北邮20函数信号发生器的设计.docVIP

. ... 北京邮电大学 实 验 报 告 课程名称：电子测量与电子电路基础 实验名称：函数信号发生器的设计 班级： 学号： 班内序号： 姓名： 一 课题名称：函数信号发生器的设计 二 摘要和关键词 摘要：本实验由两个电路组成，方波——三角波自激的单线比较器产生方波， 通过积分电路产生三角波，再经过差分电路实现三角波——正弦波变换。输出方 波幅度的大小有稳压管的稳压值决定，频率可用电位器调节，正弦波幅度和电路的对称性也分别由两个电位器调节，以实现良好的正弦波输出图形。 关键词：函数信号发生器、方波、三角波、正弦波 三 设计任务要求： 设计制作一个方波——三角波——正弦波信号发生器，供电电源为V。 1输出频率能在1KHZ~10KHZ范围内连续可调； 2 方波输出电压=12V(误差），上升、下降沿小于10μs； 3 三角波=8V((误差）； 4 正弦波≥1V，无明显失真。 三角波方波四 设计思路、总体结构框图 三角波 方波 正弦波 正弦波 三角波——正弦波变换电路 三角波——正弦波变换电路 方波振荡电路 方波——三角波变换电路 图1 根据任务要求可以拟出多种实验方案，本实验采用的是图1所示方式，采用运算放大器组成的积分电路，可得到比较理想的方波和三角波。三角波——正弦波变换电路的种类很多，有二极管桥式电路、二极管可变分压器电路和差分放大器等，本实验采用电流镜偏置的差分放大电路设计实现波形转换的方法。 三角波——正弦波转换电路 三角波——正弦波转换电路 方波——三角波产生电路 电源电路 电源电路 图2 五 分块电路和总体电路的设计（含电路图） 1方波——三角波产生电路 图3 方波-三角波基本产生电路 由于采用了运算放大器组成的积分电路，可得到比较理想的方波和三角波。该电路振荡频率和幅度便于调节，输出方波幅度的大小由稳压管的稳压值决定，即限制在±（UZ + UD）之间。 方波经积分得到三角波，幅度为Uo2m =±R1/Rf*(Uz + UD) 改变R1与Rf的比值可调节Uo2m的大小 方波和三角波的振荡频率相同，为f = 1/T =αRf/4R1R2C 式中α为电位器的滑动比（即滑动头对地电阻与电位器总电阻之比）。调节电位器可改变振荡频率。 电路元件的确定: (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合适的运放。 (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型号和限流电阻的大小。 (3)根据输出三角波的幅度要求，确定R1与Rf的大小 R1 = UO2M/(Uz + UD)Rf (4)根据所要求的振荡频率确定R ：C的值 R2C = αRf/4fR1 其原理如下图，由波形得： 图4 2 三角波——正弦波转换电路 图5 三角波——正弦波变换电路 如图为三角波-正弦波发生电路。其中Rp1调节三角波的幅度，Rp2调整电路的对称性，其并联电阻RE用来减小差分放大器的线性区。电容C1,C2,C3为隔直电容，C4为滤波电容，以滤除谐波分量，改善输出波形。这些器件使得输出波形更接近正弦波。 差动放大器具有很高的共模抑制比，被广泛地应用于集成电路中，常作为输入级或中间放大级；其特性使得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。 图6 三角波——正弦波变换过程 由上图可知： （1）差分放大器传输特性曲线越对称，线性区越窄越好； （2）三角波的幅度应正好使晶体管接近截止区。 3 总体电路 图7 总体电路图 六 所实现功能说明（已完成的基本功能和扩展功能，主要测试数据，必要的测试方法等） 1 已实现的功能 1输出频率能在1KHZ~10KHZ范围内连续可调； 2 方波输出电压=12V(误差），上升、下降沿小于10μs；