函数信号发生器电路设计与制作.

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1、实用标准文案作业（论文）题目：函数信号发生器的设计与制作所修课程名称：电子产品设计与制作所修课程学年学期：二〇一一至二〇一二学年第二学期完成作业（论文）日期：2012年5月学号：10050208姓名：李磊评阅成绩：评阅意见：评阅教师签名：年月日函数信号发生器设计与制作一.总体方案设计1.1设计基本要求1.产生方波、三角波、正弦波和全波整流波；2.电源输入:±9V；3.方波：Vpp≤14V；4.三角波输出:Vpp≤8V；5.正弦波:Vpp≥10V文档实用标准文案6.方波、三角波和正弦波的输出频率为200Hz~5KHz；7.在负载为2KΩ的条件下。1.2方案的比

2、较方案一：考虑到正弦波发生器是由RC自激振荡产生的，需要满足比较多的条件，并且要求频率大范围可调，那么要改变电阻和电容，且要使用两档的电容，同时，要满足两电阻和两电容绝对对称，所以比较难以实现不予以实行。方案二：由555电路构成，电路结构简单，且脉宽可以调制，但是只能产生方波，且一个电路只能构成一个输出。考虑到后面还要产生三角波、正弦波，故不采用此方案。方案三∶采用传统的直接频率合成器。这种方法能实现快速频率变换，具有低相位噪声以及所有方法中最高的工作频率。但由于采用大量的倍频、分频、混频和滤波环节，导致直接频率合成器的结构复杂、体积庞大、成本高，而且容易产

3、生过多的杂散分量，难以达到较高的频谱纯度。方案四：采用分立元件设计出能够产生3种常用实验波形的信号发生器，并确定了各元件的参数，通过调整和模拟输出，该电路可产生频率低于1-10Hz的3种信号输出，具有原理简单、结构清晰、费用低廉的优点。该电路已经用于实际电路的实验操作。1.3实行方案此方案较电路简单，且必须满足的要求较少，只需要用TL074即可实现，成本也较低，所以可行。1.5实验所需器材文档实用标准文案二.单元模块设计2.1三角波发生电路模块2.1.1工作原理文档实用标准文案图中端口Uo1输出方波，经过运放U1B与电阻电容构成的积分电路，产生三角波。当Uo

4、1输出高电平时，电容充电，运放输出电压负方向线性增加，并反馈到滞回比较器的同向输入端，控制其输出端的状态跳变；当Uo1输出电压跳变到低电平时，电容放电，运放输出电压正方向线性增加，并反馈回去，从而在Uo2端得到周期性的频率与方波相同的三角波。2.1.2参数设置由于UA相输入端的电压U+由Uo1和Uo2同时决定，根据叠加原理，得出UA的同相输入电位为u+=R1R2uo1+uoR1+R2R1+R2R2R令　U+＝U-则阈值电压　±UT＝±1⋅UZ，根据要求积分电路的输出电压表达式为uO2=-1R3+R9C1⎰uo1dt+uO(tO)当u+=u-=0时，滞回比较器

5、的输出发生跳变。由于正向积分的起始值为-UT，终了值为+UT，积分时间为二分之一周期+UT=-1TUZ⋅+(-UT)R3+R9C2将RUT=1⋅UZR2代入得T=4R1(R3+R9)C1/R2所以其工作频率为fo=R2/4R1(R3+R9)C1要使fo在200Hz～5KHz范围内可调，先取定电阻R1和R2使输出三角波幅度达到规定值，可取R1=1K2，R2=1K5,C1=0.1uF，得出R3=470Ω，R9=10K.由于稳压管本身的0.7V电压，所以输出的方波幅度Uo1=2Uz=13.8V.2.2方波发生电路模块图1方波发生电路图2.2.1工作原理文档实用标准

6、文案图中端口Uo1输出方波，端口Uo2输出三角波。运放UA与电阻、稳压二极管组成滞回比较器，当运放的同向端输入电压大于零时，运放输出幅值为+Uz的高电平；当同向端输入电压小于零时，运放输出幅值为-Uz的低电平，不断循环，在Uo1处便产生周期性的幅值为±Uz的方波.2.2.2参数设置根据要求使得方波Vpp≤14V,取稳压管为6.2V正反接。2.3正弦波发生电路模块图3正弦波发生电路图2.3.1工作原理图中端口Uo2输出的三角波经运放UC构成的低通滤波器产生正弦波。由于三角波的傅立叶展开公式：f(t)=8Umπ211(sinωt-sin3ωt+sin5ωt+⋯⋯

7、)925其中Um是三角波的幅值。根据上式可知，低通滤波器的通带截止频率应大于三角波的基波频率且小于三角波的三次谐波频率。2.3.1参数设置根据该电路的截止频率公式:f0=1本系统要求频率范围在2πR5+R10C2200Hz～5KHz，取截止频率为5.5K，令C2=0.1μF，得R5=270Ω，R10=10K.要求正弦波幅值Vpp≥10V，UO3=R7⋅U8,取R7=620Ω，R6=1K.R62.4特殊元件TL074的介绍TL074：低噪声JFET输入四运算放大器（四路低噪声场效应输入运放），是常用且价廉的运放，一个芯片内集成了相同的四路运放电路，因为是JFE

8、T输入，所以有关噪声的指标比使用双极性晶体管输入的常