【《低频函数信号发生器波形发生部分分析》2900字】

低频函数信号发生器波形发生部分分析目录TOC\o"1-3"\h\u16891低频函数信号发生器波形发生部分分析 1299991.1电路组成 1295671.1.1各部分电路功能 213981.2工作原理 2273381.2.1振荡器电路 2254281.2.2正弦波形成电路 4208851.2.3输出电路 5191741.3模块测试部分 51.1电路组成振荡器电路产生三角波、方波，正弦波是由三角波变换而成的，振荡器主要由TL084（4IC1A、4IC1B）形成，可以产生三角波和方波。图4-1电路框图图4-2波形发生原理图1图4-3波形发生原理图21.1.1各部分电路功能振荡器：振荡器单元主要由集成运放TL084（4IC1A、4IC1B）及其他元件组成，该振荡器主要产生频率可调节的三角波和方波信号。正弦波形成电路：正弦波形成电路主要是将振荡器产生、输出的三角波信号变换成正弦波信号输出电路：输出电路由集成运放TL084的4IC1C、4IC1D组成。该运放电路具有输入阻抗高、输出阻抗低的特点，可起到阻抗变换的作用。集中电路运放还具有较强的带负载能力（IO可达数十毫安)，由集成运放TL084的4ICIC和4ICID组成的输出电路提高了整个电路的带负载能力。集成运放作为输出电路，具有强大的隔离“三角波、方波、正弦波”振荡器与负载电路的作用，可以防止负载与振荡器互相干扰。1.2工作原理1.2.1振荡器电路集成运放“TL084”是一种通用型、高性能的四运放集成电路。其中，以4IC1B为主构成积分电路，以4IC1A为主构成电压比较电路，然后再把两电路组合成振荡器，产生频率为100Hz—10000Hz的三角和方波信号。1、积分电路：由RP1，4R6，4R7，4C1，4C2，4IC1B构成积分电路，当4IC1A输出高电平时（+10V左右），4IC1B向下积分，即输出的电压线性下降，当4IC1A输出低电平平时（-10V左右），4IC1B向上积分，输出的电压线性上升，波形如图：图4-4三角波形成原理图2、施密特电压比较电路由4IC1A，4R1，4R2，4R3，4R5，4RP1构成了施密特电压比较电路，当输入电压上升设计阀值U1时，电路输出端由低电平翻转为高电平；当输出电压下降到另一设定阀值U2时，电路输出端由高电平翻转为低电平，波形如图所示：图4-5方波形成原理图Ui=-Uo*4R3/4R5（Uo为4IC1A的输出电压峰值）由上式可知，阀值电压U1、U2由4R3，4R5和Uo决定。式中：Uo为4IC1A的输出电压峰值。当4IC1A输出高电平时，Uo为UHO（+10V左右）；当Uo为高电平时，Uo为ULO（-10V左右）。Ui为输入电压阀值，当Uo为高电平时，Ui即为Uo；当Uo为低电平时，Ui即为U1。因为UHO≈ULO，所以U1≈—U2。3、振荡形成原理由原理图可知，4IC1A的输入端接至4IC1B的输出端，所以，4IC1A的状态由4IC1B的输出电压值决定；而4IC1B的输入端又接至4IC1A的输出端，所以，4IC1B的积分方向又由4IC1A的输出电平决定。由此可得出电路振荡过程如图下：若初始状态4IC1A输出低电平，则4IC1B向上积分，输出电压线性上升，当上升到设定阀值U1时，4IC1A翻转，其输出端电压由低电平变为高电平，所以4IC1B也转为向下积分，输出电压线性下降；当下降到另一阀值电压U2时，4IC1A又产生翻转，其输出端电压由高电平变为低电平，4IC1B又立即向上积分。这样周而复始，就形成了振荡。1.2.2正弦波形成电路电路利用二极管的非线性特性，把振荡电路产生的三角波通过五级二极管控制电路，使三角波逐渐变弯，由于二极管导通后的阻值逐渐变小，所以，波形的变弯可以很平滑。只要设计合理，就能够将三角波变换成较为理想的正弦波，变换波形如图所示：图4-6正弦波形成原理图正弦波形成电路电阻4R9，4R10，4R11’，4RP2，4RP3及4R11-4R25和二极管4V1-4V10等元件组成。其中，4V1，4V6是第一级；4V2，4V7为第二级……4V5，4V10为底层级，总共五级，分别担任上半周和下半周的波形变换。4R16—4R25与4R10，4R11’，4RP2，4RP3分压，决定波形的转折点。即决定各级二极管导通电压值；4R11—4R15与4R9分压，决定各级弯曲程度。+10.5V经4R10、4R16—4R20分压，前面一级的电压值高于后一级的电压值，4R11—4R15阻值越来越大。集成运放4IC1D和电阻4R26组成正弦波输出电压跟随器。以正方向（正半波）为例，U1，U2，U3，U4，U5分别是4V5—4V1的临界导通电压，它们由4PR2，4R10，4R16—4R20对+10.5V电压分压决定。图4-7分压电路部分当Ui<U1时，4V1—4V5都不导通，输出电压近似于输入电压，即Uo≈Ui（三角波）。当U1≤Ui≤U2之间时，二极管4V5导通，其余二极管都不导通。4R5、4R15支路与4R9一起，对Ui有分压作用，所以，Uo≤Ui，而且，随着Ui的逐渐增大，二极管4V5的阻值Ui逐渐变小，分压作用也逐渐变大。输出电压（Uo）越来越小于输入电压（Ui），观察波形，输出电压波形Uo不再与输入电压波形Ui一样直线上升，而是逐渐弯曲。随着Ui的进一步增大，其余二极管也开始逐渐导通，分压系数进一步变小，曲线更弯，当二极管都导通达到顶部时，波形最弯。分析如图所示：二极管总是与一只电阻串联，当电阻大时，二极管作用变小；电阻小时，二极管作用变大，调节该级电阻大小，可以调节该级弯曲程度。对正弦波的研究可知，在波形的底部，曲线接近线性；当接近顶部时，曲线就越来越弯。所以，各级电阻的取值也越向上越小。1.2.3输出电路三角波、方波、正弦波信号输出电路主要由集成运放4IC1D和4IC1C构成。4IC1D是电压跟随器，起阻抗变换和隔离作用，能增强带负载能力。开关4SW1主要用于三角波、方波、正弦波波形的切换和选择，其中1、2为正弦波（Z），3为三角波（S），4为方波（F），电位器RP2，RP3分别是幅度调粗和幅度细调旋钮，可调节输出信号的大小。后接OCL功放可增大功率输出，输出电压能达到4以上，但OCL功放需要±12两组电源。1.3模块测试部分1、调试接线（1）检查±18V直流稳压电源，仪器校准。（2）关闭仪器电源”（4）打开仪器电源开关，接通电源。IC3IC42、测输出信号频率范围要求：输出信号频率范围为100Hz—10000Hz方法：用示波器测量输出端的频率步骤：示波器探头接至“三角波、方波、正弦波”信号发生器的输出端口。（2）“S14RP2Fmin-Fmax。经检测，频率的范围在51.8Hz-10.43KHz之间。图4-8最高频率测量3、测输出电压幅度4V（f=1kHz5%）方法：（1）用示波器测量输出端正弦波、三角波、方波的最大和最小幅值，并记录。步骤：（2）改变“三角波、方波、正弦波”信号发生器各电位器旋钮的位置。波形选择为正弦波，调RP2，RP3使输出正弦波，波形上下对称，波形符合正弦波形状（粗调）。调节RP4使输出正弦波信号有效值大于等于2V。（毫伏表读数）（3）用示波器测出频率为1kHz时最大不失真输出信号的正弦波、方波和三角波的最大和最小幅值。最大幅值/v最小幅值/v正弦波9.00-8.60方波9.20-8.80三角波6.80-8.604、4IC1B方法：用示波器测量信号输出端的波形，并将波形图画在表格中。步骤：（1）示波器的操作示波器选择：v/div：2v/div；T/div：20us/div选择探头CH1接至4IC1B⑦脚（2）检测被测电路（各电位器旋钮位置）波形分别选择正弦波、方波和三角波，电位器RP1使频率在最高位置，SW置“弹出”位置。观察示波器显示的波形图并绘制。5、测量4IC1A①脚的最低频率电压波形方法：用示波器测量4IC1A①脚的波形，并将波形图画在表格中。