发生器的设计.doc

工学08-I《电子技术课程设计》报告 函数发生器的设计 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 目录 1 设计任务要求 1 2 方案比较 1 3. 单元电路设计 2 4. 元件选择 6 5. 整体电路 7 6. 总结与体会 8 7. 参考文献 9  1 设计任务要求 1.设计一个函数发生器，可产生方波，三角波，正弦波信号。 2.频率与幅度可以调节。 3.方波占空比可以调节。 2 方案比较 2.1 第一种方案 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。差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强等优点。特别是作为直流放大器时，可以有效地抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性。能实现频率可调的指标要求，且能实现一定范围内的幅度调节。如图一所示： 图1 函数发生器电路组成框图 2.2 第二种方案 采用DDS作为信号发生核心器件的全数控函数信号发生器设计方案，选用了AD9850芯片，并通过单片机程序控制和处理AD9850的32位频率控制字，再经放大后加至以数字电位器为核心的数字衰减网络，从而实现了信号幅度、频率、类型以及输出等选项的全数字控制。 图3 方波产生电路 图4 电路的电压波形图 3.2方波-三角波转换 图5 三角波的产生电路 当741很大时，运放两输入端为虚地，忽略流入放大器的电流，令输入电压为Vi输出为Vo，流过电容C的电流为i1则有即输出电压与输入电压成积分关系。当 为固定值时 。 上式表明 输出电压按一定比例随时间作直线上升或下降。当为矩形波时，便成为三角波。 3.3三角波-正弦波转换的电路设计 分析表明，传输特性曲线的表达式为：Ic=I/[1+exp(-Uid/UT)] I是差分放大器的恒定电流； UT是温度的电压当量，当室温为25摄氏度时，UT≈26mV。 如果Uid为三角波，设表达式为 Uid(t)=[4*Um*(t-T/4)]/T(0=t=T/2) Uid(t)=[-4*Um*(t-3*T/4)]/T (T/2=t=T) 式中 Um是三角波的幅度；T是三角波的周期。 为使输出波形更接近正弦波，有三个条件： （1）传输特性曲线越对称，线性区越窄越好； （2）三角波的幅度Um应正好使晶体管接近饱和区或截止区； （3）图为实现三角波——正弦波变换的电路。其中R5调节三角波的幅度，R9调整电路的对称性，其并联电阻R10用来减小差分放大器的线性区。电容C5为隔直电容，C8为滤波电容，以滤除谐波分量，改善输出波形。隔直电容C5要取得较大，因为输出频率很低，取c5=500微法01微法。R9=100欧与R10=100欧姆相并联，以减小差分放大器的线性区。 图6 正弦波的产生电路 元件选择 本电路采用555定时器，555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极型（TTL）工艺制作的称为 555，用 互补金属氧化物（CMOS ）工艺制作的称为 7555，除单定时器外，还有对应的双定时器 556/7556。555 定时器的电源电压范围宽，可在 4.5V~16V 工作，7555 可在 3~18V 工作，输出驱动电流约为 200mA，因而其输出可与 TTL、CMOS 或者模拟电路电平兼容。它不仅用于信号的产生和变换，还常用于控制和检测电路中。555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。 555定时器引脚功能：1脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。2脚：低触发端TR。3脚：输出端Vo。4脚：是直接清零端。当此端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TR、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。5脚：VC为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF电容接地，以防引入干扰。6脚：高触发端TH。7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。8脚：外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5 ~ 16V，CMOS型时基电路VCC的范围为3 ~ 18V。一般用5V。 555定时器的内部电路由分压器、电压