函数信号发生器的设计与调试

《函数信号发生器的设计与调试》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、北京邮电大学数字电路与逻辑设计实验报告课题名称：函数信号发生器的设计与调试姓名：学号：班级：学院：实验指导教师：摘要：方波——三角波产生电路采用了运放组成的积分电路，可得到比较理想的方波和三角波信号。利用二极管的单向导电性来改变积分电路的充放电时间常数，从而实现占空比的要求。三角波-正弦波的转换是利用差分放大器来完成的，选取合适的滑动变阻器来调节三角波的幅度以及电路的对称性。同时利用隔直电容、滤波电容来改善输出正弦波的波形。关键词：方波三角波正弦波函数信号发生器一、实验任务设计制作一个函数信号发生器电路，该电路能够输出频率可调的正弦波、三角波和方

2、波信号。（1）信号输出频率能在1kHz~10kHz范围内连续可调，无明显失真；（2）方波输出电压Uopp=12V，上升、下降沿小于10us，占空比可调范围30%-70%；（3）三角波信号输出电压Uopp=8V；（4）正弦波信号输出电压Uopp≧1V；二、设计思路1.系统组成框图函数信号发生器的总体框图如图所示，它是由方波——三角波产生电路、三角波——正弦波转换电路和电源电路三部分组成的。2.主要单元电路设计（1）方波——三角波产生电路方波——三角波产生电路如图所示。由于采用了运放组成的积分电路，可得到比较理想的方波和三角波。该电路振荡频率和幅度便

3、于调节，输出方波幅度的大小由稳压管VDW1、VDW2的稳压值Uz以及导通压降Ud决定，即方波幅度限制在±（Uz+Ud）之间。方波经积分得到三角波，幅度为U02m=±R1Rf(Uz+Ud)。可见改变R1与Rf的比值可调节三角波幅度的大小。方波和三角波的振荡频率相同，为f=1T=αRf4R1R2C，式中α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）。可见调节Rw可改变振荡频率。为α的变化范围大，使输出频率在要求范围之内，故实验中选取的Rw值为10K。电路元件的确定①根据所需振荡频率的高低和对前后沿陡度的要求，选择电压转换速率SR合适的运

4、放。在实验中选取运放LM318产生方波信号，选取UA741产生三角波信号。②根据所需输出方波幅度的要求，选取2DW232作为合适的稳压管，选取限流电阻Ro为2k。③根据输出三角波的幅度要求，选取R1为18k,选取Rf为30k。R3的阻值为R1与Rf的并联电阻，为12k。（R1=Uo2mUz+UdRf）④根据所要求的振荡频率要求，选取R2为4.7k，电容C为0.01uF。R4为平衡电阻，应取相同的阻值，即4.7k。为实现占空比的要求，应改变积分电路的充、放电时间常数，利用二极管D3、D4的单向导电性，调节电位器Rp4的阻值来改变充放电时间之比，从而

5、实现占空比。选取电位器阻值为10k，占空比为R2/(R2+Rp4)。（R2C=αRf4fR1）(2)三角波——正弦波转换电路利用差分放大器传输特性曲线的非线性，实现三角波——正弦波变换的过程如图所示。由上图可见：①差分放大器传输特性曲线越对称，线性区越窄越好；②三角波的幅度应正好使晶体管接近截止区。下图为实现三角波——正弦波变换的电路。图中RP2调节三角波的幅度，为满足实验要求，其可调范围应该比较大，故取Rp2=10kΩ。RP3调整电路的对称性，取100Ω的电位器。并联电阻RE用来减小差分放大器传输特性曲线的线性区，取阻值为100Ω。电容C1，C

6、2，C4为隔直流电容，为达到良好的隔直流、通交流的目的，其容值应该取的相对较大，取C1=C2=C3=100uF。C4为滤波电容，以滤除谐波分量，改善输出正弦波的波形，取C4=0.68uF。差分放大器具有很高的共模抑制比，被广泛的应用于集成电路中，常作为输入级或中间放大级。（1）确定静态工作点电流Ic1、Ic2和Ic3静态时，差动放大器不加入输入信号，对于电流镜Re3=Re4=ReIr=Ic4+Ib3+Ib4=Ic4+2Ib4=Ic4+2Ic4/β≈Ic4=Ic3而Ir=Ic4=Ic3=（Ucc+Uee-Ube）/(R+Re4)上式表明恒定电流Ic

7、3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恒流源决定，故一般先设Ic3。Ic3取值越小，恒流源越恒定，漂移越小，放大器的输入阻抗越高。但Ic3取值也不能过小，一般为几个毫安。本实验中，取Ic3为1mA，则有Ic1=Ic2=Ic3/2=0.5mA。（2）差模特性Rp3取值不能太大，否则负反馈太强，放大倍数太小，本实验中取100Ω的电位器，用来调整差分放大电路的对称性。（3）恒流源电路中电阻Re3、Re4和R的确定由R+Re=（Ucc+Uee-Ube）/Ir，其中Ucc为12V，Uee也为1

8、2v，Ube的典型值为0.7V，Ir为1mA。实验中取R=20KΩ，Re4=2KΩ。为使两管输入保持对称，取Re3=Re4=2K。Rb1