函数信发生器模拟电路课程设计方案

名目函数发生器的总方案及原理框图 <1〕电路设计原理框图 <1〕电路设计方案设计 <1〕设计的目的及任务 <2〕课程设计的目的 <2〕课程设计的任务与要求 <2〕课程设计的技术指标 <2〕各局部电路设计 <3〕方波发生电路的工作原理 <3〕方波---三角波转换电路的工作原理 <3〕三角波---正弦波转换电路的工作原理 <6〕电路的参数选择及计算 <8〕3.5总电路图 <10〕4电路仿真 <11〕方波---三角波发生电路的仿真 <11〕三角波---正弦波转换电路的仿真 <12〕电路的安装与调试 <13〕方波---三角波发生电路的安装与调试 <13〕三角波---正弦波转换电路的安装与调试 <13〕总电路的安装与调试 <13〕电路安装与调试中遇到的问题及分析解决方法 <13〕电路的试验结果 <15〕方波---三角波发生电路的试验结果 <15〕三角波---正弦波转换电路的试验结果 <15〕实测电路波形、误差分析及改进方法 <16〕7试验总结 <17〕8仪器仪说明细清单 <18〕9参考文献 <19〕1/2110/21函数发生器总方案及原理框图原理框图函数发生器的总方案函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方涉及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。依据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，使用的器件可以是分立器件(如低频信号函数发生器S101全部承受晶体管>，也可以承受集成电路(如单片函数发生器模块>。为进一步把握电路的根本理论及试验调试技术，本课题承受由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。产生正弦波、方波、三角波的方案有多种，如首先产生正弦波，然后通过承受先产生方波—三角波，再将三角波变换成正弦波的电路设计方法，本课题中函数发生器电路组成框图如下所示：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。课程设计的目的和设计的任务设计目的把握电子系统的一般设计方法IC器件的应用培育综合应用所学学问来指导实践的力气把握常用元器件的识别和测试生疏常用仪表，了解电路调试的根本方法设计任务设计方波——三角波——正弦波函数信号发生器课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；310－10000Hz4．输出电压：方波U≤24V，三角波U＝8V，正弦波UＰ－Ｐ>1V；3．各组成局部的工作原理方波发生电路的工作原理RC电路组成。RC回路既作为延迟环节，又作为反响网络，通过RC充、放电实现输出状态的自动转换。设某一时刻输出Uo=+Uz,Up=+UT。UoR3C正向充电，如ntt趋于无穷时，Un趋于+UzUn=+Ut,再稍增大，Uo从+Uz跃变为-Uz,与此。随后，UoR3C反向充电，如图中虚线箭头所示。Unt趋于无穷大时，Un趋于-Uz；但Un=-Ut,再减小，Uo就从-Uz跃变为+Uz，Up从-Ut跃变为+Ut，电容又开头正相充电。上述过程周而复始，电路产生了自激振荡。方波---三角波转换电路的工作原理C1C1R13U123U2R4Rp242150%4R25R3Rp11R17550%方波—三角波产生电路工作原理如下：A1R1、R2R3、RP1组成电压比较器，C1为加U-=0，同相输入Uia，R1Uo1的高电公正于正电源电+Vc，低电公正于负电源电压-Vee<|+Vcc|=|-Ve| ,当比较器的U+=U-=0跳到高VccUo1=+Vcc,则Uia-为比较器的门限宽度由以上公式可得比较器的电压传输特性，如图3-71所示。R4、RP2、C2R5组成反相积分器，其输入信号为方Uo1Uo2为时，时，其波形关系以以下图所示。-三角波。三角波的幅度为方波-f为由以上两式可以得到以下结论：C2转变频率的范围，PR2实现频率微调。+Vcc。三角波的输出幅度应不超过电源电压+Vcc。电位器RP1可实现幅度微调，但会影响方波-三角波的频率。三角波---正弦波转换电路的工作原理三角波——正弦波的变换电路主要由差分放大电路来完成。说明，传输特性曲线的表达式为：式中 ——差分放大器的恒定电流；——25oc时，UT≈26mV。Uid为三角波，设表达式为 式中 角波的幅度；T——三角波的周期。为使输出波形更接近正弦波，由图可见：传输特性曲线越对称，线性区越窄越好；Um应正好使晶体管接近饱和区或截止区。Rp1调整三角波的幅度，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C1,C2,C3为隔直电容，C4为滤波电容，以滤除谐波重量，改善输出波形。VCVCC-12VR5R6C5C2IO2C4R12R14R7R1350%R8R9R11VCC-12V三角波—正弦波变换电路电路的参数选择及计算方波-三角波中电容C1变化<关键性变化之一〕实物连线中，我们一开头很长时间出不来波形，后来将C2从10uf<理论时可出来波形〕换成 0.1uf时，顺当得出波形。实际上，分析一下便知当C2=10uf时，频率很低，不简洁在实际电路中实现。三角波-正弦波局部由式<3-61〕得即取区平衡电阻由式<3-62〕即

，则 ，取 ，RP1为47KΩ的电位器。当 时，取，100KΩ电位器。当

时，取

以实现率波段的转换，R4及RP2的取值不变。取平衡电阻 。三角波—>正弦波变换电路的参数选择原则是：隔直电容C3、C4、C5要取得较大，由于输出频率很低，取定，假设含高次斜波成分较多，

，滤波电容 视输出的波形而一般为几十皮法至0.1微法。RE2=100RP=1004几静态工作点可通过观测传输特性曲线，调整RP及电阻R*确定。4VCCVCC12VC1R5R6R13U1C532U2C2R4Rp24 2C3C4150%4R10R2R125R3Rp11R17550%R14R750%R1350%R8R9R11VCC1-12V三角波-方波-正弦波函数发生器试验电路正弦波。4．电路仿真方波---三角波发生电路的仿真12/2114/21三角波---正弦波转换电路的仿真5方波---三角波发生电路的安装与调试按装方波——三角波产生电路741集成块插入面包板，留意布局；分别把各电阻放入适当位置，尤其留意电位器的接法；按图接线，留意直流源的正负及接地端。调试方波——三角波产生电路接入电源后，用示波器进展双踪观看；RP1，使三角波的幅值满足指标要求；RP2，微调波形的频率；观看示波器，各指标到达要求后进展下一部按装。三角波---正弦波转换电路的安装与调试按装三角波——正弦波变换电路在面包板上接入差分放大电路，留意三极管的各管脚的接线；R*的阻值选取；接入各电容及电位器，留意C6的选取；按图接线，留意直流源的正负及接地端。调试三角波——正弦波变换电路接入直流源后，把C4 万用表测试差分放大电路的静态工作点；V1、V2RP4使其相等；V3、V4的电容值，使其满足试验要求；C4端接入信号源，利用示波器观看，渐渐增大输入电压，当输出波形刚好不失真时记入其最大不失真电压；总电路的安装与调试把两局部的电路接好，进展整体测试、观看1V。调试中遇到的问题及解决的方法方波-三角波-正弦波函数发生器电路是由三级单元电路组成的,在装调多级电路时通常依据单元电路的先后挨次分级装调与级联。方波-三角波发生器的装调A1

A2

组成正反响闭环电路，同时输出方波与三角波，这两个单元电路可以同时安装。需要留意的是，安装电位器RP1

与R 之前，要先P2将其调整到设计值，如设计举例题中，应先使RP1=10KΩ,R取<2.5-70〕KΩP2UO1

的输出UO2

RP1

,使三角波的输出幅度满足设计指标要求RP2

，则输出频率在对应波段内连续可变。三角波---正弦波变换电路的装调依据图3—75所示电路，装调三角波—正弦波变换电路，其中差分发大电路<1〕经电容C4输入差摸信号电压Uid=50v，Fi=100Hz正弦波。调整Rp4R*,Uid。直到传输特性曲线外形UidUidmC4左段I0,Uc1,Uc2,Uc3,Uc4.Rp3Rp3Uidm值，Uo3C6Uo33—76<a〕Re2。半波圆定或平顶失真如图<b〕所示，传输特性曲线对称性差，工作点QR*.非线性失真如图<C〕所示，三角波传输特性区线性度差引起的失真，主要是受到运放的影响。可在输出端加滤波网络改善输出波形。<3〕性能指标测量与误差分析《=2VccPNP型两种晶体组成复合互补对称电路，输出方波时，两管轮番截止与饮和导通，由于导通时输出电阻的影响，使方波输出度小于电源电压值。2〕方波的上升时间T，主要受预算放大器的限制。假设输出频率的限C1为几十皮法。用示波器或脉冲示波T6方波---三角波发生电路的试验结果C=0.01ufC=0.01uffmin=4138HZfmax=8333HZC=0.1uffmin=198HZfmax=1800HZC=1uffmin=28HZfmax=207HZ三角波---正弦波转换电路的试验结果R=15KR=15KΩVc1=Vc2=5.530VVc3=-0.6218VVc4=-10.307VIc1=Ic2=0.6813mA试验结果分析模拟仿真模拟仿真<R*=13K 〕Vc1=Vc2=4.358VVc3=-0.831VVc4=-9.028VIc1=Ic2=0.5368mA实测电路波形、误差分析及改进方法C6.1uFC1=0.1uFU=54mvUo=2.7v>1vC1=0.01uFU=54mvUo=2.8v>1vXc=1/W*C,C6Xc吞并，无法显示出来。试验总结学以致用。过这次课程设计，我把握了常用元件的识别和测试；生疏了常用的仪器仪表；了解了电路的连接、焊接方法；以及如何提高电路的性能等等。会了在接好电路后测试出波形的那种喜悦。要对焊板上的元件进展布置和焊接电路元件连线，这有很大的难度。在此期间，除了对元件较好的焊接外，还要考虑电路元件间的影响<即元件之间信号的干扰等问题〕，还要考虑元件连线的不相交以及焊板面积的大小、元件摆放和连线的美观性等，所以想要焊出一块有用又美观的板子，还要经过一番考虑和布置。但是最终在教师和同学的帮助以及自己的不断努力下，把问题一一解决了，那种心情别提有多愉快啊。试验中暴露出我们在理论学习中所存在的问学问点，实在令我感动。题，所以在以后的试验中我们应当留意安全，让不必要的损害减至最少。作为一个电信专业的学生，我深知课程设计的重要性。这次实习我从刚开头这周的模拟电子的课程设计。这次课程设计让我学到了很多，不仅是稳固了从前学的模电、数电的理论类似这样课程设计、类似这样的熬炼时机能更多些！仪器仪表清单

直流稳压电源 1台双踪示波器 1台万用表 1只4．运放741 2片电位器50K 2只100K 1只100Ω 1只电容470μF 3只10μF 1只1