信号发生器设计.doc

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1、IIII实用信号源的设计与制作院（系）名称：传媒工程系专业名称：电子信息工程学生姓名：李今鸣指导教师：张占红二零一零年九月16摘要实用信号源，能产生某些特定的周期性时间函数波形（正弦波、方波、三角波、锯齿波和脉冲波等）信号，频率范围可从几个微赫到几十兆赫。正弦波的产生采用RC桥式正弦波振荡电路。由集成运放，电阻，电容，二极管组成。集成运算放大器构成的RC桥式振荡电路，具有性能稳定，电路简单等优点。方波的产生采用带正反馈的电压比较器，即滞回比较器，它在滞回比较器的基础上，增加了一条RC充，放电负反馈

2、支路构成。电路中的双向稳压管和电阻R构成稳压电路，限制输出（正向和负向）的幅度。三角波的产生由运放及电阻组成的同向滞回比较器和运放及电阻电容组成的反向有源积分器构成。提高了线性度，降低了失真度。三种波形的频率范围可从几个微赫到几十兆赫，因此实用信号源在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。16一系统方案1.1实用信号源的基本原理设计方案：1.先设计振荡电路产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变成方波，再由积分电路将方波变成三角波。2.用单片集成芯片IC8038实现，但这种方案要求幅度和频率都可调

3、，可采用数字电位器加程控放大器实现。3.用单片机和A/D转换器实现，编写相应的程序即可实现位器加程控放大器实现。在本论文中采取第一种方式来设计实用信号源，这种方式即可以得到多种不同的波形，而且具有频率宽，功能齐全，外围电路简单，调整方便等优点。1.1.2实用信号源的组成框图图1-1信号源组成框图由正弦波发生电路产生正弦波作为输入，经过比较器后，就会输出方波，然后将方波作为输入，在经过积分器后，就会输出三角波。1.2实用信号源的实现电路1.2.1电路起振分析正弦波产生电路框图：16图1-2正弦波产生

4、电路框图图1-2（a）所示，在信号中频区连接成负反馈系统，在高频区或低频区，由于存在附加相移，可能是反馈信号变成了正反馈信号。如环路增益较大，满足自激振荡条件=-1，则负反馈放大电路将产生自激振荡。此时，即使，而=-，电路亦能输出一定幅度的某一频率的信号波形。由此可见，若电路连接成正反馈系统，如（b），当满足=时，反馈系统产生自激，及电路进入了自激振荡状态。正弦波振荡电路的振荡条件：在电路进入稳定振荡状态时：=（1-1）当振荡电路接通电源时，会产生微小的噪声或扰动信号，放大电路从中获得初始的激励信

5、号，经放大正反馈再放大再正反馈的循环过程，振荡输出电压便由小到大地逐渐建立起来。在起始阶段，由于激励信号很微弱，因此，振荡电路要求每次正反馈到输入端的信号幅度要比前一次大，以激励起振荡。即要求>。即起振条件为：>1（1-2）上式表明，为了使振荡电路在接通电源后能自行起振，除要求，即反馈信号与输入信号相位相同外，在幅度上必须使AF>1。振荡的平衡条件：16=1（1-3）（1-4）只有同时满足这两个条件，才能维持在具有一定频率的等幅振荡上。综上所述，一个振荡电路要产生自激振荡，必须满足≥1.即AF≥1

6、和，其中相位条件是先决条件；而振荡要稳定，又必须满足AF=1。1.3实用信号源的设计要求信号发生器是用来产生各种不同类型的电子信号的仪器，如正弦波、三角波、方波等。能产生正弦波、方波和三角波三种周期性波形，输出信号频率在10~100Hz，100~1KHz，1~10KHz范围内可调二电路设计2.1正弦波发生电路正弦波的产生采用RC桥式正弦波振荡电路如图2-1所示，其中RC串、并联电路构成正反馈支路，同时兼作选频网络，R1、R2、RW及二极管等元件构成负反馈和稳幅环节。调节电位器RW，可以改变负反馈深

7、度，以满足振荡的振幅条件和改善波形。利用两个反向并联二极管D1、D2正向电阻的非线性特性来实现稳幅。D1、D2采用硅管（温度稳定性好），且要求特性匹配，才能保证输出波形正、负半周对称。R3的接入是为了削弱二极管非线性的影响，以改善波形失真。图2-1RC桥式正弦波振荡电路2.2方波发生电路16基本方波发生电路如图2-2是由滞回比较电路和无源积分电路构成。图中运放A及R，R组成反相滞回比较电路，基准电压由正反馈网络R，R对输出电压分压取得。R，C组成无源积分电路，产生比较电压U。双向稳压管D和限流电阻

8、R组成稳压电路，限制输出（正向和负向）幅度为±（V+V）。图2-2方波发生电路2.3三角波发生电路三角波发生电路如图2-3所示，它由运放A及R，R组成的同相滞回比较器和运放A及R，C组成的反相有源积分器构成。双向稳压管D和限流电阻R组成稳压电路用于限制A输出电压的幅值，即V=±(V+V)。图2-3三角波发生电路2.4信号源结构图16图2-4信号源结构图图2-4是信号源的结构图，是由正弦波、方波和三角波三种波形的电路图组成的。信号由正弦波发生电路产生，经过方波电路后输出方波，再经过三