课程设计--函数信号发生器的设计

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1、 课程设计说明书课程设计说明书 课程设计名称：课程设计名称： 电子技术（模拟电路部分）电子技术（模拟电路部分） 课程设计题目：课程设计题目：设计制作一个方波设计制作一个方波三角波三角波正弦波正弦波 的函数转换器的函数转换器 学学 院院 名名 称：称： 物理与电子工程学院物理与电子工程学院 一、实验方案一、实验方案 方案一方案一： 采用传统的直流频率合成器。这种方法能实现快速频率变换， 且具有低相位噪声以及所有方法中最高的倍频分频混频和滤波 环节，导致直接频率合成器的结构复杂体积庞大成本高，而且容 易产生过多的杂散分量，难以达到较高的频谱纯度。 方案二：方案二： 采用 555 集成芯片，外接部分

2、电容及电阻，用调节电位器来调 节整个装置的频率及满足实验要求的可调频率， 调节 555 芯片接 入的电压值来调节各波形的幅值，可使方波占空比可调。 方案三：方案三： 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转变成方波， 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变换成正弦波的电路设计方法，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低通 滤波器来完成。 本实验选用

3、方案三：采用集成运放 UA741CD 实现方波三 角波的转换，然后利用 RC 振荡电路产生正弦波。 二、系统的组成二、系统的组成 本系统主要采用 UA741CD 芯片组成。 UA741CD 型运算放大器具有广泛的模拟作用。宽范围的共模 电压和无阻塞功能可用于电压跟随器。 高增益和宽范围的工作电 压特点在积分器、 加法器和一般反馈应用中能使电路具有优良性 能。此外，它还具有如下特点： （1）无频率补偿要求； （2）短路 保护； （3）失调电压调零； （4）大的共模、差模范围； （5）低功 耗。 UA741CD 芯片引脚如图 1 所示。 1 和 5 为偏置(调零端)，2 为正向输入端，3 为反向输

4、入端，4 接 地，6 为输出，7 接电源 8 空脚 图1 图 2 RC 正弦波振荡电路如图 2 所示。 三三、设计的具体方案、设计的具体方案 1.总的设计框图与总的方案 本课题采用由集成运算放大器与低通滤波电路共同组成的方波三角波正弦波函数 发生器的设计方法。 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低通滤波器来完成。 2.单元电路的设计与工作原理 2.1 方波-三角波发生电路 R1 10k R2 10k R3 20k R4 5.1k R5 10k R6 50k Key=A80 % R7 100k Key=A 15 % C1

5、 1F U1 UA741CD 3 2 4 7 6 51 U2 UA741CD 3 2 4 7 6 51 VCC 12V VCC 12V VEE -12V VEE -12V XSC1 ABCD G T 比较器 积分器 滤波器 图 3.2.1 方波三角波产生电路 由电压比较器和积分器构成的方波三角波发生器如图 2.1.1 所示， 积分电路的输出电 压 U2反馈至电压比较器的输入端，形成闭环，是电路产生自激振荡。由于采用了积分电路， 使方波三角波发生器的性能大为改善， 不仅得到的三角波线性度比较理想， 且振荡频率和 幅值也便于调节。 电路中若 a 点断开，运算放大器 U1 与 R1、R3 及 R6

6、组成电压比较器。运算放大器 U2 与 R4、R7 、 C1 及 R5 组成反向积分器。其输入信号为方波 Uo1,则积分器输出电压 Uo2 为 UO2= -1 (R4+R7)C1 U O1dt 当 UO1=+VCC时，UO2= -(+VCC) (R4+R7)C1 t= VCC (R4+R7)C1 t 当 UO1=-VEE时，UO2= -(-VEE) (R4+R7)C1 t= VCC (R4+R7)C1 t 波形关系如下图 3.2.2 所示 UO +VCC UO1 R2/(R3+R6) UO2 O t - R2/(R3+R6) -VCC 图 3.2.2 方波三角波波形关系 若 a 点闭合，即比较器与