函数信号发生器的设计电路

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1、北华航天工业学院《电子技术》课程设计报告报告题目:信号发生器设计电路作设计一个能产生方波、三角波、正弦波的函数发生器,要求如下:1.输出波形频率范围为20Hz~20kHz且连续可调;2.正弦波幅值为0~5V之间可调,失真度小于2%;3.方波幅值为0~12V之间可调;4.三角波峰值为0~5V之间可调。工作内容及时间进度安排第13周:周1---周3:立题、论证方案设计周4---周5:预答辩第14周:周1---周3:仿真实验周4---周5:验收答辩课程设计成果1.与设计内容对应的软件程序2.课程设计总结报告内容摘要本方案主要用集成运放LM324和UA741等元器件设计组成一个

2、简易函数信号发生器。该函数信号发生器主要由迟滞比较器、积分器电路、二阶RC有源低通滤波器电路等三部份组成。迟滞比较器电路形成方波,经积分器电路输出三角波,再经二阶RC有源低通滤波器电路形成正弦波,通过电源实现1~12V可调,经过电位器实现频率调节。由此构成了一个简易的函数信号发生器。本实验主要通过使用Multisim、protel软件等完成电路的软件设计。关键字:集成运放方波三角波正弦波目录一、概述………………………………………………………………1二、方案设计与论证………………………………………………………………21.方案一……………………………………………………………

3、………22.方案二………………………………………………………………………2三、单元电路设计与分析…………………………………………………………21.迟滞比较器32.积分器…………………………………………………………33.低通滤波器…………………………………………………………………3四、总原理图及元器件清单……………………………………………………4五、结论…………………………………………………………………………6六、心得体会……………………………………………………………………6七、参考文献……………………………………………………………………6一、概述通过集成运放构成迟滞比较

4、器、积分器和低通滤波电路,依次分别输出方波、三角波、正弦波。通过调节电压源或滑动变阻器,可改变波形的幅值和频率。二、方案设计与论证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。根据用途不同,有产生三种或多种波形的函数发生器,使用的器件可以是分立器件(如低频信号函数发生器S101全部采用晶体管),也可以采用集成电路(如单片函数发生器模块8038)。产生正弦波、方波、三角波的方案有多种,如首先产生正弦波,然后通过整形电路将正弦波变换成方波,再由积分电路将方波变成三角波;也可以首先产生三角波—方波,再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦

5、波等等。1.方案一采用分立器件实现电路组成,主要的部件有双运放uA741运算放大器、电压比较器、积分运算电路、二阶低通滤波电路、选择开关、电位器和一些电容、电阻组成。该方案由三级单元电路组成的,第一级单元可以产生方波,第二级可以产生三角波,第三级可以产生正弦波。2.方案二采用集成电路实现,主要部件有高速运算放大器LM318、单片函数发生器模块5G8038、选择开关、电位器和一些电容、电阻组成。该方案通过调节不同电位器可调节函数发生器输出振荡频率大小、占空比、正弦波信号的失真,可产生精度较高的方波、三角波、正弦波,且具有较高的温度稳定性和频率稳定性。3.方案比较与选择方案

6、二采用芯片虽然精度较高,温度稳定性和频率稳定性比较好,而它们只能产生300kHz以下的中低频正弦波、矩形波和三角波,且频率与占空比不能单独调节,从而给使用带来很大不便,也无法满足高频精密信号源的要求。uA741是美国仙童公司较为早期的产品,由于其性能完善,如差模电压范围和共模电压范围宽,增益高,不需外加补偿,功耗低,负载能力强,有输出保护等,因此具有较广泛的应用。uA741这类单片硅集成电路器件提供输出短路保护和闭锁自由运作,可以方便的输出精度较高的方波、三角波、正弦波。综上所述,本课题选用方案一。三、总原理图及元器件清单1.总原理图多波形信号发生器方框图如下图所示:比

7、较器积分器低通滤波器总原理图如下所示:本课题采用由集成运算放大器组成的方波—三角波—正弦波函数发生器的设计方法。并采用先产生方波—三角波,再将方波变换成正弦波的电路设计方法: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,方波到正弦波的变换电路主要由低通滤波电路来完成。2.各组成部分的工作原理2.1方波发生电路从一般原理来分析,可以在滞回比较器电路的基础上,靠正反馈和RC充放电回路组成矩形波发生电路,由于滞回比较器的输出只有两种可能的状态,高电平或低电平,两种不同的输出电平式RC电路进行充电和放电,于是电容上

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