模电课程设计--函数信号发生器

模拟电子技术课程设计报告 课程名称 模拟电子技术 设计题目 函数信号发生器 一、一、 设计任务设计任务 1、、设计目的设计目的 （1）掌握电子系统的一般设计方法； （2）掌握模拟 IC 器件的应用； （3）培养综合应用所学知识来指导实践的能力； （4）掌握常用元件的识别和测试； （5）熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法； 6 设计方波三角波正弦波函数信号发生器。 2、、程设计的要求及技术指标程设计的要求及技术指标 （1）设计、组装、调试函数发生器 （2）输出波形；正弦波、方波、三角波； （3）频率范围在 10---10000 范围内可调； （4）输出电压方波 Up-p24V，三角波 Up-p1V； 二、二、 系统总体设计方案系统总体设计方案 2.1 原理框图 2.2 方案的论证与比较 函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波及锯齿波、阶梯 波等电压波形的电路或仪器。 根据用途的不同，有产生三种或多种波 形的函数发生器，使用的器件可以使分立器件（如低频信号函数发生 器 S101） 。也可以采用集成电路（如单片函数发生器模块 8038） 。本 课程设计采用集成运算放大器与晶体管差分放大器共同组成的方波 三角波正弦波函数发生器的设计方法。 如 2.1 所示，由比较器和积分器组成方波三角波产生电路， 比较器输出的方波经积分器得到三角波， 三角波到正弦波的变换电路 主要由差分放大器来完成。 差分放大器具有工作点稳定， 输出阻抗高， 抗干扰能力较强等优点。特别是作为直流放大器时，可以有效地抑制 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。 三、系统三、系统分析与设计分析与设计 3.1 方波发生电路的工作原理方波发生电路的工作原理 电路由反相输入的滞回比较器和 RC 电路组成。RC 回路即作为延 迟环节，又作为反馈网络，通过 RC 冲、放电实现输出状态的自动切 换。 通过电容的周而复始的充放电过程，电路产生自己振荡。 1、、方波方波三角波转换电路的工作原理三角波转换电路的工作原理 R1 R2 R3 R4 R7 R8 47kΩ KeyA 50 R9 47kΩ KeyA 50 3 5 C1 0 XSC1 A B Ext Trig _ _ _ 0 XSC2 A B Ext Trig _ _ _ VCC VCC VEE VEE 0 U3 OPAMP_5T_VIRTUAL U4 OPAMP_5T_VIRTUAL VEE VCC VEE 2 74 VCC 6 1 8 0 图 3.1 方波----三角波产生电路 图 3.2 比较器的电压翻转 工作原理如下 若 a 点断开，运算放大器 A1与 R1、R2及 R3、RP1组成电压比较器， C1为加速电容，课加速比较起得翻转。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 U01的高电平等于正电源电压VCC， 低电平等于负电源电压-VCC， 当比较器的 UU-0 时，比较器翻转，输出 U01从高电平跳到低电平 或者从低电平跳到高电平。设 U01VCC，则 将上式整理，得比较器反转的下门限单位 Uia-为 若 U01-VCC，则比较器翻转的上门限单位 Uia为 比较器的门限宽度为 由 上 式 可 得 比 较 器 的 电 压 传 输 特 性 ， 如 下 图 所 示 , 图 3.3 此时，运放 A2与 R4、RP2、C2、及 R5组成反相积分器，其输入 信号为方波 U01，则积分器的输出 U02为 U01VCC时， U01-VCC时， 可见积分器的输入为方波时， 输出是一个上升速度与下降速度相 等的三角波，其波形关系见图 3.3 a 点闭合，比较器与积分器首位相连，形成闭环电路，则自动产 生方波-三角波，振幅为 频率 f 为 以上两式可得以下结论 1. 电位器 RP2在调整方波-三角波的输出频率时不会影响输出波形的 幅度，若要求输出频率的范围较宽，可用 C2改变频率的范围， RP2实现频率微调。 2. 方波的输出幅度应等于电源电压VCC。三角波的输出幅度不超过 电源电压VCC。电位器 RP1可实现幅度微调，但会影响方波-三角波的 频率。 2、、三角波三角波正弦波转换电路的工作原理正弦波转换电路的工作原理 U1 OPAMP_3T_VIRTUAL R1 R2 R3 2 0 C1 1 XSC1 A B Ext Trig _ _ _ 3 0 XFG1 4 0 图 3.4 三角波正弦波转换电路主要由差分放大电路来完成 RP1调