函数信号发生器设计.docVIP

PAGE PAGE 9 课 程 设 计 课 程 课 程 低频与数字电路课程设计 题 目 函数信号发生器设计 院 系 电子科学学院 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 2008年 7 大庆石油学院课程设计任务书 课程 低频与数字电路课程设计 题目 函数信号发生器设计 主要内容、基本要求、主要参考资料等 主要内容： 设计能产生方波、三角波及正弦波等多种波形信号的信号发生器。 基本要求： 1.在给定的±12V直流电源电压条件下，使用运算放大器设计一个函数信号发生器。 2.信号频率：1kHz～10kHz。 3.方波：Vp-p≤24V，上升和下降时间：≤10ms； 三角波：Vp-p≤6V，三角波失真度：≤2%； 正弦波： Vp-p1V，正弦波失真度：≤5%。 主要参考资料： [1] 童诗白 华成英.模拟电子技术基础 北京：高等教育出版社，2001. [2] 彭介华 电子技术课程设计指导 北京：高等教育出版社，1997. [3] 孙梅生 电子技术基础课程设计 北京：高等教育出版社，1998. [4] 高吉祥 电子技术基础试验与课程设计 北京:电子工业出版社,2005. [5] 梁恩主 梁恩维 著《Protel 99SE电路设计于仿真应用》清华大学出版社2000 完成期限 2008.7.19 指导教师 专业负责人 2008年 7月 一、任务技术指标 1：在给定的±12V直流电源电压条件下，使用运算放大器设计一个函数信号发生器。 2：信号频率：1kHz-10kHz。 3：方波：Vp-p≤24V，上升和下降时间：≤10ms； 三角波：Vp-p≤6V，三角波失真度：≤2%； 正弦波： Vp-p1V，正弦波失真度：≤5%； 二、总体设计思想 1.基本原理 函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。电路形式可以采用由运放及分立元件构成；也可以采用单片机集成函数发生器。根据用途的不同，有产生三种或多种波形的函数发生器。 本实验采用由运算放大器电路及分立元件构成的函数发生器。由下图可知本系统是由积分器和比较器同时产生三角波和方波。其中比较器起电子开关的作用，将恒定的正、负极性的电位交替地反馈积分器去积分而得到三角波。该电路的优点是十分明显的：它的频率易调，在几个数量级的频带范围内，可以方便地连续地改变频率，而且频率改变时，幅度恒定不变；不存在如文氏电桥那样的过渡过程，接通电源后会立即产生稳定的波形；三角波和方波在半周期内是时间的线性函数，易于变换其他波形。 2.系统框图 比较器 比较器 积分器 差分放大器 三、具体设计 1．滞回比较器： 如图所示，为反相输入滞回比较器，用来产生方波，另一部分为积分运算电路用来产生三角波，由于多个集成运放组成的应用电路，一般应首先分析没个集成运放所组成电路输出和输入的函数关系，然后分析个电路间的互相联系，在此基础上得出电路的功能。 输入电压+UT=+R2/(R2+R1)*Uz,-UT=-R2/(R2+R1)*Uz,由于震荡周期为T=2*R3CLn(1+2R1/R2),考虑到若改变R2或者R1的值Ln函数的“波形”远远不如通过改变R3变的明显。所以把R3变为可变电阻（这样回损失精度），又因为要使个种波形幅值连续可调，所以把R1也变为可变电阻，这样前者与后者并不矛盾，因为我们可以让R3动R2不动，或者R3不动R2动。以达到最佳的效果。 2．积分运算电路 输出电压的表达式为Uo=+uo(t0) 其中uo(t0)为初态输入电压，设初态是uo1正好从-Uz跃变为+Uz，则可改写为Uo=同样积分电路反向也是这样分析。由上面分析得，uo为三角波，幅值为UT，uo1为方波，幅值为Uz 3．用差分放大电路实现三角波-正弦波变换电路 波形变换的原理是利用差分对管的饱和与截至特性和差分放大器传输特性曲线得非线性进行变换。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，可以有效的抑制零点漂移。因此可将频率很低得三角波变换成正弦波。 如下为三角波-正弦波变换电路： 在实现三角波-正弦波的变换的时候，为了使输出波形更接近正弦波可见传输特性