模电课设函数发生器.pdfVIP

模拟电子技术基础课程设计

题目名称：函数发生器

班级自动113

姓名路昌

学号1104010317

同组者刘蔚禛

计算机与信息工程学院

一：设计要求

1．能输出频率f=100Hz~1000Hz，1kHz~10kHz两档，并连续可调的正弦波，三角

波和矩形波。

正弦波：峰峰值为2V

三角波：峰峰值为6V

方波：峰峰值为12V

2．能输出频率f=50Hz~4kHz并连续可调的锯齿波和矩形波。

锯齿波峰峰值为4V，负斜率连续可调

矩形波峰峰值为12V，占空比为50%~90%可调。

设计提示：先产生方波三角波，再将三角波变换成正弦波。在方波三角波的基础上，

进行锯齿波，矩形波的设计。

二：实验原理

函数发生器是能产生多种波形的信号发生器。如产生正弦波、三角波、方波、锯齿

波、阶梯波和调频、调幅等调制波形。一般至少要求产生三角波、方波和正弦波。产生

各种信号波形的方法很多，其电路主要由振荡器、波形变换器和输出电路三个部分组成。

振荡电路主要产生具有一定频率要求的信号。它决定了函数发生器的输出信号的频率调

节范围、调节方式和频率的稳定度；在要求不高的场合，电路往往以需要产生的波形中

的一种信号作为振荡信号。常用的振荡器有脉冲振荡器和正弦波振荡器。该部分主要考

虑信号频率调节范围和频率的稳定度。波形变换器功能是对振荡源产生的信号进行变换

和处理，形成各种所需的信号波形。重点考虑波形的失真问题，通过采取各种措施尽可

能使波形失真减少。输出电路是对各路波形信号进行幅度均衡和切换，并完成信号幅度

的调节、功能；重点考虑输出端的特性，如输出波形的最大幅值、输出功率和输出阻抗

等。

为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术，本课题采用由集成运算放大器与

低通滤波器共同组成的方波—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：

2.1方案原理框图

原理框图：

三角波正弦波

方波

电压比较器积分电路低通滤波器

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可由差分放大电路和低通滤波电路来完成。本次

课设要设计的是简单二阶低通电路，而低通滤波电路的基本电路特点是，只允许低于截

止频率的信号通过。

2.2方波发生电路工作原理

此电路由反相输入的滞回比较器和RC电路组成。RC回路即作为迟滞环节，又作

为反馈网络，通过RC冲、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Up=+Ut,Uo通过R3对电容C正向充电，如图中箭头所示。反相输入

端电位n随时间的增长而逐渐增高，当t趋于无穷时，Un趋于+Uz；但是Un=+Ut，再

稍增大，Uo从+Uz跃变为-Uz，与此同时Up从+Ut跃变为-UT。随后，Uo又通过R3对

电容反相充电，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，

U趋于-Uz；但是，一旦Un=-Uz再减小，U就从-Uz跃变为+Uz，U从-Ut跃变为+Ut，

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