北邮2014函数信号发生器的设计

《北邮2014函数信号发生器的设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、北京邮电大学实验报告课程名称：电子测量与电子电路基础实验名称：函数信号发生器的设计班级：学号：班内序号：姓名：一课题名称：函数信号发生器的设计二摘要和关键词摘要：本实验由两个电路组成，方波——三角波自激的单线比较器产生方波，通过积分电路产生三角波，再经过差分电路实现三角波——正弦波变换。输出方波幅度的大小有稳压管的稳压值决定，频率可用电位器调节，正弦波幅度和电路的对称性也分别由两个电位器调节，以实现良好的正弦波输出图形。关键词：函数信号发生器、方波、三角波、正弦波三设计任务要求：设计制作一个方波——三角波——

2、正弦波信号发生器，供电电源为V。1输出频率能在1KHZ~10KHZ范围内连续可调；2方波输出电压=12V(误差），上升、下降沿小于10µs；3三角波=8V((误差）；4正弦波≥1V，无明显失真。三角波方波四设计思路、总体结构框图正弦波三角波——正弦波变换电路方波振荡电路方波——三角波变换电路图1根据任务要求可以拟出多种实验方案，本实验采用的是图1所示方式，采用运算放大器组成的积分电路，可得到比较理想的方波和三角波。三角波——正弦波变换电路的种类很多，有二极管桥式电路、二极管可变分压器电路和差分放大器等，本实验

3、采用电流镜偏置的差分放大电路设计实现波形转换的方法。三角波——正弦波转换电路方波——三角波产生电路电源电路图2五分块电路和总体电路的设计（含电路图）1方波——三角波产生电路图3方波-三角波基本产生电路由于采用了运算放大器组成的积分电路，可得到比较理想的方波和三角波。该电路振荡频率和幅度便于调节，输出方波幅度的大小由稳压管的稳压值决定，即限制在±（UZ+UD）之间。方波经积分得到三角波，幅度为Uo2m=±R1/Rf*(Uz+UD)改变R1与Rf的比值可调节Uo2m的大小方波和三角波的振荡频率相同，为f=1/T=

4、αRf/4R1R2C式中α为电位器的滑动比（即滑动头对地电阻与电位器总电阻之比）。调节电位器可改变振荡频率。电路元件的确定:(1)根据所需振荡频率的高低和对方波前后沿陡度的要求，选择电压转换速率SR合适的运放。(2)根据所需输出方波幅度的要求，选择稳压值合适的稳压管型号和限流电阻的大小。(3)根据输出三角波的幅度要求，确定R1与Rf的大小R1=UO2M/(Uz+UD)Rf(4)根据所要求的振荡频率确定R：C的值R2C=αRf/4fR1其原理如下图，由波形得：图42三角波——正弦波转换电路图5三角波——正弦波变

5、换电路如图为三角波-正弦波发生电路。其中Rp1调节三角波的幅度，Rp2调整电路的对称性，其并联电阻RE用来减小差分放大器的线性区。电容C1,C2,C3为隔直电容，C4为滤波电容，以滤除谐波分量，改善输出波形。这些器件使得输出波形更接近正弦波。差动放大器具有很高的共模抑制比，被广泛地应用于集成电路中，常作为输入级或中间放大级；其特性使得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。图6三角波——正弦波变换过程由上图可知：（1）差分放大器传输特性曲线越对称，线性区越窄越好；

6、（2）三角波的幅度应正好使晶体管接近截止区。3总体电路图7总体电路图六所实现功能说明（已完成的基本功能和扩展功能，主要测试数据，必要的测试方法等）1已实现的功能1输出频率能在1KHZ~10KHZ范围内连续可调；2方波输出电压=12V(误差），上升、下降沿小于10µs；3三角波=8V((误差）；4正弦波≥1V，无明显失真。2主要测试数据及测试方法主要测试数据见坐标纸；该函数信号发生器是由三级单元电路组成的，而多级电路通常按照单元电路的先后顺序来安装和调试；在本实验中，首先按元件的大致估算值来安装方波——三角波产

7、生电路。调节电位器的阻值，观察波形频率变化。适当改变R2的阻值，重复观察波形频率变化。经过调试，保证方波、三角波的频率能够在1KHZ~10KHZ内连续变化。对于三角波——正弦波产生电路，该单元电路需要进行静态调整，通过调节Rp2调节电路的对称性，使得波形上下基本上对称。除此之外，需调节Rp1，来减小调节波形的失真，直至几乎不失真。七故障及问题分析1对于方波——三角波产生电路，遇到的第一个问题在于运放LM318的限流电阻选取过大，导致第一级运放的输出电流过小，导致无法显示波形。更改限流电阻的阻值为1KΩ后，发现

8、波形还是无法显示，检查电路连线，发现电路搭接有些混乱，重新布线搭接后可显示出方波波形。第三个问题是频率范围不能覆盖到10KHZ，减小与运放LA741管脚2连接的电阻,可以得到符合标准的波形图。2对于三角波——正弦波产生电路，遇到的问题是由于元件参数选择不当，导致波形出现严重失真。适当调整元件参数，可得到较小失真的正弦波形。调整差分放大电路中的电位器，使正弦波形上下对称。同时适当调整另一电位器，使波形