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1、課題名稱：簡易信號發(fā)生器設計專業(yè)名稱：電氣工程及其自動化學生班級：電氣0802班學生姓名：于淞學生學號：0806390201-13-第一章設計的目的及任務1.1設計目的1.11掌握電子系統(tǒng)的一般設計方法1.12掌握模擬IC器件的應用1.13培養(yǎng)綜合應用所學知識來指導實踐的能力1.14掌握常用元器件的識別和測試1.15熟悉常用儀表，了解電路調試的基本方法1.2設計任務設計方波——三角波——正弦波函數(shù)信號發(fā)生器1.3課程設計的要求及技術指標1.31設計、組裝、調試函數(shù)發(fā)生器1.32輸出波形：正弦波、方波、三角波；1.33頻率范圍：在100Hz－1K
2、Hz，1KHz-10KHz范圍內可調；1.34輸出電壓：方波UＰ－Ｐ≤24V，三角波UＰ－Ｐ＝6V，正弦波UＰ－Ｐ=1V；方波tr小于1uS。第二章函數(shù)發(fā)生器的總方案及原理框圖2.1原理框圖圖2-12.2函數(shù)發(fā)生器的總方案-13-函數(shù)發(fā)生器一般是指能自動產生正弦波、三角波、方波及鋸齒波、階梯波等電壓波形的電路或儀器。根據(jù)用途不同，有產生三種或多種波形的函數(shù)發(fā)生器，使用的器件可以是分立器件，也可以采用集成電路。為進一步掌握電路的基本理論及實驗調試技術，本課題采用由集成運算放大器與晶體管差分放大器共同組成的方波—三角波—正弦波函數(shù)發(fā)生器的設計方法。
3、產生正弦波、方波、三角波的方案有多種，如首先產生正弦波，然后通過整形電路將正弦波變換成方波，再由積分電路將方波變成三角波；也可以首先產生三角波—方波，再將三角波變成正弦波或將方波變成正弦波等等。本課題采用先產生方波—三角波，再將三角波變換成正弦波的電路設計方法，本課題中函數(shù)發(fā)生器電路組成如下所示：由比較器和積分器組成方波—三角波產生電路，比較器輸出的方波經積分器得到三角波，三角波到正弦波的變換電路主要由差分放大器來完成。差分放大器具有工作點穩(wěn)定，輸入阻抗高，抗干擾能力較強等優(yōu)點。特別是作為直流放大器時，可以有效地抑制零點漂移，因此可將頻率很低的
4、三角波變換成正弦波。波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性曲線的非線性。第三章單元電路設計3.1方波發(fā)生電路的工作原理此電路由反相輸入的滯回比較器和RC電路組成。RC回路既作為延遲環(huán)節(jié)，又作為反饋網絡，通過RC充、放電實現(xiàn)輸出狀態(tài)的自動轉換。設某一時刻輸出電壓Uo=+Uz,則同相輸入端電位Up=+UT。Uo通過R3對電容C正向充電，如圖中實線箭頭所示。反相輸入端電位n隨時間t的增長而逐漸增高，當t趨于無窮時，Un趨于+Uz；但是，一旦Un=+Ut,再稍增大，Uo從+Uz躍變?yōu)?Uz,與此同時Up從+Ut躍變?yōu)?Ut。隨后，Uo又通過R3對電容C
5、反向充電，如圖中虛線箭頭所示。Un隨時間逐漸增長而減低，當t趨于無窮大時，Un趨于-Uz；但是，一旦Un=-Ut,再減小，Uo就從-Uz躍變?yōu)?Uz，Up從-Ut躍變?yōu)?Ut，電容又開始正相充電。上述過程周而復始，電路產生了自激振蕩。3.2方波---三角波轉換電路的工作原理-13-圖3-2圖3-2所示的電路能自動產生方波—三角波。電路工作原理若下：若a點斷開，運放A1與R1、R2及R3、RP3組織成比較器，R1成為平衡電阻，運放的反相端接基準電壓，及U_=0，同相端接輸入電壓Uia；比較器的輸出Uo1的高電平等于正電源電壓+Vcc，低電平等于負
6、電源電壓—VEE（
7、+Vcc
8、=
9、—VEE
10、）,當比較器的U+=U-=0時，比較器翻轉，輸出U01從高電平+Vcc跳到低電平—VEE，或從低電平—VEE跳到高電平+Vcc。設U01=+Vcc，則（3-2-1）式子中，RP1指的是電位器（以下同）。將上式整理，得比較器翻轉的下門限電位（3-2-2）若Uo1=—VEE，則比較器翻轉的上門線電位（3-2-3）比較器的門限寬度-13-(3-2-4)由式子（3-2-1）～(3-2-4)可以得到比較器的電壓傳輸特性，如圖所示。圖3-3a點斷開后，運放A2與R4、RP3、C2、及R5組成反相積分器，其輸入信號
11、為方波U01，則積分器的輸出(3-2-5)當U01=+Vcc時，(3-2-6)當U01=-Vcc時，(3-2-7)可見積分器輸入方波時，輸出是一個上升速率與下降速率相等的三角波，其波形如圖所示。-13-圖3-4方波—三角波波形當a點閉合，即比較器與積分器首尾相連，形成閉環(huán)電路，則自動產生方波-三角波。三角波的幅度為（3-2-8）方波—三角波的頻率（3-2-9）由式子（3-8）及（3-9）可以得出以下結論：1.電位器RP2在調整方波—三角波的輸出頻率時，一般不會影響輸出波形的幅度。若要求輸出頻率的范圍比較寬，則可用C2改變頻率的范圍，RP2實現(xiàn)頻
12、率微調。2．方波的輸出幅度約等于電源電壓+Vcc。三角波的輸出幅度不超過電源電壓+Vcc。電位器RP1可以實現(xiàn)幅度微調，但會影響方波—三角波的頻率。3
