模电课程设计--函数发生器设计

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1、 课课 程程 设设 计计 报报 告告 课题名称：课题名称： 方波方波三角波三角波正弦波正弦波 函函数发生器设计数发生器设计 专专 业：业： 电子电子子信息工程专业子信息工程专业 班班 级：级： 电信一班电信一班 学学 号号: XXXXXXXXXX 学生姓名：学生姓名： X X 指导教师：指导教师： X X 2012 年年 6 月月 6 日日 一、一、函数发生器总方案及原理框图函数发生器总方案及原理框图 1、 原理框图原理框图 2、 函数发生器的总方案函数发生器的总方案 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

2、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 S101 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 8038)。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， 由比较器和积分器组成方波三角波产生电路， 比

3、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。 二、二、 设计目的设计目的及要求及要求 掌握科研任务的调研方法，熟悉查阅文献资料，学习应用电子电路理论知识进行系统 设计方案论证，掌握相关电路的设计和计算方法，完成具体电路的设计和相关计算。完成对 系统所用元器件的挑选和检测，完成电路的焊接组装，完成电路的单元调试。掌握整机调试 方法，掌握相关技术指标

4、的测量方法，研究有关技术指标的调整技术。 三三、实验原理、实验原理 1、方波发生电路的工作原理、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 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

5、 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=-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。 2、 方波方波-三角波转换电路的工作原理三角波转换电路的工作原理 若 a 点断开，运算发大器 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

6、平等于正电源电压+Vcc，低电平等 于负电源电压-V ee（|+Vcc|=|-V ee|）, 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-V ee,或者从低电平 V ee 跳到高电平 Vcc。设 Uo1=+Vcc,则 将上式整理，得比较器翻转的下门限单位 Uia-为 若 Uo1=-V ee,则比较器翻转的上门限电位 Uia+为 比较器的门限宽度 由以上公式可得比较器的电压传输特性，如图 3-71 所示。 a 点断开后，运放 A2 与 R4、RP2、C2 及 R5 组成反相积分器，其输入信号为方波 Uo1， 则积分器的输出 Uo2 为 可见积分器的输入为方波时，输出是一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。 a 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 方波-三角波的频率 f 为 由以上两式可以得到以下结论： 电位器