北邮模电实验报告函数信号发生器的设计.docVIP

北京邮电大学 电子电路综合设计实验报告 课题名称：函数信号发生器的设计 学院： 班级： 姓名： 学号： 班内序号：  课题名称：函数信号发生器的设计 摘要：采用运算放大器组成的积分电路产生比较理想的方波-三角波，根据所需振荡频率和对方波前后沿陡度、方波和三角波幅度的要求，选择运放、稳压管、限流电阻和电容。三角波-正弦波转换电路利用差分放大器传输特性曲线的非线性实现，选取合适的滑动变阻器来调节三角波的幅度和电路的对称性，同时利用隔直电容、滤波电容来改善输出正弦波的波形。 关键词：方波 三角波 正弦波 一、设计任务要求 基本要求： 设计制作一个函数信号发生器电路，该电路能够输出频率可调的正弦波、三角波和方波信号。 (1) 输出频率能在1-10KHz范围内连续可调，无明显失真。 (2) 方波输出电压Uopp=12V（误差小于20%），上升、下降沿小于10us。 (3) 三角波Uopp=8V（误差小于20%）。 (4) 正弦波Uopp1V，无明显失真。 2. 提高要求： (1) 输出方波占空比可调范围30%-70%。 (2) 三种输出波形的峰峰值Uopp均可在1V-10V内连续可调。 二、设计思路和总体结构框图 总体结构框图： 设计思路： 由运放构成的比较器和反相积分器组成方波-三角波发生电路，三角波输入差分放大电路，利用其传输特性曲线的非线性实现三角波-正弦波的转换，从而电路可在三个输出端分别输出方波、三角波和正弦波，达到信号发生器实验的基本要求。将输出端与地之间接入大阻值电位器，电位器的抽头处作为新的输出端，实现输出信号幅度的连续调节。利用二极管的单向导通性，将方波-三角波中间的电阻改为两个反向二极管一端相连，另一端接入电位器，抽头处输出的结构，实现占空比连续可调，达到信号发生器实验的提高要求。 三、分块电路和总体电路的设计过程 方波-三角波产生电路 电路图： 设计过程： ①根据所需振荡频率的高低和对方波前后沿陡度的要求，选择电压转换速率SR合适的运算放大器。 方波要求上升、下降沿小于10us，峰峰值为12V。LM741转换速率为0.7V/us，上升下降沿为17us，大于要求值。而LM318转换速率为70V/us，上升下降沿为0.17us，满足要求。故产生方波的比较器用LM318，产生三角波的反相发生器用LM741。 ②根据所需输出方波幅度的要求，选择稳压值合适的稳压管VDW1、VDW2的型号和限流电阻R0的大小。 输出方波幅度要求为12V，所以选用稳压值为6V的稳压管。R0作用为限流，选择阻值2K。 ③根据输出三角波的幅度要求，确定R1与Rf的大小。 方波经积分得到三角波，幅度为U02m=(UZ+UD)，要求中三角波峰峰值为8V，UZ+UD=6V，所以R1和Rf的比值为2：3，故选取R1为20K，Rf为30K。R3为平衡电阻，阻值为R1和Rf并联的值，故R3取12K。 ④根据所要求的振荡频率确定R2和C的大小。 方波和三角波的振荡频率相同，为f==，式中R2为本试验中的R5，C为本实验中的C1。此处选择C1为6800pF，R5为4.7k。R4为平衡电阻，应与R5一致故为4.7k。 三角波-正弦波电路 电路图： 设计过程： 静态Ir=Ic4+Ib3+Ib4=Ic4+2Ib4= Ic4+2 Ic4/β≈Ic4= Ic3 Ic4= Ic3=(Ucc+Uee-Ube)/( R15+ R14) 设定静态工作点的要先确定Ic3，本实验中，取Ic3为1mA，故取 R15=20K，R14 =2K。两管输入对称，故R13 =R14 =2K。R8用来调整电路的对称性，不能取太大，选取总阻值为100Ω的电位器。并联电阻R12用来减小差分放大器传输特性曲线的线性区。电容C2 C3 C4为隔直电容，为达到良好的隔直流、通交流的目的，其容值应该取的相对较大R6调节三角波的幅度，可调范围应该比较大，故取R6=0kΩ。R与R为平衡电阻，取值为R= R16=3.3KΩ。流进T1，T2集电极电流为0.5mA，为满足其正弦波的幅度大于1V，取R= R11=5.6kΩ，使得电流流经的电压降不至于很大。 总体电路 电路图： 电路设计： 由于正弦波的产生以三角波为基础，故将前一级方波-三角波电路处三角波的输出接到第二级电路的输入即完成整体电路的连接。 四、所实现功能说明 基本功能 接入工作电压之后可以分别产生幅度和频率可调的方波、三角波、正弦波。 方波： 三角波： 正弦波： 扩展功能 调节占空比