函数信号发生器设计 高频电子线路论文.doc

高频电子线路课程设计 题 目 函数信号发生器设计 学院名称 电气工程学院 指导老师 陈和 班 级 通 信 092 班_ 学 号 20094400218_ 姓 名 肖 立 传 _ 目录 2 函数信号发生器原理图设计-------------2 整体电路原理 -------------------------------2 方波-三角波电路 --------------------------2 三角波-正弦波的变换 ----------------------4 3 元件清单 ---------------------------------8 小结与体会 --------------------------------9 参考文献 ----------------------------------10 2 函数信号发生器原理图设计 2.1 整体电路原理 函数信号发生器是一种能能够产生多种波形,如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途图2-1 函数信号发生器框图 2.2 方波-三角波电路 图2-2所示为产生方波-三角波电路。工作原理如下：若a点短开，运算放大器A1与R1、R2及R3、RP1组成电压比较器，C1为加速电容，可加速比较器的翻转。 图2-2 方波-三角波产生电路 由图2-2分析可知比较器有两个门限电压： 运放A2与R4、RP2、C2及R5组成反相积分器，其输入信号为方波Uo1时，则输出积分器的电压为： 当Uo1=+VCC时： 当Uo1=-VEE时： 可见积分器输入方波时，输出是一个上升速率与下降速率相等的三角波，其波形如图2-3所示。 图2-3 方波-三角波波形 A点闭合，即比较器与积分器首尾相连，形成闭环电路，则自动产生方波-三角波。三角波的幅度为： 方波-三角波的频率为： 由上分析可知： ①电位器RP2在调整方波-三角波的输出频率时，不会影响输出波形的幅度。 ②方波的输出幅度应等于电源电压。三角波的输出幅度应不超过电源电压。电位器RP1可实现幅度上午微调，但会影响波形的频率。 2.3 三角波-正弦波的变换 三角波→正弦波的变换主要有差分放大器来完成。差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高、抗干扰能力强等优点。特别是做直流放大器时，可以有效的抑制零点漂移，因此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的非线性。其非线性及变换原理如图2-4所示。 图2-4 三角波→正弦波的变换原理 1：传输特性曲线越对称，线性区越窄越好； 2：三角波的幅度Um应正好使晶体管接近饱和区或截止区。 图2-5为三角波→正弦波的变换的电路。其中RP1调节三极管的幅度，RP2调整电路的对称性，其并联电阻RE2用来减少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，以减少滤波分量，改善输出波形。 图2-5 三角波→正弦波变换电路 整个设计电路采用如图所示。其中运算放大器A1、A2用一只双运放μA747，差分放大器采用单入、单出方式，四只晶体管用集成电路差分对管BG319或双三极管S3DG6等。取电源电压为±12V。 2）计算元件参数 比较器A1与积分器A2的元件参数计算如下： 由于 因此 取R3=10kΩ,则R3+RP1=30 kΩ，取R3=20kΩ, RP1为47 kΩ的电位器。取平衡电阻R1=R2//（R3+RP1）≈10 kΩ。 因为 当1Hz≤f≤10Hz时，取C2=10μF，则R4+RP2=（75~7.5）kΩ，取5.1 kΩ，RP2为100 kΩ电位器。当 19Hz≤f≤100Hz，取C2=1μF以实现频率波段的转换，R4、RP2的值不变。取平衡电阻R5=10 kΩ。 三角波→正弦波变换电路的参数选择原则是：隔直电容C3、C4、C5要取得大，因为输出频率较低，取C3=C4=C5=470μF，滤波电容C6一般为几十皮法至0.1μF。RE2=100Ω与RP4=100Ω，相并联，以减少差分放大器的线性区。差分放大器的静态工作点可通过观测传输特性曲线，调整RP4及电阻R*确定。 方波-三角波的电路原理图: PCB 绘制图: 正弦波的电路原理图和PCB图: 5 元件清单 元件清单图 Description Designator Footprint LibRef Quantity Voltage Source 12Vneg 　 VSRC 1 Voltage Source 12Vpos 　 VSRC 1 Capacitor C1 RAD-0.3 Cap 1 Capacitor C2 RAD-0.