压控函数发生器

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1、压控函数发生器的设计目录一、课程设计内容及方框图11、课程设计内容12、方框图1二、方案选择2三、框内电路设计2（一）各框内电路独立设计21、Vix的产生22、跟随器：33、极性变换：34、积分器45、比较反馈：66、非线性转换器：（即三角波-正弦波）8（二）方波-三角波10（三）小结12四、总图调试12（一）仿真过程121、方波-三角波122、三角波-正弦波13（二）实验过程131、方波-三角波132、三角波-正弦波16五、参考文献16六、心得体会17附件1819压控函数发生器设计实验报告一、课程设计内容及方框图1、课程设计内容设

2、计一个压控函数发生器，可以产生方波、正弦波和三角波。要求：（1）输入为的直流电压，对应输出的函数。（2）输出的三角波电压为；正弦波为；方波为。2、方框图非线性转换器积分器极性变换跟随器比较反馈从积分器端输出的三角波：从比较反馈端输出的方波：19从非线性转换器输出的正弦波：二、方案选择函数发生器能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形，其电路中使用的器件可以是分立器件，也可以是集成电路，本课程设计主要研究由集成运算放大器与晶体管差分放大器组成的方波--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；也可以先产生三角波—方波，再将三角波变成正弦波或者方波变成正弦波，本课程设计中，采用先产生方波—三角波，再将三角波变成正弦波的电路设计方法。由积分器和反馈比较器分别得到三角波、方波，再将三角波输入差分放大器，利用差分放大器传输曲线的非线性特征得到正弦波。三、框内电路设计（一）各框内电路独立设计1、的产生对的要求为的直流电压，故采用电阻电位分压方式产生，具体发生电路如图。因为电源电压为12，故，在此选取，。19图2、跟随器：在同相比例运算电路中，将

4、输入电压的全部反馈到反相输入端，从而使输入电压等于输出电压，即形成电压跟随器，理想运放的开环增益为无穷大，因而电压跟随器有较好的跟随特性。（图）图3、极性变换：当开关闭合时，，且为保证电路对称，。当开关打开时，。则为了满足电路的极性变换要求，，且。根据以上要求：本课程设计中选取，。见图。19图4、积分器：如图所示的积分运算电路中，由于集成运放的同相输入端通过接地，，为“虚地”。电路中，电容中电流等于电阻中电流，，输出电压与电容上电压的关系为，而电容上电压等于其电流的积分，故：当，当输入信号为方波时，输出信号为三角波。19图根据以上分

5、析，同时满足设计要求（输出三角波峰峰值为8，频率为），则令，此时对应时刻。由得：因为设定，故得。图19为使输出波形对称。在低频时，对波形的影响很大。5、比较反馈：如图所示施密特电路将输入的三角波转换成方波输出，同时利用三极管的开关特性控制机型变化中的开关。具体原理如下：根据施密特电路的工作原理得：运算放大器的输出电压在正、负饱和之间转换，即：。输出电压由反馈到正相输入端，其中反馈因数。同时可以得到反馈的上下临界电压分别为：19根据本课程设计的要求，输入的三角波峰峰值为，输出的方波为。则根据上述原理可得：在理想状态下，即忽略管压降的情

6、况下：，但在考虑管压降以及本课程设计的具体要求，实际试验中。然后再经过二极管，由于二极管单向导通的特性，便可得到要求中的方波。图6、非线性转换器：（即三角波-正弦波）19在三角波-正弦波的转换过程中，选用了差分放大器作为转换电路。波形变换的原理是：利用差分对管的饱和与截止特性进行变换。差分放大器的传输特性曲线：，式中：，为差分放大器的恒定电流；为温度的电压常量，当室温为时，。输入为峰峰值为的三角波，设表达式为：=式中：；为三角波的周期。代入差分放大器的传输特性曲线，则：19为了使输出波形更接近正弦波，要求：（1）传输特性曲线尽可能对

7、称，线性区尽可能窄；（2）三极管尽可能工作在非线性区，则应使放大器的放大倍数尽可能大，设置较低的静态工作点，同时输入较小的信号。图为三角波-正弦波的变换电路，其中调节三角波的幅度，调节电路的对称性，为隔直电容。为了满足上述要求，以及老师对此设计的要求，使，两端电压为。并考虑实验室所给器件的情况，本课程设计中取：，，，，，，19图（二）方波-三角波：图为方波-三角波转换电路，图中点输出三角波，点输出方波。图19根据以上对个独立框图电路的设计，由电阻电位分压方式产生的，经电压跟随器和极性转换器，并在的控制下，在点形成了的方波，经过积分电

8、路，在输出三角波，三角波经过施密特电路在点输出方波。其中，当在变化的过程中，输出信号频率从变化。由得：将代入：即：由可知线性相关。19（三）小结根据以上分析，总结试验中所用各电阻及电容的值如下：,，。四、总图调试（一）仿真过程1、方波