条件；二极管Di、D2为自动稳幅元件，其作用是：当uo幅值很小时。二极管Di、D2和当于开路，此时由Di、D2和R组成的并联支路等效电限较大，设R2、Rs和Di、D2、R3并联支路总的等效电阻为Rf,则Rf也较大，所以Auf=(1+Rr/Ri)>3,有利于起振；反之当uo幅值较大时，Di、D2导通，并联支路的等效电附下降，Rf也下降，所以AUf随之下降，如果此时Auf~3,则U0幅值趋于稳定。另外，采用W只二极管反句并联，目的是使输出电压在正负W个半周期内轮流工作，使正半周和负半周振幅相等，这W只管子特性应和同。而RC串、并联电路构成选频网络，同时兼做反馈环节，连

7、接于集成运放的输出端和同和输入端之问构成正反馈，以产生正弦自激振荡。鉴于设计要求频率20Hz〜20kHz跨度较大，我们采用双层波段开关阿组三支容值和差十倍的电容和阿支同轴电位器来调节。选用不同的电容作为振荡频率fo的粗调，用同轴电位器实现fo的微调。每一值电容和电位器组合都可以调节一范围的频率，而这三范围有交叉，故实现频率为连续可调。运算放大器为LM324。图3正弦波电路图（二）方波产生电路方波产生电路较简单，主要由比较器LM329的反向输入端接地构成过零比较器，电路阁如T。同向输入端接正弦波的输出端。随着正弦波在正负半周振动，方波输出端输出幅值恒定