函数信号发生器设计实验报告

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1、函数信号发生器的设计实验报告院系：电子工程学院班级：2012211209姓名：陈炳文班内序号：学号：实验目的：设计一个设计制作一个可输出方波、三角波、正弦波信号的函数信号发生器。1,输出频率能在1—lOKHz范围内连续可调，无明显失真；2,方波输出电压Uopp二12V,±升、下降沿小于10us（误差＜20%）；3,三角波Uopp二8V（误差＜20%）；4,正弦波UoppMIV。设计思路：1,原理框图：1,系统的组成框图:分块电路和总体电路的设计:函数发生器是指能自动产生方波、三角波和正弦波的电压波形的电路或者仪器。电路形式可以采用由运放及分离元件构成；也可以采用单片集成函数发生器。根

2、据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，本课题采用由集成运算放大器与晶体差分管放大器共同组成的方波一三角波、三角波一止弦波函数发生器的方法。木课题屮函数信号发生器电路组成如下：第一个电路是由比较器和积分器组成方波一三角波产生电路。单限比较器输出的方波经积分器得到三角波；第二个电路是由差分放大器组成的三角波一正弦波变换电路。差分放大器的特点：工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强等。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换的原理是利用差分放人器的传输特性曲线的非线性。传输特性曲线越对称，线性区域越窄越好;三角波的幅度Uim应正好

3、使晶体接近饱和区域或者截至区域。I、方波一三角波产生电路设计20k7R1Rf—AA/VuiCIFLM318-12v2kD1T1N4683-CNRp11N4683丰D220.01ufLM741C133uf30k方波输出幅度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Uo加二土（Uz+UD）方波和三角波的震荡频率相同，为f=l/T=aRf/4RlR2C,式中d为电位器RW的滑动比（即滑动头对地电阻与电位器总电阻之比）。即调节RW可改变振荡频率。根据两个运放的转换速率的比较，在产生方波的时候选用转换速率快的LM318,这样保证生成的方波上下长短一致，用LM

4、741则会不均匀。产生三角波的时候选用LM741o其中Rl、Rf的值根据实验要求设定在20K和30K,根据计算可设定R2二5KQ,C=0.01uFo根据运放两端电阻要求的电阻平衡，选择R4的阻值和R2的相等，即R4二5K欧姆。根据所需要输出方波的幅度选择合适的稳压管和限流电阻R0的大小。稳压管为给定的2DW232,其稳压幅度己经给定。选择限流电阻R0为2Q。为使d的变化范围较大，信号的频率范围达到要求，电位器RW选择为1K欧姆范围内可调。II、三角波一正弦波产生电路设计+12v1-,C3Rd：5.6kRc25>6k2N59842N5984100Rp2RcWv_POTQ32N5984R

5、e313.2kRe4<2k20k2N5984仏■12v差动放大器具有很大的共模抑制比，被广泛应用于集成电路中，常作为输入级或中间级。差动放大器的设计：1,确定静态工作点电流Icl、Ic2、Ic3静态时，差动放大器不加入输入信号，对于电流镜Re3二Re4二ReIr=Ic4+Ib3+Ib4=Ic4+2Ib4=Ic4+2Ic4/B~Ic4二Ic3而Ir=Ic4=Ic3=(Ucc+Uee-Ube)/(R+Re4)上式表明恒定电流Ic3主要由电源电压Ucc、Uee和电阻R、Re4决定，与晶体管的参数无关。由于差动放大器得静态工作点主要出恒流源决定，故一般先设定Ic3。Ic3取值越小，恒流源越恒

6、定，漂移越小,放大器的输入阻抗越高。因此在实验中，取Ic3为1mA。有Icl二Ic3二1/2Ic3=0.5mAo±R+Re=(Ucc+Uee-Ube)/It,其屮Ucc为12V,Uee也为12v,Ube的典型值为0.7V(在本次取值中可以忽略)为1mA,故取R二20KQ,Re4二2KQ。由于镜像电流源要求电阻对称，故取Re3二2KQ。1,差模特性盖动放大器的输入和输出各含有单端和双端输入两种方式，因此，差动放大器的输入输出共有四种不同的连接方式。不同的连接方式，电路的特性不同。Rp的取值不能太大，否则反馈太强，一般取100Q左右的电位器，用来调整差动放大器的对称性。2,三角波一正弦波

7、变换电路三角波一正弦波变换电路的种类很多，有二极管桥是电路，二极管可变分压器电路和差分放大器等。利用差分放大器传输特性1111线的非线性，实现三角波一正弦波的变换。图中RP1调节三角波的幅度，RP2调整电路的对称性，并联电阻RE用来减小差分放大器传输特性曲线的线性区。电容Cl,C2,C3为隔直流电容，用单向的大电容不但很好的滤除直流分量，还能避免双向耦合，使输出地波形清晰稳定。C4为滤波电容，以滤除高频信号干扰，改善输出正弦波的波形，减少不确定的信号干扰。