模电课程设计-简易信号发生器

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1、课题名称：模数课程设计专业名称：应用电子学生班级：10应电班学生姓名：张东学生学号1015012第一章设计的目的及任务1.1设计目的1.11掌握电子系统的一般设计方法1.12掌握模拟IC器件的应用1.13培养综合应用所学知识来指导实践的能力1.14掌握常用元器件的识别和测试1.15熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法1.2设计任务设计方波——三角波——正弦波函数信号发生器1.3课程设计的要求及技术指标1.31设计、组装、调试函数发生器1.32输出波形：正弦波、方波、三角波；1.33频率范围：在100Hz－1KHz，1KHz-10KHz范围

2、内可调；1.34输出电压：方波UＰ－Ｐ≤24V，三角波UＰ－Ｐ＝6V，正弦波UＰ－Ｐ=1V；方波tr小于1uS。第二章函数发生器的总方案及原理框图2.1原理框图图2-12.2函数发生器的总方案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，也可以采用集成电路。为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术，本课题采用由集成运算放大器与晶体管差分放大器共同组成的方波—三角波—正弦波函数发生器的设计方法。产生正弦波、方波、三角波的方案有

3、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波等等。本课题采用先产生方波—三角波，再将三角波变换成正弦波的电路设计方法，本课题中函数发生器电路组成如下所示：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，三角波到正弦波的变换电路主要由差分放大器来完成。差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强等优点。特别是作为直流放大器时，可以有效地抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。波形变

4、换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性。第三章单元电路设计3.1方波发生电路的工作原理此电路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，如图中实线箭头所示。反相输入端电位n随时间t的增长而逐渐增高，当t趋于无穷时，Un趋于+Uz；但是，一旦Un=+Ut,再稍增大，Uo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，如图中虚线

5、箭头所示。Un随时间逐渐增长而减低，当t趋于无穷大时，Un趋于-Uz；但是，一旦Un=-Ut,再减小，Uo就从-Uz跃变为+Uz，Up从-Ut跃变为+Ut，电容又开始正相充电。上述过程周而复始，电路产生了自激振荡。3.2方波---三角波转换电路的工作原理图3-2图3-2所示的电路能自动产生方波—三角波。电路工作原理若下：若a点断开，运放A1与R1、R2及R3、RP3组织成比较器，R1成为平衡电阻，运放的反相端接基准电压，及U_=0，同相端接输入电压Uia；比较器的输出Uo1的高电平等于正电源电压+Vcc，低电平等于负电源电压—VEE（

6、+

7、Vcc

8、=

9、—VEE

10、）,当比较器的U+=U-=0时，比较器翻转，输出U01从高电平+Vcc跳到低电平—VEE，或从低电平—VEE跳到高电平+Vcc。设U01=+Vcc，则（3-2-1）式子中，RP1指的是电位器（以下同）。将上式整理，得比较器翻转的下门限电位（3-2-2）若Uo1=—VEE，则比较器翻转的上门线电位（3-2-3）比较器的门限宽度(3-2-4)由式子（3-2-1）～(3-2-4)可以得到比较器的电压传输特性，如图所示。图3-3a点断开后，运放A2与R4、RP3、C2、及R5组成反相积分器，其输入信号为方波U01，则积分器的

11、输出(3-2-5)当U01=+Vcc时，(3-2-6)当U01=-Vcc时，(3-2-7)可见积分器输入方波时，输出是一个上升速率与下降速率相等的三角波，其波形如图所示。图3-4方波—三角波波形当a点闭合，即比较器与积分器首尾相连，形成闭环电路，则自动产生方波-三角波。三角波的幅度为（3-2-8）方波—三角波的频率（3-2-9）由式子（3-8）及（3-9）可以得出以下结论：1.电位器RP2在调整方波—三角波的输出频率时，一般不会影响输出波形的幅度。若要求输出频率的范围比较宽，则可用C2改变频率的范围，RP2实现频率微调。2．方波的输出幅度

12、约等于电源电压+Vcc。三角波的输出幅度不超过电源电压+Vcc。电位器RP1可以实现幅度微调，但会影响方波—三角波的频率。图3-5方波-正弦波函数发生器实验电路差分放大器具有工作点稳定，输入阻