低频函数信号发生器设计-毕业设计

I四川信息职业技术学院毕业设计说明书摘要方案设计·····················2设计任务·····················2方案选择·····················2电路设计·····················4方波—三角波产生电路 42.1.1比较器电路原理 42.1.2积分电路原理 52.1.3参数计算与元件选择 9三角波—正弦波转换电路 102.2.1差分放大器电路原理 102.2.2参数计算与元件选择 12 3.1方波—三角波发生器的装调 133.2三角波—正弦波变换电路的装调 13结论 14致谢 15参考文献 16 摘要不同波形的电压、电流信号并加到被测量被测仪器的输出响应，以分析测量领域中最基本、应用最广源或振荡器，在生产实践和科源或振荡器，在生产实践和科y发生器、方波信号发生器、三角波电路在波形发生器电路中已被广泛作原理以及集成运算放大器在波形发生器中的一般设计方法，并进一步掌握电1)设计的函数发生器能够产生频率范围在1Hz~10Hz，10Hz~100Hz。压波形。其电路中使用的器件可以是分立器件(如低频信号函数发生器先产生正弦波，产生角波变成变成正弦波或将方波变成波，再将三角波转换成正弦波的电路电路原理图2-1所示电路能自动产生方波—三角波信号。其中运算放大器A1123P111的同相输入端，R称为平衡电阻；迟滞比较器的U(参考信号)接地，通R过R接运放的反相输入端。迟滞比较器输出U的高电平等于正电源电压2o1+V，低电平等于负电源电压-V。当U=U-=0时，比较器翻转，输出UCCEE+o1从高电平+V翻转到低电平-V；或从低电平-V跳到高电平+V。CCEEEECCU=R2(+Vcc)+R3+RP1u23R+R+R+RR+R+23R2P1因U=0，故比较器翻转的下门限电位U为：RTH2TH2R+RR+RPP1PP1若U=-V，根据电路原理叠加原理可得：o1EE+R+R+RR+R+Ri23P122P1cTH1R+REER+RPP1PP1比较器的门限宽度ΔU为：THTHTH1TH2R+RCC运算放大器A是反相积分器，它的输入信号就是A的输出信号U，21o1，实际上是在反相放大器的反o++i+o+为“虚地”概念，在积分运算电路中，由于i=0，故有i=i=U/R，根据反相输入运算放大器反相输入端为f11U=V=1jiFd=1UdOCCtRC1t为一阶跃电压信号时，i为常数，电容C将以恒流充电，输出fUU=CCtab)输入方波信号当输入U为方波信号时，在方波的正半周，U朝下积分，在方波的Ioo24P225号U，从而可得积分器的输出U为：o1o2当U=+当U=+V时，电容C被充电，电容电压U上升o1CC2C2V当U(即U)下降为U=U时，比较器A的输出U状态发生翻转，o2io2TH21o1即U由高电平+V变为低电平-V，于是电容C放电，电容电压U下降，o1CCEE2C2而(V)VU=EEt=CCto2(R+R)C(R+R)CPP22o2当U(即U)上升到U=U时，比较器A的输出U状态又发生翻转，o2io2TH11o1即U由低电平-V变为高电平+V，电容C又被充电，周而复始，震荡不o1EECC2停。U输出是方波，U输出是一个上升速率与下降速率相等的三角波，o1o2可见当积分器地输入为方波时，输出的是一个上升速率与下降速率相等比较器与积分器首尾相连，形成闭环电路，则自动产生方波—三角由图2-5可知，三角波的幅度U为o2mU=R2Vo2mR+RCC3U的下降时间为ot=(UU)dUo2，而THTHddU o2=dUo22TH1TH2Uo22TH1TH2V (R+dUo2=VCCdt(R4+R)把U和U的值代入，得三角波的频率为：TH1TH2f=3P14R(R+R)C24P22波形的幅度。若要求输出信号频率范围较宽，可用C改变频率的范围，2P22．方波的输出幅度应等于电源电压V，三角波的输出幅度不超过V。电位器R可实现幅度微调，但会影响方波—三角波的频率。CCP1择12方波的幅度接近电源电压，所以取电源电压+V=+12V，-V=-12V。CCEE12RV41 2=o2m==4p24RCf2224P210Hz≤f≤100Hz时，取C=1uF，以实现频率波段的转换，R及R的取值24P25aI路aI原理的变换电路。波形变换c1c2i=ai=0ToToTT(4VTTm)计算，则(aIc1c2c1v(t)也近似于正弦波，波形变换过程如图2-6所示。为使输出波形更接c2mR波的幅度，P3R调整电路地对称性，并联电阻R用来减小差分放大器地线性区。C、P4E23C、C为隔直电容，C为滤波电容，以滤除谐波分量，改善输出波形。456A择A因三角波频率不太高，所以隔直电容C、C、C要取得大一些，这里34534566E2P4分放大电路的静态工作点主要由oooo定，温漂越小，放大器的输入阻抗越高。但I也不能太小，一般为几毫o取差动放大的恒流源电流I=1mA，则A=A=0.5mA，从而可o12beI2O为保证差分放大电路有足够的输入电阻r，取r>20kΩ，根据iir=2(R+R)得R>6.6kΩ，故取R=R=6.8kΩ因为要求输出的正弦波波ibeB1B1B1B2==u2(R+r)1beLC1C2kE3E42由于比较器A与积分器A组成反馈闭环电路，同时输出方波与三角12波，故这两个单元电路可以同时安装，需要注意的是，在安装电位器RP1与R之前，要先将其调整到设计值，否则电路可能会不起振。如果电路P21o12o2微调R，是三角波的输出幅度满足设计指标要求，调节R，则输出频率P1P2来实现。电路的调试1．差分放大器传输特性曲线调试。将C与R的连线断开，经电容4P3C输入差模信号电压V=50mV，fi=100Hz。调节R及电阻R，使传输特4idP4W性曲线对称。再逐渐增大V，直到传输特性曲线形状如图所示，记下此时对应的峰值V。移去信号源，再将C左端接地，测试差分放大器的静idm4态工作点I、V、V、V、V。oC1QC2QC3QC