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北京邮电大学电子电路综合设计实验实验报告实验名称：函数信号发生器的设计与调测院系： 信息与通信工程学院 班级： 姓名： 学号： 班内序号：15 2014年4月30日【实验题目】函数信号发生器【背景知识】信号发生器又称信号源或振荡器，是用于产生特定参数的电测试信号的仪器。信号发生器按输出信号的波形可分为正弦信号、函数（波形）信号、脉冲信号和随机信号发生器等四大类。本实验所要求设计和制作的是能够产生多种波形，如三角波、矩形波（含方波）、正弦波的函数信号发生器。信号发生器在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。【实验目的】1.通过实验进一步掌握集成运放的使用方法。2.进一步提高工程设计和实践动手能力，加强系统概念。【实验要求】1、基本要求：设计制作一个方波－三角波－正弦波信号发生器，供电电源为±12V。1、输出频率能在１KHZ～10KHZ 范围内连续可调。2、方波输出电压VOPP＝12V（误差20%），上升、下降沿小于10μS；3、三角波Vopp＝8V （误差20%） ；4、正弦波Vopp≥1V，无明显失真。2、提高要求：1、将输出方波改为占空比可调的矩形波，占空比可挑范围为30%‐70%；2、三种波形的输出峰峰值VOPP 均可在1V-10V 范围内连续可调。摘要： 本实验旨在设计出一个产生频率，幅度可调的方波，三角波，正电路，其中方波占空比可调。方波-三角波发生电路由运放组成，由自激的电压比较器产生方波，积分电路产生三角波，差分电路可实现三角波-正弦波变换。该电路振荡频率和幅度，方波的占空比用电位器调节；而正弦波幅度和电路的对称性也分别由两个电位器调节，末级加入增益可控的放大器，以实现波形良好，幅值可调的正弦波输出。关键词：方波、三角波、正弦波、频率可调、幅度可调方案设计方案选择：函数信号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。根据用途不同，由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的器件，也可以采用集成电路。根据任务要求可以拟出多种实现方案，其中，图一、图二为最常见的两种：方案一的电路较为简洁，首先由文氏桥电路输出正弦波，接迟滞电压比较器产生方波，积分器产生三角波，整个电路使用三块集成运放及少量电阻电容即可。因此，首先选用方案一，但在实验中发现，正弦波频率的调整较为繁琐，在输出幅度较大时，波形较易出现失真。最终选择方案二来完成实验。电路由以下几个部分构成，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。二：实验原理、电路设计：1.方波—三角波产生电路设计由于采用了运放组成的积分电路，可得到比较理想的方波和三角波方波输出幅度由稳压管的稳压值决定，被限制在±（Uz+Ud）之间。基本要求中方波的峰峰值为12V，故选用稳压值为6V的稳压管。方波经积分得到三角波，幅度为Uo2=±R1/R2（Uz+Ud），由R1和Rf的比值及稳压管的稳压值决定，基本要求中三角波的峰峰值为8V，R1和Rf的比值为2:3，鉴于增大谐振的可能，选择R1为20k，Rf为30k。R3为平衡电阻，根据电子电路的课本可计算出大概值为12k。方波和三角波的震荡频率相同，为f=1/T=āRf/4R1R2C，式中ā为电位器Rw的滑动比（即滑动头对地电阻与电位器总电阻之比）。即调节RW可改变振荡频率。根据所需振荡频率的高低和对方波前后都读的要求，选择电压转换速率SR合适的运放。在产生方波的时候选用转换速率较快的运放LM318，产生三角波的时候选择运放UA741.根据计算可设定，C=0.01uf。R4为直流平衡电阻，其作用是减小后消除静态时可能在运放输出端产生的附加差模输入电压，，为5.1k。根据所需要输出方波的幅度选择合适的稳压管和限流电阻R0的大小。选择限流电阻大小为2k。为了使电位器的a的变化范围较大，信号的频率范围可达到要求，1-10k范围可调，电位器Rw选择为10k。为了后期调试方便，R1也采用电位器。为了能够连续的调节幅值而不影响电路其他部分，在方波，三角波输出端和地间连接滑动变阻器来达到调节幅度的要求。加了滑动变阻器以后，频率会有一定改变，根据公式f=1/T=āRf/4R1R2C，对原件参数进行调整，确定最终参数。 占空比可调电路由两个二极管和一个10???? 的电位器组成。为了改变输出方波的占空比，应改变电容?? 的充电和放电时间常数。该电路的振荡周期为??=??1+??2=4??1(????1′+????2) ????。因此，可以通过调节??2 来调占空比。2.三角波—正弦波产生电路设计差动放大器设计：差动放大器具有很高的共模抑制比，被广泛的应用于集成电路中，常作为输入级或中间级。A. 确定静态工作点电流??????、