1、 xxxxxx 学校 课课 程程 设设 计计 报报 告告 书书 题题 目：目： 函数函数信号信号发生器发生器 课程名称：课程名称： 模拟电子技术模拟电子技术 系系 部：部： 电子电子通信通信工程工程 班班 级：级： xxxxx 学学 号：号： xxxxxxx 姓姓 名：名： xxxx 指导教师：指导教师： xxxxx 综合成绩：综合成绩： 2014 年年 6 月月 25 2 一、设计要求一、设计要求 要求：设计制作一个方波三角波正弦波发生器，频率范围 10100Hz，100 Hz1 kHz，1 kHz10 kHz；正弦波 Upp3v，三 角波 Upp5v，方波 Upp14v，幅度连续可调，线性
2、失真小。 二、题目分析及设计方案的论证二、题目分析及设计方案的论证 题目要求设计一个三种波形的信号发生器，所以需要能够产生 方波、三角波、正弦波的电路，且频率振幅都可调，所以需要频率调 整电路和幅度调整电路。 根据题目要求设计出了以下两种信号发生器 的方案： 信号发生器方案一：信号发生器方案一： 图 1 方案一 3 信号发生器方案二：信号发生器方案二： 图 2 方案二 比较两种设计方案，由于第一种方案中正弦波发生电路需满足 |Au|3，正弦波才能起振，若电压放大倍数太大，输出幅值太大，使 振荡产生明显的非线性失真， 电压放大倍数太小， 则不能达到起振条 件。所以要调整 Rf和 R 、的值，使振
3、荡电路产生稳定而失真较小的正 弦波信号。 在实验中，正弦波不易调出。方案二，先使电路产生方波，经积 分电路产生三角波，再经过差分放大电路产生正弦波，这样使波形易 调，且线性良好，稳定性号，因此选用方案二进行电路设计。 三、系统电三、系统电路的设计与实现路的设计与实现 1、波形的发生、波形的发生顺顺序序 2/ 4 2、方波发生电路、方波发生电路 图 3 方波发生电路 此电路由反相输入的滞回比较器和 RC 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
4、C 正向充电。 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。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=-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。 5 3、方波方波三角波三角波发生电路发生电路 图 4 方波三角波发生电路 图 5、方波三角波发生电路波形图
5、 运算放大器 A1 与 R1、R2及 R3、RP1 组成电压比较器，C1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 U-=0， 同相输入端接输入电压 Uia，R1 称为平衡电阻。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 6 （|+Vcc|=|-Vee|）, 当比较器的 U+=U-=0 时，比较器翻转，输出 Uo1 从高电平跳到低电平-Vee,或者从低电平 Vee 跳到高电平 Vcc。设 Uo1=+Vcc,则 令上式子等于 0，Uo1=（-Uo2m） ，解得三角波的输出幅度 在积分电路对 Uo1=（-Uo2m）进行积分，求得方波和三角波
6、的振 荡频率为 通过上述的分析与计算，调整 Rp1可以改变三角波的幅值，改变电 容 C1或电位器 Rp2在不改变三角波幅值的情况下使信号发生器的频 率连续可调，满足设计要求。 4、三角波三角波正弦波发生电路正弦波发生电路 三角波转化为正弦波利用差分放大电路来实现。电路如图 5。 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。 7 图 6 差分放大电路 图 7 差分放大电路传输特性曲线 8 三角波的幅度 Um 应正好使晶体管接近饱和区或截止区。 图 6 为实现三角波正弦波变换的电路。 其中Rp1 调节三角波的幅度， Rp2 调整电路的对称性，其并联电阻 RE2 用来减小差分放大器的线性 区。电容 C1,C2,C3 为隔直电容，C4 为滤波电容
