函数信号发生器设计报告

1、函数信号发生器设计报告目录1设计的目的及任务1.1 课程设计的目的1.2 课程设计的任务与要求2函数信号发生器的总方案及原理图2.1 电路设计原理框图2.2 电路设计方案设计3 各部分电路设计及选择3.1 方波发生电路的工作原理3.2 方波、三角波发生电路的选择3.3三角波-正弦波转换电路的选择3.4总电路图4 电路仿真与调试4.1 方波-三角波发生电路、三角波-正弦波转换电路的仿真与调试 4.2方波-三角波发生电路、三角波-正弦波转换电路的实验结果5 pcb制版6 设计总结7仪器仪表明细清单8 参考文献 1课程设计的目的和设计的任务 1.1 设计目的1掌握用集成运算放大器构成正弦波、方波和三

2、角波函数发生器的设计方法。2.学会安装、调试与仿真由分立器件、调试与仿真由分立器件与集成电路组成的多级电子电路小系统。2.2设计任务与要求：设计一台波形信号发生器，具体要求如下：1输出波形：方波、三角波、正弦波。2频率围：在1 hz10hz，10 hz -100 hz,100 hz -1000 hz等三个波段。3.频率控制方式：通过改变rc时间常数手控信号频率。4输出电压：方波u24v，三角波u8v，正弦波u1v。5.合理的设计硬件电路，说明工作原理及设计过程，画出相关的电路原理图。6.选用常用的电器元件（说明电器元件选择过程和依据）。7.画出设计的原理电路图，作出电路的仿真。8.提交课程设计

3、报告书一份，a3图纸两，完成相应答辩。 2函数发生器总方案及原理框图 图1-1 整体原理框图2.2 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、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。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。本课题采用先产生方波三角波，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器得到三角波，三角波到正弦波的变换

4、电路的基本结构是比例放大器，对不同区段比例系数的切换，是通过二级管网络来实现的。如输出信号的正半周由d1d3控制切换，负半周由d4d6控制切换。电阻rb1rb3与ra1ra3分别组成分压器，控制着各二极管的动作电平。 3各组成部分的工作原理及选择3.1 方波发生电路的工作原理假设t=0时电容c上的电压uc=0,而滞回比较器的输出端为高电平,即uo=+uz.则集成运放同相输入端的电压为输出电压在电阻r1,r2上分压的结果,即： u+=r1*uz/(r1+r2)此时输出电压+uz 将通过电阻r向电容c充电,使电容两端的电压uc升高,而此电容两端的电压接到集成运放的反向输入端,即uc=u_.当电容上

5、的电压上升到u-=u+时,滞回比较器的输出端将发生跳转,由高电平跳变为低电平,使uo=-uz,于是集成运放同相输入端的电压也立即变为u+=-r1*uz/(r1+r2),然后又重复刚才过程.如此电容反复地进行充电放电,滞比较器的输出端将再次发生跳转,于是产生了正负交替矩形波.3.2 方波-三角波发生电路的选择方案一：r112354u1r2r350%rp1r450%rp212354u2c1r17 方波三角波产生电路工作原理如下：若a点断开，运算发大器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

6、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（|+vcc|=|-vee|）, 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。由计算可以得到以下结论：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。若要求输出频率的围较宽，可用c1改变频率的围，pr2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。方案二：mopurrru2132t+=131242)(4pprrcrrrt+= 此电路可以产生较好的方波和三角波，频率基本符合要求，但是在调试的过程中