课程设计-函数信号发生器

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1、xxxxxx学校课程设计报告书题目：函数信号发生器课程名称：模拟电子技术系部：电子通信工程班级：xxxxx学号：xxxxxxx姓名：xxxx指导教师：xxxxx综合成绩：2014年6月25一、设计要求要求：设计制作一个方波－三角波－正弦波发生器，频率范围10～100Hz，100Hz～1kHz，1kHz～10kHz；正弦波Upp≈3v，三角波Upp≈5v，方波Upp≈14v，幅度连续可调，线性失真小。二、题目分析及设计方案的论证题目要求设计一个三种波形的信号发生器，所以需要能够产生方波、三角波、正弦波的电路，且频率振幅都可调，所以需要频率调整电路和幅度调整电路。根据题目要求设计出了以下

2、两种信号发生器的方案：信号发生器方案一：图1方案一13信号发生器方案二：图2方案二比较两种设计方案，由于第一种方案中正弦波发生电路需满足

3、Au

4、>3，正弦波才能起振，若电压放大倍数太大，输出幅值太大，使振荡产生明显的非线性失真，电压放大倍数太小，则不能达到起振条件。所以要调整Rf和R、的值，使振荡电路产生稳定而失真较小的正弦波信号。在实验中，正弦波不易调出。方案二，先使电路产生方波，经积分电路产生三角波，再经过差分放大电路产生正弦波，这样使波形易调，且线性良好，稳定性号，因此选用方案二进行电路设计。三、系统电路的设计与实现1、波形的发生顺序2/132、方波发生电路图3方波发生电路此

5、电路由反相输入的滞回比较器和RC电路组成。RC回路既作为延迟环节，又作为反馈网络，通过RC充、放电实现输出状态的自动转换。设某一时刻输出电压Uo=+Uz,则同相输入端电位Up=+UT。Uo通过R3对电容C正向充电。反相输入端电位n随时间t的增长而逐渐增高，当t趋于无穷时，Un趋于+Uz；但是，一旦Un=+Ut,再稍增大，Uo从+Uz跃变为-Uz,与此同时Up从+Ut跃变为-Ut。随后，Uo又通过R3对电容C反向充电。Un随时间逐渐增长而减低，当t趋于无穷大时，Un趋于-Uz；但是，一旦Un=-Ut,再减小，Uo就从-Uz跃变为+Uz，Up从-Ut跃变为+Ut，电容又开始正相充电。上述

6、过程周而复始，电路产生了自激振荡。133、方波——三角波发生电路图4方波——三角波发生电路图5、方波——三角波发生电路波形图运算放13大器A1与R1、R2及R3、RP1组成电压比较器，C1为加速电容，可加速比较器的翻转。运放的反相端接基准电压，即U-=0，同相输入端接输入电压Uia，R1称为平衡电阻。比较器的输出Uo1的高电平等于正电源电压+Vcc，低电平等于负电源电压-Vee（

7、+Vcc

8、=

9、-Vee

10、）, 当比较器的U+=U-=0时，比较器翻转，输出Uo1从高电平跳到低电平-Vee,或者从低电平Vee跳到高电平Vcc。设Uo1=+Vcc,则令上式子等于0，Uo1=（-Uo2m），

11、解得三角波的输出幅度在积分电路对Uo1=（-Uo2m）进行积分，求得方波和三角波的振荡频率为通过上述的分析与计算，调整Rp1可以改变三角波的幅值，改变电容C1或电位器Rp2在不改变三角波幅值的情况下使信号发生器的频率连续可调，满足设计要求。4、三角波——正弦波发生电路三角波转化为正弦波利用差分放大电路来实现。电路如图5。差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强等优点。特别是作为直流放大器，可以有效的抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性。13图6差分放大电路图7差分放大电路传输特性曲线 13 三角波的幅度Um

12、应正好使晶体管接近饱和区或截止区。  图6为实现三角波——正弦波变换的电路。其中Rp1调节三角波的幅度，Rp2调整电路的对称性，其并联电阻RE2用来减小差分放大器的线性区。电容C1,C2,C3为隔直电容，C4为滤波电容，以滤除谐波分量，改善输出波形。5、电路中元器件值的估算由上述分析可知，取则，取，RP1为47KΩ的电位器。平衡电阻。由上述分析可知频率，当时，取以实现频率波，则，取，为100KΩ电位器；当100HZ

13、择原则是：隔直电容C3、C4、C5要取得较大，因为输出频率很低，取，滤波电容视输出的波形而定，若含高次斜波成分较多，可取得较小，一般为几十皮法至0.1微法。RE2=100欧与RP4=100欧姆相并联，以减小差分放大器的线性区。差分放大器的静态工作点可通过观测传输特性曲线，调整RP4及电阻R确定。13四、原理电路的仿真与调试1、方波——正弦波电路的仿真图8方波——正弦波的仿真图图9方波——正弦波仿真结果132、差分放大电路的仿真图10差分放大电路仿真图133