函数信号发生器课程设计

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1、函数信号发生器1引言1.1课题背景在科学研究、工程教育及生产实践中，如工业过程控制、教学实验、机械振动试验、动态分析、材料试验、生物医学等领域，常常需要用到低频信号发生器。而在我们常生活中，以及一些科学研究中，锯齿波和正弦波、矩形波信号是常用的基本测试信号。函数发生器作为一种通用的电子仪器，在生产、科研、测控、通讯等领域都得到了广泛的应用。1.2课题要求涉及一个能够输出正弦波正弦波、方波、三角波等的信号源电路，电路自行选择。输出信号的频率可通过开关进行设定，具体要求如下：（1）输出信号频率范围为100~800HZ，步进为100HZ。（2）要求输出新号无明显失真，特别是正

2、弦波信号。（3）发挥部分：进一步扩大输出信号的范围和减小步进频率。1.4课题设计思路产生正弦波、方波、三角波的方案有多种，如首先产生正弦波，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；也可以首先产生三角波—方波，再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波等等。2函数发生器的具体设计方案2.1函数发生器设计原理函数发生器组成框图，主要有RC桥式振荡电路，过零比较器，积分器三大主要模块电路构成。经过RC桥式振荡电路产生正弦波波，再经过零比较器产生方波，然后由积分器产生三角波。其总的原理设计框如图：积分器过零比较器正弦波方波三角波RC桥式振荡器图1总的原理框

3、图2.2正弦波产生电路利用RC桥式振荡电路产生正弦波，原理如下图所示；其中RC串并联电路构成正反馈支路，同时兼并选频网络，R1,R4,R5及二极管等原件构成负反馈和稳幅环节。图2RC桥式振荡电路原理图调节电位器R2，可以改变负反馈深度，以满足震荡的振幅条件和改善波形，利用两个反向二极管D1,D2正向电阻的非线性来实现稳幅。D1,D2采用硅管，且要求特性匹配，才能保证输出波形正负半周对称。R2的接入是为了削弱二极管非线性的影响，以改善波形失真。振荡频率：（2.1）其振幅值条件：（2.2）图3正弦波仿真图2.3方波产生电路利用过零比较器产生方波，其原理如下图所示，其中D1,

4、D2决定其输出电压的幅值。图4过零比较器原理图由图可知，该电路为处于开环状态的集成运放是一个最简单的过零比较器。犹豫理想运放的开环增益为无穷大。因此，当输入信号小于零时，输出为高电平；当输入信号大于零时，输出为低电平。从示波器输出波形可知，当输入为正弦波时输出为正弦波。其中稳压管的作用是实现限幅。方波的幅值为：(2.3)图5方波仿真图2.4三角波产生电路利用积分器产生三角波，其原理电路如下图所示：图6积分器原理图图中，同相输入端接地，由于输入端不取电流，同相端电位为零，反相端虚地，流过电容的电流与流过电阻的电流相等经计算可知当输入方波时输出为三角波。三角波的幅值：（2.

5、4）（2.5）（2.6）图7三角波仿真图2.5函数信号发生器总电路图图8方波—三角波—正弦波函数信号发生器可以通过调节可变电容来达到调节频率的目的。后面产生的方波，三角波的频率与正弦波的频率保持一致，所以只要调解正弦波的频率就能达到调节整个电路的目的。当可变电容为150nf时，它的13%对应800HZ；15%对应700HZ；18%对应600HZ；21%对应500HZ；25%对应400HZ；34%对应300HZ；51%对应200HZ；99%对应100HZ。同时，积分器的电阻值和电容值可以通过正弦波的周期与峰峰值来进行定值。图9总电路仿真图3实验元器件清单序号名称型号数量1

6、虚拟示波器XSC112可变电容150nf23可变电容6uf14滑动变阻器15k15电阻10k36电阻15k17常规二极管In400728电阻2.7k19电阻7k110稳压二极管In5235D211电阻6.8k112电阻8k113集成运放TLV2273CD214集成运放TLC25L2ACD115直流电源12V2表1元器件清单4心得体会这个学期通过电子线路与信号与系统的学习。同时通过这次课程设计，我学会了很多，通过实验增强了我动手、思考和解决问题的能力，同时，我也对书本上的知识有了深入细致的了解。在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，比如一开始仿真是总是直线基本上两天都是

7、调处直线，真的很郁闷，同学无意识的谈话让我发现了自己的错误，回头想想就那么简单的原理被自己一直忽略，造成了很难调试出来，因此耗费在这上面的时间用去很多。不过这其中一次次的尝试，一次次的摸索直到最后得到正确的输出波形，这期间的心情真的很难说出来我觉得这次课程设计我学到了很多，虽然结果可能有些失真，不过这是自己经过千辛万苦调试出来的，对自己还是比较满意的。还有就是对电子元器件有了一定的认识平时学习中就是一个集成运放放大器没有什么型号，但做实验室时元件的型号有很多，这其中一次次的尝试，让我对其他的元件都有了一定程度的认识。还有虽然只是仿真，没有