模拟电子技术课程设计--函数发生器实验报告.doc

模拟电子技术课程设计 函数发生器实验报告 姓名： 班级： 学号： 2011年6月 函数发生器实验报告 一、函数发生器的总方案及原理框图 1、电路设计原理框图 2、电路设计方案设计 函数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，有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器件，也可以采用集成电路。为了进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术，本课题采用由放大器与晶体管差分放大器共同组成的方波——三角波——正弦波函数发生器的设计方法。 产生正弦波、方波、三角波的方案有多种，如首先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可以首先产生三角波——方波，再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波等等。本课题采用先产生方波——三角波，再将三角波变换成正弦波的电路设计方法。 本课题中函数发生器电路组成框图如下所示： 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有差分放大器来完成。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飘移，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。 二、设计的目的及任务 1、课程设计的目的 （1）、掌握电子系统的一般设计方法 （2）、掌握模拟IC器件的应用 （3）、培养综合应用所学知识来指导实践的能力 （4）、掌握常用元器件的识别和测试 （5）、熟悉常用仪表，了解电路测试的基本发放 2、课程设计的任务与要求 设计方波——三角波——正弦波函数信号发生器 3、课程设计的技术指标 （1）、设计、组装、调试函数发生器； （2）、输出波形：正弦波、方波、三角波； （3）、频率范围：在10-10000Hz范围内可调； （4）、输出电压：方波Up-p≦24v，三角波Up-p=8v，正弦波Up-p﹥1v。 三、 各部分电路设计 1、方波发生电路及工作原理 工作原理：此电路由反相输入的滞回比较器和RC电路组成。RC回路既作为延时环节，又作为反馈网络，通过RC充、放电实现输出状态的自动转换。设某一时刻输出电压Uo=+Uz，则同相输入端电位n随时间t的增长而逐渐增高，当t趋于无穷时，Un从+Ut跃变为-Un。随后，Uo又通过R3对电容C反向充电，如图中虚线箭头所示。Un随时间逐渐增长而减低，当t趋于无穷大时，Un趋于-Uz；但是，一旦Un=-Ut在减小，Uo就从-Uz跃变为+Uz，Up从-Ut跃变为+Ut，电容又开始正相充电。上述过程周而复始，电路产生了自激振荡。 2、方波---三角波转换电路的工作原理 1）基本电路 2）工作原理 若a点断开，运算放大器A1与R1、R2、R3、R4组成电压比较器，C1为加速电容，可加速才、比较器的翻转。运放的反相端接基准电压，即U-=0，同相输入端接输入电压Uia，R1称为平衡电阻。比较器的输出Uo1的高电平等于正电源电压+Vcc，低电平等于负电源电压-Vee(|+Vcc|=|-Vee|)，当比较器的U +=U-=0时，比较器翻转，输出Uo1从高电平跳到低电平-Vee，或者从低电平Vee跳到高电平Vcc。设Uo1=+Vcc,则 将上式整理，得比较器翻转的下门限单位Uia-为 若Uo1=-Vee,则比较器翻转的上门限电位Uia+为 比较器的门限宽度 由以上公式可得比较器的电压传输特性，如图3—71所示。 a点断开后，运放A2与R5、RP2、C2及R5组成反相积分器，其输入信号为方波Uo1，则积分器的输出Uo2为Uo2= Uo1=+Vcc时， Uo1=+VEE时， 可见积分器的输入为方波时，输出是一个上升速度与下降速度相等的三角波，其波形关系下图所示。 A点闭合，既比较器与积分器首尾相连，形成闭环电路，则自动产生方波—三角波。 三角波的幅度为 方波—三角波的频率f为 由以上两式可以得到以下结论： 电位器R6在调整方波—三角波的输出频率时，不会影响输出波形的幅度。若要求输出频率的范围较宽，可用C2改变频率的范围，PR2实现频率微调。 方波的输出幅度应等于电源电压+Vcc。三角波的输出幅度应不超过电源电压+Vcc. 电位器R3可实现幅度微调，但会应先方波—三角波的频率。 3）电路仿真 10HZ波形图 （标明修改的电阻电容参数，方波UＰ－Ｐ≤24V，三角波UＰ－Ｐ＝8V） 修改的电阻电容参数:R1=10Kohm R2=10Kohm R3=20Kohm R4=20Kohm R5=1Kohm R6=10kohm