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1、—、任务技术指标1•在给定的±12V直流电源电压条件下，使用运算放大器设计一个函数信号发生器。2•信号频率：1kHz〜lOkHzo3.方波：Vp-p＜24V,上升和下降吋间：＜10ms；三角波：Vp・p£6V,三角波失真度：＜2%；正弦波：Vp-p＞lV,正弦波失真度：＜5%o二、总体设计思想1•基本原理由积分器和比较器同时产生三角波和方波。其中比较器起电子开关的作用，将恒定的正、负极性的电位交替地反馈积分器去积分而得到三角波。该电路的优点是I•分明显的:⑴线性良好、稳定性好；⑵频率易调，在几个
2、数量级的频带范围内，可以方便地连续地改变频率，而II频率改变时，幅度恒定不变；⑶不存在如文氏电桥那样的过渡过程，接通电源后会立即产生稳定的波形；⑷三角波和方波在半周期内是时间的线性函数，易于变换其他波形。2.系统框图方波三、具体设计1•总体设计电路正文（注：首行缩进两个字符，宋体，小四号，行间距1.2倍）2.模块设计1.三角波方波产生电路电路图如原理图1所示，由三个运算放大器组成。其中£实现密勒积分，仏实现比较、限幅、反相三种功能运算，合为限幅反向器。A,A3是正反馈电路，用&作反馈通路。假设在
3、t=tQ^A3输出为正电平（T。其中一部分信号反馈到4的反相输入端。另一部分通过心反馈到A的反相输入端，其值的大小由他与尺。的分压比决定。该信号电压被积分器反相积分，使£的输出电压％以时间常数RpC下降，并通过心加在％的反相输入端，流过尺的反馈电流—（BPA）,流过电阻乩的电流为妆（即厶），当正反馈RR2电流厶与电流厶相等时,4反相输入端的电压为零。4开始从—0.65V跳变到+0.65V,从而迫使九的输出随Z翻转，使％从旷跳变到”一，与此同时，£反相输入端的电压也随之翻转跳变到负值，£对电压t
4、r进行反向积分，使得心按着同样的时间常数/?pC上升。电流厶与人反向。/2=—逐渐增加，当止反馈电流人与厶相等时，叫2再次跳变，从R2+0.65V跳变到-0.65V,迫使4,3再次翻转，从tr跳变到CT,这就完成了一个振荡周期。如此周而复始的循环。在A地输出端产生三角波叫「在九的输出端产生方波血3。假设£的正负限幅值不相等，用旷表示正限幅电平，用旷表示负限幅电平。假定当t=0时,心从（T跳变到（T,此时有：unS当时，比较器跳变，此时:K1C1K3K&+心显然,u0］(O)=uo］⑺),此时可以
5、得到前半周期GRyIT根据分析知道，当t=7］时，积分器£的输出电压为三角波的下降边。同理，下一次跳变时，应出现在=实际上，积分器人的输出电压U。、⑴的跳变时间应为t2.因此可以得到后半个周期Z。T七呼如果选择电阻/?2与&相等，且正向限幅与负向限幅相等，即旷与旷相等，贝U方程T=T^T2可简化为：a4/T=-^—，f=4/?,,Ca由上式可看出，周期T或频率/仅由分压比系数。和积分常数RpC决定。调节分压比。可连续改变频率/。1.三角波一止弦波变换电路电路如原理图2。如前所述，电路利用了差放的
6、转移特性，将三角波近似为正眩波。3•仿真及仿真结果分析1.原理图340PF原理图1:三角波一方波产生电路图2.仿真图out1out2out3out1out2out3lOKHz三角波OdB-20dB-3OdB输出图out1out2out3lOKHz方波OdB-20dB-3OdB输出图out1out2out3lOKHz正弦波OdB-20dB-3OdB输出图4.000V2.000V0.000V-2.000V-4.000V0.750ms1.500ms0.000ms2.250msout1out2out3l
7、KHz三角波OdB-20dB-3OdB输出图lKHz方波OdB-20dB-30dB输出图out1out2out3lKHz正弦波OdB-20dB-3OdB输出图①输出幅值的测量:测量条件：戶5KHzRL=600Q输出端口幅值范围OUT1(OdB)6V—28mVOUT2(-20dB)0.6V2.8mVOUT3(-30dB)60mV0.28mV②方波上升时间的测量:测量条件：Uo=4VRL=600Q频率户lKHz户lOKHz上升时间655.74ns555.70ns③正弦波失真度的测量:测量条件：Uo=
8、3VRL=600Q频率戶lKHz户lOKHz失真度2.35%3.10%1.元件清单元器件清单名称标号Al、A3、A2、A4、A5、A6规格运放LM301A屯容C3600PFC21OOUFC347uFCpl、Cp2lOOuFCp3>Cp40.1uF二极管DI、D2、D3、D41N4149稳压管DWkDW21N752三极管QI、Q22N2907Q3、Q42N2222电阻Rl、R13、R19、R2、R20、R23、R410KRIO、R16200Rll>R3100kR12、R5、R62KR145.IKR
