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辽宁工程技术大学电子技术课程设计

一.方案设计与分析

三种波形都是比较简单且常见的波形，产生的方法有很多种，可以先产生方波，

然后得到三角波和正弦波，也可以先得到正弦波，然后翻过来再输出另外两种波形;

可以用集成芯片，同时也可以用运用各种元器件来实现振荡电路。

（1）采用8038单片压控函数发生器，

（2）采用传统的直接频率合成器。

（3）采用锁相环式频率合成器。

（4）采用分立元件设计出能够产生3种常用实验波形的信号发生器

比较以上几种方案：

（1）8038可同时产生正弦波、方波和三角波。改变8038的调制电压，可以实现数控调节，

其振荡范围为0.001Hz～300K

（2）这种方法能实现快速频率变换，具有低相位噪声以及所有方法中最高的工作频率。

但由于采用大量的倍频、分频、混频和滤波环节，导致直接频率合成器的结构复杂、体积

庞大、成本高，而且容易产生过多的杂散分量，难以达到较高的频谱纯度。

（3）利用锁相环，将压控振荡器（VCO）的输出频率锁定在所需要频率上。这种频率合成

器具有很好的窄带跟踪特性，可以很好地选择所需要频率信号，抑制杂散分量，并且避免

了量的滤波器，有利于集成化和小型化。但由于锁相环本身是一个惰性环节，锁定时间较

长，故频率转换时间较长。而且，由模拟方法合成的正弦波的参数，如幅度、频率相信

都很难控制。

（4）采用由集成运算放大器与场效应管共同组成的方波—三角波—正弦波函数发生器的

设计方法，先通过比较器产生方波，再通过积分器产生三角波，最后通过场效应管正弦波

转换电路形成正弦波确定各元件的参数，通过调整和模拟输出，该电路可产生频率低于

1-10Hz的3种信号输出，具有原理简单、结构清晰、费用低廉的优点。该电路已经用于实

际电路的实验操作。

因此，选择第四种方案。

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路宽：信号发生器的设计

二．系统的工作原理

采用由集成运算放大器与场效应管共同组成的方波—三角波—正弦波函数发生器的

设计方法，先通过比较器产生方波，再通过积分器产生三角波，三角波在经过差分放大

电路的非线性转换为正弦波，波形转换原理图如下：

系统组成框图

比较器积分器差分放大器

图2-1

1、方波—三角波—正弦波信号发生器电路有运算放大器及分立元件构成，其结构如

图2-1所示。他利用比较器产生方波输出，方波通过积分产生三角波输出，三角波通过差

分放大电路产生正弦波输出。

2、利用差分放大电路实现三角波—正弦波的变换

波形变换原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性，波形变换过程如图2-2所示

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图2-2

由图2-2可以看出，传输特性曲线越对称，线性区域越窄越好；三角波的幅度Uim应

正好使晶体接近饱和区域或者截至区域。

三函数信号发生器各组成部分的工作原理

．

3.1方波产生

3.1.1.方波产生电路图及元件参数的确定（如图3-1）

图3-1方波发生电路

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路宽：信号发生器的设计

从一般原理分析可知，可以在滞回比较器电路的基础上，靠正反馈和RC充放电

回路所组成矩形波发生电路。由于只会比较器的输出只有两种可能状态：高电平和低

电平。两种不同的输出电平使RC电路进行充电和放电，于是电容上的电压将升高或

降低，而电容的电压有作为滞回比较器的输入电压，控制其输出端状态发生跳变，从

而使RC电