【毕业设计】函数发生器设计-王广博 ㊣ 精品文档 值得下载

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。

本电路可以很好的结合已学的知识与实践，且输出波形幅度及频率均可通过改变元件参数进行调整，方便且成本较低。

综合以上对各个方案优劣势的分析，最终选择了方案三做为本次模拟电子技术课程设计的总设计方案。

课程设计的目的和任务设计目的掌握电子系统的般设计方法培养综合应用所学知识来指导实践的能力掌握常用元器件的识别和测试熟悉常用仪表并且了解电路调试的基本办法。

设计任务设计方波三角波正弦波函数信号发生器课程设计的要求及技术指标设计组装调试函数发生器输出波形正弦波方波三角波频率范围在范围内连续可调输出电压方波，三角波，正弦波。

单元电路原理及设计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电路组成。

回路既作为延迟环节，又作为反馈网络，通过充放电实现输出状态的自动转换。

设时刻输出电压，则同相输入端电位。

通过对电容正向充电，如图中实线箭头所示。

反相输入端电位随时间的增长而逐渐增高，当趋于无穷时，趋于但是，旦，再稍增大，从跃变为，与此同时从跃变为。

随后，又通过对电容反向充电，如图中虚线箭头所示。

随时间逐渐增长而减低，当趋于无穷大时，趋于但是，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。

方波三角波转换电路的工作原理图方波三角波产生电路公式公式图迟滞电压传输特性图三角波发生器工作波形工作原理若点断开，运算发大器与及组成电压比较器，为加速电容，可加速比较器的翻转。

运放的反相端接基准电压，即，同相输入端接输入电压，称为平衡电阻。

比较器的输出的高电平等于正电源电压，低电平等于负电源电压，当比较器的时，比较器翻转，输出从高电平跳到低电平，或者从低电平跳到高电平。

设，则公式将上式整理，得比较器翻转的下门限单位为公式若，则比较器翻转的上门限电位为公式比较器的门限宽度公式由以上公式可得比较器的电压传输特性，如图所示。

点断开后，运放与及组成反相积分器，其输入信号为方波，则积分器的输出为公式时，公式时，公式可见积分器的输入为方波时，输出是个上升速度与下降速度相等的三角波，其波形关系下图所示。

点闭合，既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公式方波三角波的频率为公式由以上两式可以得到以下结论电位器在调整方波三角波的输出频率时，不会影响输出波形的幅度。

若要求输出频率的范围较宽，可用改变频率的范围，实现频率微调。

方波的输出幅度应等于电源电压。

三角波的输出幅度应不超过电源电压。

电位器可实现幅度微调，但会影响方波三角波的频率。

三角波正弦波转换电路的工作原理图三角波产生电路三角波正弦波的变换电路主要由差分放大电路来完成。

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，可以有效的抑制零点漂移，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。

分析表明，传输特性曲线的表达式为公式公式式中差分放大器的恒定电流温度的电压当量，当室温为时，。

如果为三角波，设表达式为公式式中因为输出频率很低，取，滤波电容视输出的波形而定，若含高次斜波成分较多，可取得较小，般为几十皮法至微法。

欧与欧姆相并联，以减小差分放大器的线性区。

差分放大器的几静态工作点可通过观测传输特性曲线，调整及电阻确定。

总电路图图函数发生器总图函数发生器总方案及原理框图原理框图图函数信号发生器框图函数发生器的总方案函数发生器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。

根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，使用的器件可以是分立器件如低频信号函数发生器全部采用晶体管，也可以采用集成电路如单片函数发生器模块。

为进步掌握电路的基本理论及实验调试技术，本课题采用由集成运算放大器与晶体管差分放大器共同组成的方波三角波正弦波函数发生器的设计方法。

产生正弦波方波三角波的方案有多种，如首先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波也可以首先产生三角波方波，再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波等等。

本课题采用先产生方波三角波，再将三角波变换成正弦波的电路设计方法，本课题中函数发生器电路组成框图如下所示由比较器和积分器组成方波三角波产生电路，比较器输出的方波经积分器得到三角波，三角波到正弦波的变换电路主要由差分放大器来完成。

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。

电路仿真方波三角波发生电路的仿真图方波仿真图三角波仿真图联合仿真三角波正弦波转换电路的仿真图正弦波仿真电路的安装与调试及分析方波三角波发生电路的安装与调试按装方波三角波产生电路把两块集成块插入面包板，注意布局分别把各电阻放入适当位置，尤其注意电位器的接法按图接线，注意直流源的正负及接地端。

调试方波三角波产生电路接入电源后，用示波器进行双踪观察调节，使三角波的幅值满足指标要求调节，微调波形的频率观察示波器，各指标达到要求后进行下部按装。

三角波正弦波转换电路的安装与调试按装三角波正弦波变换电路在面包板上接入差分放大电路，注意三极管的各管脚的接线搭生成直流源电路，注意的阻值选取接入各电容及电位器，注意的选取按图接线，注意直流源的正负及接地端。

调试三角波正弦波变换电路接入直流源后，把接地，利用万用表测试差分放大电路的静态工作点测试的电容值，当不相等时调节使其相等测试的电容值，使其满足实验要求在端接入信号源，利用示波器观察，逐渐增大输入电压，当输出波形刚好不失真时记入其最大不失真电压总电路的安装与调试把两部分的电路接好，进行整体测试观察针对各阶段出现的问题，逐各排查校验，使其满足实验要求，即使正弦波的峰峰值大于。

调试中遇到的问题及解决的方法方波三角波正弦波函数发生器电路是由三级单元电路组成的，在装调多级电路时通常按照单元电路的先后顺序分级装调与级联。

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

需要注意的是，安装电位器与之前，要先将其调整到设计值，如设计举例题中，应先使，取内的任值，否则电路可能会不起振。

只要电路接线正确，上电后，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指标要求有，调节，则输出频率在对应波段内连续可变。

三角波正弦波变换电路的装调按照图所示电路，装调三角波正弦波变换电路，其中差分发大电路可利用课题三设计完成的电路。

电路的调试步骤如下。

经电容输入差摸信号电压，正弦波。

调节及电阻，是传输特性曲线对称。

在逐渐增大。

直到传输特性曲线形状入图所示，记下次时对应的即值。

移去信号源，再将左段接地，测量差份放大器的静态工作点与连接，调节使三角波俄输出幅度经等于值，这时的输出波形应接近正弦波，调节大小可改善输出波形。

如果的波形出现如图中图所示的几种正弦波失真，则应调节和改善参数，产生失真的原因及采取的措施有钟形失真如图所示，传输特性曲线的线性区太宽，应减小。

半波圆定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，三角波传输特性区线性度差引起的失真，主要是受到运放的影响。

可在输出端加滤波网络改善输出波形。

性能指标测量与误差分析放波输出电压是因为运放输出极有型两种晶体组成复合互补对称电路，输出方波时，两管轮流截止与饮和导通，由于导通时输出电阻的影响，使方波输出度小于电源电压值。

方波的上升时间，主要受预算放大器的限制。

如果输出频率的限制。

可接俄加速电容，般取为几十皮法。

用示波器或脉冲示波器测量电路的实验结果方波三角波发生电路的实验结果表电容对应频率三角波正弦波转换电路的实验结果表二电路参数表三仿真结果模拟仿真实测电路波形误差分析及改进方法图正弦波分析图将替换为由两个串联或直接拿掉当输出波形为高频时，若电容较大，则很小，高频信号完全被吞并，无法显示出来。

小结回顾整个课程设计的历程，发现自己解决问题的能力确实提高了不少，在这个课程设计中，我学到了很多有关模拟电子技术理论和实际等方面的知识，通过实验我懂得了理论和实践结合的重要性。

在设计过程中，只有将理论和实际结合起来，从理论中得出结论，才能真正的提高自己的实际动手能力和思考能力。

由于第次做，在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。

在设计中遇到了很多专业知识问题，最后在老师的指导和大家的起努力下顺利完成了，而且培养了大家的团队合作精神。

件事情不管它有多么难，张电路图，不管它有多少元器件，既然它是件事，肯定有解决的方案，既然它是张图，也肯定存在着它内部的结构原理，实际上做课程设计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，而我们要做的不过是找到这些方案，摸清它的原理，从而使得我们的思想变得更为开阔，更为活跃，在该如何设计电路并使电路实现所需功能的过程中，培养了我的设计思维，增加了实际操作能力。

这次设计让我体会到了设计电路的艰辛的同时，更让我体会到成功的喜悦和快乐，这次实习使我受益匪浅参考文献凌玉华单片机原理及应用系统设计长沙中南大学出版社刘丹例说北京人民邮电出版社李群芳单片微型计算机与接口技术第二版北京电子工业出版社王琼单片机原理及应用实践教程合肥合肥工业大学出版社蒋立培单片危机系统使用教程北京机械工业出版社谢自美电子线路设计实验测试第三版湖北华中科技大学出版社杨翠娥高频电子线路实验与课程设计哈尔滨哈尔滨工程大学出版社谢沅清模拟电子线路成都成都电子科大学出版社张肃文高频电子