函数信号发生器设计报告.doc

函数发生器设计与制作 电路功能 能同时输出方波、三角波和正弦波三种波形。 技术指标 信号发生器能产生方波、三角波和正弦波三种周期性波形输出信号频率范围在100Hz—10KHz可调，输出信号的峰峰值可调，方波的峰峰值约为8V ，三角波的峰峰值约为5V，正弦波的峰峰值约为6V。 电路原理框图 方波 方波 三角波电路 幅度 调节 电路 非线性拟合电路 正弦波电路 方波 三角波 恒压源电路1 恒压源电路2 元器件的介绍 集成运算放器LM324 每块运放集成电路内含有四个相同的运算放大器，它们电源共用，彼此独立工作，管脚排列如图一所示。 图一 发光二极管LED 本次设计所用的发光二极管有绿色和红色两种圆头发光二极管，如图2所示。发光二极管的管脚有长短，长的为正极，短的为负极。 图二 二极管 二极管具有单向导电性，如图3所示。如图中所示，二极管的一端是银色的，此端口为负极。 图三 PNP和NPN PNP和NPN分别有三个管脚，分别有基极b，集电极c和发射极e，他们的分布图如图四所示。 图四 电路的原理图和PCB图 在Protel中画出电路原理图，系统电路的SCH图如图五所示电路的PCB图如图六所示。 图五 图六 电路中元件参数的计算与取值，元器件清单 方波、三角波电路 图七 电路图如图七所示是产生方波和三角波的电路原理图。 如图所示，构成有源积分器，构成迟滞比较器。 中，根据“虚短虚开”得 当==0时，的值为门限电压 当单独作用时， = 当单独作用时， = = 0 此时为门限电压 = = 又 = = 4V = = 当达到时，三角波反转；当达到时，三角波再次反转 和分别代表三角波的峰-峰值 峰-峰值 = - = ,又称回差电压 又由原理图可知，方波的峰-峰值为 方波、三角波的对应的波形图如图八所示 图八 又在中， = = 0 = 为正时，三角波的斜率为： ， 为负时，三角波的斜率为： 又 = 又, , HZ 当时，最大频率HZ 若取,HZ = 又在实际电路中有误差等原因，应大于10K HZ 又因为当达到最小时，最小 所以 当时， , 又因为 实际设计的电路有误差等原因，所以世界设计的电路能输出地频率范围应比设计要求的频率范围大 所以 取的电位器 综上所述 , , , , , 为的电位器 非线性拟合电路 图九 图九中，的左端输入三角波，输出时近似正弦波，波形拟合过程如图十所示 图十 拟合正弦波的过程实际上是用分段直线近似正弦波曲线，电路中段直线近似正弦波曲线，电路中三只二极管、、用于拟合正弦波正半周期，、、用于拟合正弦波负半周期。用三只二极管可将0到T/4 一段正弦波用三段或四段折线近似。 当很小时，、、全截止， 逐渐增大，导通时、截止，, 继续增大，当、都导通，截止时，, 继续增大，当、、都导通时，且不再随的增大而增大 在0--T/4 的时间内，三角波和正弦波的表达式分别为 ， 又因为在时刻，三角波和正弦波有想通的斜率，则 若, 则 若正弦波的三个转折点为 , ， 则 ， ， , ， , ， 则 , 又 取 的电阻 取 的电阻 又在 时间内，只有导通 则 又 在 时间内，、导通，截至 综上所述 则有 又有 则可求出 取的电阻 的电阻 又由于电路具有对称性 所以 , , 由于二极管的非线性，正向压降约为0.5V 时便开始导通，完全导通时压降约为0.7V ，所以时间拟合得到的正弦波是一条连续渐光滑的曲线。 综上所述 ， ， ， ， ， ， 幅度调节电路，即三角波反相放大电路 图十一 如图十一所示即是幅度调节电路，取 的电阻 根据“虚短虚开” 则 电压增益 则可调节来改变输出的大小 给定 的电阻，又由方波、三角波电路中可知 由非线性拟合电路中可知 又因为 幅度调节电路的目的是增大 所以 取 的电阻， 的可变电阻。 稳压