【毕业设计】函数信号发生器设计 ㊣ 精品文档 值得下载

与调试设计与调试中使用的主要仪器和设备设计的装调方波三角波发生器的装调三角波正弦波变换电路的装调自制电源的装调故障分析方波三角波发生器故障三角波正弦波发生器故障电源部分故障结论致谢参考文献绪论信号发生器又称信号源或振荡器，各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。

信号发生器按其信号波形可分为四大类正弦信号发生器函数波形信号发生器脉冲信号发生器随机信号发生器。

其中能够产生多种波形，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。

在实验以及些科学研究中，锯齿波和正弦波矩形波三角波是常用的基本测试信号。

如在示波器电视机等仪器中，为了使电子按照定规律运动，以利用荧光屏显示图像，常用到锯齿波产生器作为时基电路。

同样三角波，方波，正弦波也有着不可忽视的作用，如在示波器中常用方波做标准信号来检查它的好坏，在实验中常用正弦波作为信号源，测量放大器的放大倍数，观察波形的失真情况等等。

而函数信号发生器能自动产生以上波形，可见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。

除此之外，函数信号发生器在其他领域也有重要作用。

例如在通信广播电视系统中，都需要射频高频发射，这里的射频波就是载波，把音频低频视频信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频的振荡器。

在工业农业生物医学等领域内，如高频感应加热熔炼淬火超声诊断核磁共振成像等，都需要功率或大或小频率或高或低的振荡器等等。

因此对函数发生器的研究有着十分重要的意义，它是我们在学习，科学研究等方面不可缺少的工具。

本课题的任务是设计个函数信号发生器，使其能够自动产生方波三角波以及正弦波。

其频率范围要求是，。

在它的多种设计方案中，本文选用集成运算放大器与晶体管差分放大器来实现方函数信号发生器的设计。

此设计方案的基本思想是比较器与积分电路和反馈网络含有电容元器件组成振荡器，其中比较器产生的方波通过积分电路变换成了三角波，电容的充放电时间决定了三角波的频率。

最后利用差分放大器传输特性曲线的非线性特点将三角波转换成正弦波。

此方案的优点是它是种最基本的设计方案，它能综合运用我们所学的知识进行设计，电路简单，价格低廉，工作原理直观明了，且通过安装调试后，能基本实现课题的要求。

函数信号发生器相关知识与基本原理在函数信号发生器设计中，会应用到许多模电数电方面的知识。

如会应用到电压比较器，积分器，差分放大器等等。

其中电压比较器在函数发生器中的功能主要是组成波形发生器，可组成方波发生器产生方波，也可以和积分器共同组成三角波发生器在函数信号发生器中积分器的主要作用是用来构成三角波产生电路而具有恒流源的差分放大器在函数信号发生器中的作用是用来三角波正弦波的变换。

电压比较器电压比较器的基本功能是比较两个电压的大小，通过输出电压的高低电平来表示两个输入电压的大小关系，而电压比较器在函数发生器中的功能主要是组成波形发生器。

它的基本原理是将信号电压与参考电压进行比较，当时，电压比较器正向饱和当时，电压比较器负向饱和当时，状态不定。

即在信号电压和参考电压的幅值相等处，输出状态才发生跳变。

通常电压比较器可分为简单电压比较器窗口比较器和滞回比较器等等。

简单电压比较器简单电压比较器通常只含有个运放，且在多数情况下，运放开环工作。

它只有个门限电压，所以也称单限比较器。

加在运放的同相输入端，为外加参考电压。

般简单电压比较器及其电压传输特性如图所示图般简单电压比较器及其电压传输特性当时，运放输出高电平，稳压管反向稳压工作，输出端电位嵌位在稳压管的稳定电压，即当时，运放输出低电平，稳压管正向导通，输出电压等于稳压管的正向导通电压，即滞回比较器在单限比较器中，输入电压在阈值电压附近的任何微小变化，都将引起输出电压的跃变，不管这种微小变化是来源输入信号还是外部干扰。

因此，虽然单限比较器很灵敏，但是抗干扰能力差。

滞回比较器具有滞回特性，即具有惯性，因而也就具有定的抗干扰能力。

滞回比较器电路中引入了正反馈。

滞回比较器及其电压传输特性如图所示电路电压传输特性图滞回比较器及其电压传输特性电路从输出端引个电阻分压支路到同相输入端，若改变状态，同相端的电位也随着改变。

当为正则当后，即由正变负，此时同相输入端电位变为，。

故只有当下降到以下，才能使再度回升到，于是出现图所示的滞回特性。

与的差别称为回差，改变的数值可以改变回差的大小。

窗口比较器单限比较器和滞回比较器在输入电压单方根据系列中的不同，其输出稳压值不同，如可提供的输出电压，可提供输出电压。

与系列不同的是，它的脚为接地端，脚为输出端，脚为输入端。

安装与调试设计与调试中使用的主要仪器和设备使用的主要仪器和设备有型示波器用于检测此设计输出波形，并对它们的峰峰值进行检测。

型万用表电路调试阶段，测试各元器件的工作状态参数在产品制作后期，用来测试整个电路的静态工作点。

自制数字频率计用于测试各输出波形的频率。

型直流稳压电源在未知自制电源正确与否的情况下，用来提供直流稳压电源，用于电路的检测。

设计的装调方波三角波发生器的装调由于比较器与积分器组正反馈闭环回路，同时输出方波与三角波，故这两个单元电路可以同时安装。

需要注意的是，在安装电位器与之前，要先将其调整到设计值，否则电路可能会不起振。

如果接线正确，则在接通电源后，的输出为方波，的输出为三角波，微调，使三角波的输出幅度满足设计要求，调节，则输出频率连续可变。

三角波正弦波变换电路的装调三角波正弦波变换电路的调试步骤如下第步差分放大器传输特性曲线调试。

将与的连线断开，经电容输入差模信号电压，的正弦波。

调节及电阻，使传输特性曲线对称。

再逐渐增大，直到传输特性曲线形状如图所示，记下此时对应的峰值。

移去信号源，再将左端接地，测量差分放大器的静态工作点。

它们的值计算如下三角波正弦波变换电路调试。

将与连接，调节使三角波的输出幅度经后输出等于值，这时的波形应接近正弦波，调整改善波形。

如果的波形出现如图所示的几种正弦波失真，则应调整和修改电路参数，产生失真的原因及采取的相应处理措施如下钟形失真如图所示，传输特性曲线的线性区太宽，应减少。

半波圆顶或平顶失真如图所示，传输特性曲线对称性差，工作点偏上或偏下，应调整电阻。

非线性失真如图所示，三角波的线性度较差引起的失真，主要受运放性能的影响。

可在输出端加滤波网络改善输出波形。

钟形失真平顶失真非线性失真图几种正弦波失真自制电源的装调在对电源部分进行检测时，首先要把它与其它电路断开，然后再检查电路连接是否正确，在确定接线正确的情况下，先检查变压器，稳压管是否正常工作，所有检查结束后，最后通电用万用表电压档分部进行检测，看其电压是否为理论值。

故障分析方波三角波发生器故障故障在对方波三角波发生器电路进行检测时，在其输出端没有波形出现。

刚开始怀疑芯片有问题，但经检测后发现其能正常工作，并且电路接线正确。

最后通过检测发现是电位器与出现问题，因为只有两者调整到设计值时，电路才能起振，即有波形输出，对两者进行调整后，示波器上有波形输出。

故障二旋转分线器旋钮，输出端的波形没有频率的变化。

经检测发现是分线器的公共端未与的脚相连，连接正确后频率可变。

三角波正弦波发生器故障在对差分放大器传输特性曲线调试完毕后，将与相连，在其输出端观测到的波形如图所示，即产生钟形失真，理论上的原因是传输特性曲线的线性区太宽，应减少来调节，但是固定值，所以不是问题所在，调节后，其输出波形接近正弦波，又由于电容用来改善波形，所以怀疑其大小对波形有影响。

把其从变换为时波形有明显改善，钟形失真有所消失。

电源部分故障电源部分唯的故障就是认为稳压管的引脚与的引脚是相同的，造成接线。

在用万用表对其进行检测时，各部分电压值与理论基本相同，即电路正确。

结论众所周知，函数信号发生器有很多用途且在很多方面得到广泛应用，而作为个通信专业的毕业生更要对它有深刻的了解，所以进行函数信号发生器的设计有着十分重要的意义。

经过本次设计，我学到了很多东西，得到了很多有价值的心得体会。

从中我学习到了函数信号发生器的多种不同设计方案，并详细掌握了其工作原理。

在本次设计中我选择了个比较符合自己设计的方案，即采用晶体管运放进行函数信号发生器的设计，用此方案进行设计的优点是电路设计原理简洁，采用的元器件成本低廉，并能基本上实现函数信号发生器的功能，同时还可以对我们以前所学的模电及数电知识进行很好的巩固，另外选用差分放大器作为三角波正弦波的变换电路，可以帮助我们学习多级电路的调试技术。

除此之外，还可以锻炼我们参数选择及电路排版的能力。

它的缺点就是采用分立元件组成的函数信号发生器工作不太稳定，且不易调试。

随着毕业日子的到来，毕业设计也接近了尾声。

经过不懈的奋战我的毕业设计终于完成了。

在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。

毕业设计不仅是对前面所学知识的种检验，而且也是对自己能力的种提高。

毕业设计是培养学生综合运用所学知识，发现，提出，分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。

回顾起此次毕业设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到实践，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。

通过这次毕业设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能提高自己的实际动手能力和思考的能力。

同时，我也看到了自己身上的不足。

在产品设计初期，我开始设计的电路过于简单，不能满足设计的要求，这是我平时在学习时不深入的反映，平时也很少自主的进行电路设计方面的学习和训练。

在电路调试阶段，多次出现异常现象，我是在导师的悉心指导下排除故障的，自己排除故障能力较弱，以后要加强这方面知识的学习，提高自己在电路故障方面的分析能力。

总之，短短几个月的毕业设计使我受益匪浅，它不仅增强了我分析问题解决问题的能力，而且还提高了我的实际动手能力。

它们是我在设计过程中得到的宝贵财富，会使我终身受益。

致谢我要感谢我的指导老师孙老师对我悉心的指导，感谢老师给我的帮助。

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