函数信号发生器-1.doc

实训题目：函数信号发生器 1.整机设计 1.1 设计要求 1.1.1 设计任务：设计由集成运算放大器于晶体管放大器组成的 方波——三角波——正弦波函数发生器以及输出为 +12V与 -12V的电源给所设计的 函数信号发生器提供电压。 1.1.2 性能指标要求 1：输出波形 正弦波 、方波可调幅度、三角波幅度。 2：频率范围 频率范围1HZ~10HZ,100HZ~1KHZ,1KHZ~10KHZ，10KHZ~1MHZ其中1HZ~10HZ，10KHZ~1MHZ为扩展。 3：输出电压 方波的输出电压为10V, 三角波峰峰值为3V.正弦波峰峰值1v. 4:波形特性 表征正弦波特性的 参数是 非线性失真r~,一般要求r~3%：表征三角波特性的参数是非线性系数是 r2,一般要求r22%；表征方波的参数是 上升时间一般要求小于100ns（1KHZ,最大输出时）。 1.2 整机实现的基本原理及框图 1.2.1 基本原理 函数发生器能自动产生正弦波、三角波、方波等电压波形。其电路中使用的 器件可以是 分立器件（如低频信号发生器S101全部采用晶体管），也可以是集成电路（如单片集成电路ICL8038）。我们这次实训是由集成运算放大器与晶体管差分放大器组成的方波——三角波——正弦波函数发生器的设计。 1.方波发生电路 方波发生电路是由滞回比较器组成的，R1叫平衡电阻，运放U10A与其他电阻及两个5V稳压管构成。功能是产生方波并使其方波的峰峰值为10V。 方波发生电路图 2.方波——三角波产生电路 0751100307.sch图电容C5前面所示的电路能自动产生方波____三角波。电路工作原理如下：如R2断开，运算放大器U10A与R1、R2及R3、RP1组成电压比较器，R1叫为平衡电阻，C1叫为加速电容，可加速比较器的 翻转；运放的 反向端接基准电压。如R2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V=(R2*Vcc)/(R3+RP1).方波——三角波的频率f=(R3+RP1)/4R2(R4+RP2)C2.由此可得以下结论： 《1电位器RP2在调整方波——三角波的输出频率时，一般不会影响输出波形的幅度，若要求输出频率范围比较宽，则可以用C2改变C2频率范围，RP2实现频率微调。 《2方波的输出幅度约等于电压+VCC。三角波的输出幅度不超过电源电压+VCC。电位器RP1可实幅度微调，但会影响方波——三角波的频率。 方波——三角波产生电路图 3 ：三角波——正弦变换电路 我这次选用差分放大器作为三角波——正弦波的变换电路。波形变换的原理是：利用差分对管的饱和与截止特性进行变换。 为使输出波形更接近正弦波，要求： 《1传输特性曲线尽可能对称，线性区尽可能窄： 《2三角波的幅度Vm应接近晶体管的截止电压值。 三角波——正弦波的变换电路为0751100307.sch图后面所示。其中RP5调节三角波幅度，RP6调整电路的对称性，并联电阻Re2来减小差分放大器的线性区。C5、C6、C8为隔直电容，C7为滤波电容，以滤除谐波分量，改善输出波形。 三角波——正弦变换电路图 4: -12v,+12v直流稳压电源电路 其电路图如0751100307.sch下面所示。直流稳压电源一般由源变压器、整流滤波电路及稳压电路所 组成。 -12v,+12v直流稳压电源电路图 《1电源变压器 电源变压器的作用是将电网220V的交流电压V1变换成整流滤波电路 需要的交流电压V2. 2整流滤波电路 整流滤波电路由整流二极管D4、D5、D6、D组成单相桥式整流电路，将交流电压V2变成脉动的直流电压，再经过滤波电容C9、C10、C11、C12滤除纹波，输出直流电压。 整流滤波电路图 《3稳压电路 稳压电路的作用主要是清除电网波动及负载变化的影响，保持输出电压的稳定。稳压电路由用晶体管实现的，也有用集成的稳压电路芯片。我们这次实训采用稳压芯片7812，7912实现的电路 。 稳压电路图 《4检验是否正确电路 检验是否正确电路由电阻和发光二极管组成，若正确则接电源后发光二极管灯亮。 检验是否正确电路图 1.2.2 总体框图 方波 三角波 正弦波 函数发生器组成框图 Ui U1 U2 U3 +12V -12V+12V电压源组成框图 2．各功能电路实现原理及电路设计 2：1．1函数发生器电路 a :运放U10A和其旁边的电阻组成电压比较器，为了使方波输出电压峰峰值为10V我们把比较器改成滞回比较器，在电压比较器的输出端加上一个为 700O的电阻和+5V和