1、 1 第一章第一章 设计的目的及任务设计的目的及任务 1.1 设计目的 1.11 掌握电子系统的一般设计方法 1.12 掌握模拟 IC 器件的应用 1.13 培养综合应用所学知识来指导实践的能力 1.14 掌握常用元器件的识别和测试 1.15 熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法 1.2 设计任务 设计方波三角波正弦波函数信号发生器 1.3 课程设计的要求及技术指标 1.31 设计、组装、调试函数发生器 1.32 输出波形：正弦波、方波、三角波； 1.33 频率范围 ：在 100Hz1KHz，1 KHz-10 KHz 范围内可调 ； 1.34 输出电压：方波 U24V，三角波 U6V，正弦波
2、U=1V；方波 tr 小于 1uS。 第二章第二章 函数发生器的总方案及原理框图 2.1 原理框图 图 2-1 2.2 函数发生器的总方案 2 函数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。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，也可以采用集成电路。为进一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
3、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。 第三章 单元电路设计 3.1 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
4、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 Uo=+Uz,则同相输入端电位 Up=+UT。Uo 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， Un 趋于+Uz；但是，一旦 Un=+Ut,再稍增大，Uo 从+Uz 跃变为-Uz,与此同时 Up 从+Ut 跃变为-Ut。 随后， Uo 又通过 R3 对电容 C 反向充电， 如图中虚线箭头所示。 Un 随时间逐渐增长而减低， 当 t 趋于无穷大时， Un 趋于-Uz； 但是， 一旦 Un=-
5、Ut, 再减小，Uo 就从-Uz 跃变为+Uz，Up 从-Ut 跃变为+Ut，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 3 图 3-2 所示的电路能自动产生方波三角波。电路工作原理若下：若 a 点断 开，运放 A1 与 R1、R2 及 R3、RP3 组织成比较器，R1 成为平衡电阻，运放的反 相端接基准电压，及 U_=0，同相端接输入电压 Uia；比较器的输出 Uo1 的高电 平等于正电源电压+Vcc，低电平等于负电源电压VEE（|+Vcc|=|VEE |）, 当比较器的 U+=U-=0 时， 比较器翻转， 输出 U01 从高电平+Vcc 跳
6、到低电平VEE， 或从低电平VEE 跳到高电平+Vcc。设 U01=+Vcc，则 312 231231 ()0 C Cia RRPR UVU RRRPRRRP （3-2-1） 式子中，RP1 指的是电位器（以下同） 。 将上式整理，得比较器翻转的下门限电位 22 3131 () C CC C ia RR UVV RRPRRP （3-2-2） 若 Uo1=VEE，则比较器翻转的上门线电位 22 3131 () EEC C ia RR UVV RRPRRP （3-2-3） 比较器的门限宽度 2 31 2 HC C iaia R UUUI RRP (3-2-4) 4 由式子（3-2-1）(3-2-4)可以得到比较器的电压传输特性，如图所示。 图 3-3 a 点断开后，运放 A2 与 R4、RP3、C2、及 R5 组成反相积分器，其输入信号为 方波 U01，则积分器的输出 tU CRPR U oo d )(
