【毕业设计】函数信号发生器(毕业设计) ㊣ 精品文档 值得下载

器。

项目可行性研究函数信号发生器根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，其电路中使用的器件可以是分离器件，也可以是集成器件，产生方波正弦波三角波的方案有多种，如先产生正弦波，根据周期性的非正弦波与正弦波所呈的种确定的函数关系，再通过整形电路将正弦波转化为方波，经过积分电路后将其变为三角波。

也可以先产生三角波方波，再将三角波或方波转化为正弦波。

随着电子技术的快速发展，新材料新器件层出不穷，开发新款式函数信号发生器，器件的可选择性大幅增加，例如就是种技术上很成熟的可以产生正弦波方波三角波的主芯片。

所以，可选择的方案多种多样，技术上是可行的。

第二章方案选择方案由文氏电桥产生正弦振荡，然后通过比较器得到方波，方波积分可得三角波。

这方案为开环电路，结构简单，产生的正弦波和方波的波形失真较小。

但是对于三角波的产生则有定的麻烦，因为题目要求有倍的频率覆盖系数，显然对于倍的频率变化会有积分时间的倍变化从而导致输出电压振幅的倍变化。

而这是电路所不希望的。

幅度稳定性难以达到要求。

而且通过仿真实验会发现积分器极易产生失调。

方案二利用芯片构成集成函数发生器。

集成函数发生器是种多用途的波形发生器，可以用来产生正弦波方波三角波和锯齿波，其振荡频率可通过外加的直流电压进行调节，所以是压控集成信号产生器。

由于外接电容的充放电电流由两个电流源控制，所以电容两端电压的变化与时间成线形关系，从而可以获得理想的三角波输出。

电路中含有正弦波变换器，故可以直接将三角波变成正弦波输出。

另外还可以将三角波通过触发器变成方波输出。

该方案的特点是十分明显的线性良好稳定性好频率易调，在几个数量级的频带范围内，可以方便地连续地改变频率，而且频率改变时，幅度恒定不变不存在如文氏电桥那样的过渡过程，接通电源后会立即产生稳定的波形三角波和方波在半周期内是时间的线性函数，易于变换其他波形。

综合上述分析，我们采用了第二种方案来产生信号。

第三章基本原理函数发生器的组成函数发生器般是指能自动产生正弦波方波三角波的电压波形的电路或者仪器。

电路形式可以采用由运放及分离元件构成也可以采用单片集成函数发生器。

根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，本课题介绍方波三角波正弦波函数发生器的方法。

函数信号发生器是是由基础的非正弦信号发生电路和正弦波形发生电路组合而成。

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。

方波发生器如图用运算放大器滞回比较器和积分电路组成的，输出电压经反馈到运放的反相输出端，因此积分电路起延迟和负反馈作用。

图参看图所示电路，设在接通电源的时刻，电容器两端电压，输出电压，则加到运放同相输出端的电压为。

式中，。

此时通过向充电，使运放反相输入电压由零逐渐上升。

在以前，保持不变。

在时刻，上升到略高于，由高电平跳到低电平，即变为。

时，，同时通过向充电，使运放反相输入端电压由零逐渐上升。

在以前，保持不变。

在时刻，下降到略低于，由低电平跳到高电平，即变为，又回到原始状态。

如此周而复始，循环不已，因此产生振荡，输出方波。

根据上边的分析，可以画出与的波形如下图所示图由波形可知，从时刻的下降到时刻的，再上升到时刻的，所需的时间就是个振荡周期在到这段时间，的变化规律是简单电路充放电规律，其常数为，初始值为时刻，终了值为∞，故在时，，代入上式后可求得同样可求得由于高低电平所占的时间相等，故是方波。

其振荡周期为若选取适当的值，使，则，于是振荡频率为三角波发生器根据积分电路输入和输出信号波形的关系可知，当积分电路的输入信号为方波时，输出信号就是三角波，由此可得，利用方波信号发生器和积分电路就可以组成三角波信号发生器。

三角波信号发生器的电路组成如图所示。

图中的运算放大器组成方波信号发生器，组成积分电路。

该电路的工作原理是方波信号发生器输出的方波。

图中等还可构成同相滞回比较器，和等组成反相积分电路。

信号输入积分电路，在积分电路的输出端得到三角波信号。

积分电路的输出端除了输出三角波信号外，并通过电阻将三角波信号反馈到滞回电压比较器的输入端，将三角波信号整形变换成方波信号输出。

该电路的工作波形图如图所示。

图根据上图可以看出在时，比较器输出电压为高电平，电容两端的电压为零，即略低于，，则积分电路输出电压。

此时电容被充电入电平，比较器的状态改变，带动触发器翻转来连续控制的。

当触发器的状态使恒流源处于关闭状态，电容电压达到比较器输入电压规定值的倍时，比较器状态改变，使触发器工作状态发生翻转，将模拟开关由点接到点。

由于恒流源的工作电流值为，是恒流源的倍，电容器处于放电状态，在单位时间内电容器端电压将线性下降，当电容电压下降到比较器的输入电压规定值的倍时，比较器状态改变，使触发器又翻转回到原来的状态，这样周期性的循环，完成振荡过程。

在以上基本电路中很容易获得种函数信号，假如电容器在充电过程和在放电过程的时间常数相等，而且在电容器充放电时，电容电压就是三角波函数，三角波信号由此获得。

由于触发器的工作状态变化时间也是由电容电压的充放电过程决定的，所以，触发器的状态翻转，就能产生方波函数信号，在芯片内部，这两种函数信号经缓冲器功率放大，并从管脚和管脚输出。

适当选择外部的电阻和和可以满足方波函数等信号在频率占空比调节的全部范围。

因此，对两个恒流源在和电流不对称的情况下，可以循环调节，从最小到最大，任意选择调整，所以，只要调节电容器充放电时间不相等，就可获得锯齿波等函数信号。

正弦函数信号由三角波函数信号经过非线性变换而获得。

利用二极管的非线性特性，可以将三角波信号的上升成下降斜率逐次逼近正弦波的斜率。

中的非线性网络是由级击穿点的非线性逼近网络构成。

般说来，逼近点越多得到的正弦波效果越好，失真度也越小，在本芯片中，失真度可以小于。

在实测中得到正弦信号的失真度可达左右。

其精度效果相当满意。

工作原理当给函数发生器接通电源时，电容的电压为，电压比较器Ⅰ和Ⅱ的输出电压均为低电平因而触发器的输出为低电平，为高电平使电子开关断开，电流源对电容充电，充电电流时间的增长而线性上升。

的上升使触发器的端从低电平跃变为高电平，但其输出不变，直到上升到时，电压比较器Ⅰ的输出电压跃变为高电平，才变为高电平同时变为低电平，导致电子开关闭合，电容开始放电，放电电流为，因放电电流是恒流，所以，电容上电压随时间的增长而线性下降。

起初，的下降虽然使触发器的端从高电平跃变为低电平，但其输出不变。

直到下降到，使电压比较器Ⅱ的输出电压跃变为低电平，才变为低电平同时为高电平，使得电子开关断开，电容又开始充电。

重复上述过程，周而复始，电路产生了自激振荡。

由于充电电流与放电电流数值相等，因而电容上电压为对称三角波形，为方波，经缓冲放大器输出。

三角波电压通过三角波变正弦波电路输出正弦波电压。

通过以上分析可知，改变电容充电放电电流即改变，的数值，或改变电容的数值，就改变了充放电时间，因此可改变其频率。

是性能优良的集成函数发生器。

可用单电源供电，也可双电源供电，他们的值为，我们取，频率的可调范围为，输出矩形波的占空比可调范围为。

正弦函数信号的失真度调节由于单片函数发生器所产生的正弦波是由三角波经非线性网络变换而获得。

该芯片的第脚和第脚就是为调节输出正弦波失真度而设置的。

图为个调节输出正弦波失真度的典型应用，其中第脚调节振荡电容充电时间过程中的非线性逼近点，第脚调节振荡电容在放电时间过程中的非线性逼近点，在实际应用中，两只的电位器应选择多圈精度电位器，反复调节，可以达到很好的效果。

图正弦波失真度调节电路的典型应用的典型应用电路见图。

图中，为定时电阻，均为可调式，阻值范围为。

调节能改变振荡频率以及矩形波的占空比。

为定时电容，也影响振荡频率。

用来调整正弦波的失真。

由于第脚为集电极开路输出，必须外接集电极负载电阻。

特别，当时即此时输出为对称的方波三角波和正弦波。

式子化简成如果在把第两脚短接，经过只公用的定时电阻接，振荡频率的计算公式图注意事项用单电源供电时，三角波和正弦波的平均值等于，而方波幅度为。

用双电源供电时，所有输出波形相对于地电平均是正负相称的。

方波输出的电压幅度不受的限制，也可以把负载电阻改接其它电源电压上，但不得超过。

为减小正弦波的失真，可将图中的换成可调电阻。

还可以采用图所示电路，该电路适合对振荡器作小范围调整是调节电阻，并使正弦波的失真度减小到以下，为失真度调节电阻。

致谢本课题在选题及研究过程是在周永金老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。

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他们细心指导我的学习与研究，从课题的选择到项目的最终完成，老师们都始终给予我细心的指导和不懈的支持。

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在此，我还要感谢在起愉快的度过年生活的各位同学，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服个个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。

在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长同学朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意，最后我还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母，谢谢你们，心得体会通过这次课程设计，加强了我们动手思考和解决问在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里想老着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多。

我觉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。

题的能力。

平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完设计，那些问题就迎刃而解了。

而且还可以记住很多东西。

比如些芯片的功能，平时看课本，这次看了，下次就忘了，通过动手实践让我们对各个元件印象深刻。

认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯标准。

所以这次的设计对我们的作用是非常大的。

通过这次设计，在理论学习中，很少有机会能有实践的机会，但我们可以，而且设计也是个团队的任务，起的工作可以让我们有说有笑，相互帮助，配合默契，多少人间欢乐在这里洒下，同时我认为我们的工作是个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。

实习中只有个人知道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则个人的，就有可能导致整个工作失败。

团结协作是我们实习成功的项非常重要的保证。

而这次实习也正好锻炼我们这点，这也是非常宝贵的