函数信号发生器试卷.doc

目录 一、设计要求................................2 二、设计的作用、目的........................2 三、设计的具体实现..........................2 系统概述..................................2 1.2设计方案及可行性................................2 1.3各功能块的划分与组成............................3 1.4总体工作过程....................................3 单元电路设计、仿真与分析..................4 2.1各组成电路部分的工作原理........................4 2.2各部分电路的仿真................................9 2.3有关参数的计算............................13 四、心得体会及建议.........................13 附录...................................15 六、参考文献...............................15 函数信号发生器设计报告 设计要求 在给定的v直流电源电压条件下，用集成运放设计一个函数信号发生器。函数信号发生器能够输出正弦波，方波和三角波，幅值和频率可调。信号频率1HZ~1KHZ。 合理的设计硬件电路，说明工作原理及设计过程，画出相关的电路原理图（运用Multisim电路仿真软件）； 选择常用的电器元件（说明电器元件选择的过程和依据）； 对电路进行局部或整体仿真； 按照规范要求，按时提交课程设计报告（打印或手写）， 设计的作用、目的 掌握函数信号发生器工作原理。 熟悉集成运放的使用方法。 熟悉Multisim软件的使用。 设计的具体实现 1.系统概述 1.1系统设计思路 函数信号发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。产生方波、正弦波、三角波的方案也有多种，如先产生方波，再根据积分器转换为三角波，最后通过差分放大电路转换为正弦波。或先产生正弦波，然后将正弦波转为方波，再由方波转换为三角波，最后由三角波转换为正弦波。 1.2设计方案及可行性 方案一：本方案的电路图由RC文氏电桥振荡器，滞回比较器，积分器三部分组成。 图1-1原理框图 方案二：采用单片机编程的方法来实现（如89C51单片机和D/A转换器，再滤波放大），通过编程的方法控制波形的频率和幅度，而且在硬件电路不变的情况下，通过改变程序来实现频率变换。 方案三：是利用ICL8038芯片构成8038集成函数发生器，其振荡频率可通过外加直流电压进行调节。 方案四：本方案的电路图由迟滞比较器，积分器，差分放大器三部分组成。 图1-2原理框图 本次设计选择方案四。 1.3各功能块的划分与组成 运用集成放大器、电容、电阻等基本元件实现正弦波—方波—三角波的波形的产生，本课程设计采用先用滞回比较电路—积分电路—RC振荡电路来实现函数信号发生器的设计。 1.4工作原理 先由反相输入的滞回比较器和RC电路组成方波发生电路，然后方波经积分器得到三角波，由差分放大器来完成三角波到正弦波的变换电路。差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强等优点。特别是作为直流放大器时，可以有效地抑制零点漂移，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曲线的非线性。 下面我们将分别对各个波形的发生进行分析，从而达到在合成电路时使电路更加合理，如下图。 图1-3原理框图 单元电路设计、仿真与分析 2.1各组成部分电路的工作原理 方波发生电路的工作原理 此电路由反相输入的滞回比较器和RC电路组成。RC回路既作为延迟环节，又作为反馈网络，通过RC充、放电实现输出状态的自动转换。设某一时刻输出电压=+ ,则同相输入端电位 =+ 。通过R3对电容C正向充电，如图中实线箭头所示。反相输入端电位n随时间t的增长而逐渐增高，当t趋于无穷时，趋于+ ；但是，一旦 =+ ,再稍增大，从+ 跃变为- ,与此同时从 跃变为- 。随后，又通过R3对电容C反向充电，如图中虚线箭头所示。随时间逐渐增长而减低，当t趋于无穷大时，趋于- ；但是，一旦 =- ,再减小，就从- 跃变为+ ，从- 跃变为+ ，电容又开始正相充电。上述过程周而复始，电路产生了自激振荡。 图2-1方波电路图 方波—