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函数信号发生器设计

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函数信号发生器设计

一 实验内容

1、基本要求：

1）设计制作一个可输出正弦波、三角波和方波的函数信号发生器。

2）输出频率能在10HZ—10KHZ范围内连续可调，无明显失真。

3）方波输出电压Upp<20V、三角波Upp=6V、正弦波Upp>1V。

4) 设计、组装、调试函数发生器

2、 设计目标：

1)．掌握电子系统的一般设计方法

2)．掌握模拟IC器件的应用

3)．培养综合应用所学知识来指导实践的能力

4)．掌握常用元器件的识别和测试

5)．熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法

3、电路仿真

电路设计完成后，用仿真软件Multisim进行电路的仿真，记录仿真过程，分析仿真结果，对电路进行完善。

电路安装、调试

进行电路的焊接

二 实验原理

1、 原理框图

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。

2、各组成部分的工作原理

a) 方波---三角波转换电路的工作原理

方波—三角波产生电路(线6处输出电压UT、7处输出电压为Uo2)

\

工作原理如下：

若a点断开，运算发大器A1与R1、R2及R3、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（|+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

U+=[R1/(R1+R2)]*(+Vcc)+[R2/(R1+R2)]* Uia=0 moURRU212T211261)(4RCRRRT将上式整理得比较器翻转的下限门Uia-为

Uia-=-(R1/R3)*Vcc

若Uo1=-Vee,则比较器翻转的上限门Uia+为

Uia+=(R1/R2)*Vcc

比较器的门限宽度Uh=2(R1/R3)*Vcc

a点断开后，运放A2与R6、R12、C1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Uo2=[-1/(R6+R12)]*∫Uo1 (dt)

1OCCUV时，Uo2=[-Vcc/(R6+R12)C1]*t

1OEEUV时，Uo2=[ Vcc/(R6+R12)C1]*t

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.

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Uo2=(R1/R2)*Vcc

方波-三角波的频率f为

F=[R2/4R1(R6+R12)*C1]

由以上两式可以得到以下结论：

1. 电位器R12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C1改变频率的范围，P12实现频率微调。

2. 方波的输出幅度应等于电源电压+Vcc。三角波的输出幅度应不超过电源电压+Vcc。

b) 三角波---正弦波转换电路的工作原理

（1） 图为实现三角波——正弦波变换的电路。

c) 电路的参数选择及计算

1、方波-三角波参数

Uo2=Uo1*R1/R2(1/C)∫[Uo1/(R12+R6)](dt)

根据方波Upp<20V,三角波Upp=6V

三角波的频率F为

F=[R2/4R1(R6+R12)*C1]可见F与C成反比 ，若要得到10HZ—10KHZ,C1为0.001 ，

Uo1=Vcc,所以R1/R2=Uo2/Vcc=3/12=1/4

设R1=5.1K,则R2=20K,R6=1K.

2、三角波—正弦波参数

恒电流由R11提供，恒定电流：Io=Vee/R11、

差分放大器的静态工作点可通过观测传输特性曲线，调整RP4及电阻R*确定。

3总电路图

三、电路仿真

a)方波——三角波发生的仿真

b)三角波——正弦波转换电路的仿真 四、电路的安装

1 方波---三角波发生电路的安装

1.按装方波——三角波产生电路

1. 把两块741集成块插入面包板，注意布局；

2. 分别把各电阻放入适当位置，尤其注意电位器的接法；

3. 按图接线，注意直流源的正负及接地端。

2 三角波---正弦波转换电路的安装

1.按装三角波——正弦波变换电路

1. 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；

3. 接入各电容及电位器，

4. 按图接线，注意直流源的正负及接地端。

五、电路实验结果

频率范围 幅值

Uo1

Uo2

Vc1 Vc2 Ve1 Ve2

六、实验总结

上个学期我开设了《模拟电路》课，这门学科属于电子电路范畴，与我们的专业也都有联系，且都是理论方面的指示。正所谓“纸上谈兵终觉浅，觉知此事要躬行。”学习任何知识，仅从理论上去求知，而不去实践、探索是不够的，在这次实验之前我只停留在基础知识上，并没有实践，通过这次的课程设计，让我对折磨课有了更新的一个了解，也更加喜欢我所学的这个专业。

通过差不多一个星期的时间完成了整个实验，看着自己焊接的板子，心里很开心，自己于做出一件东西出来了。在整个过程中，发现自己还是存在一些问题，不能把自己所学的东西联系起来，刚开始不知道怎样去设计这个电路，只有在网上找一些模板，才发现都是我们所学的东西，只要联系起来就行了，通过这个的实验，发现了自己的不足，在以后的学习中，要把课本上的东西与实际联系起来，那样才能真正的学到东西。在焊接的时候，有些焊点焊了又焊，一不小心还能把头发烧掉，经过一天的努力，一块板子焊好了，虽然那些焊点不怎么好看，但还是焊好了。

通过这次的课程设计，看到了自己的很多不足的地方，在今后的学习中，争取改掉这些毛病。

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虚拟函数信号发生器的设计

虚拟函数信号发生器的设计

龙源期刊网

虚拟函数信号发生器的设计

作者：魏 雯

来源：《硅谷》2009年第23期

[摘要]提出一种虚拟函数信号发生器的设计,依托于LabVIEW编程环境,不仅能够产生实验室常用的正弦波、方波、锯齿波等,并可模拟实际工作环境中添加了噪声后的波形信号,同时还可轻松、快捷地将这些信号波形显示出来。

[关键词]虚拟仪器信号发生器LabVIEW

中图分类号:TN99文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1210040-01

一、引言

虚拟仪器是由用户定义功能,是一种由计算机操纵的模块化仪器系统。信号发生器作为测量系统的重要成员,其传统模型由很多类型,有低频的和高频的,但它们都是独立存在。这样无形之中就增加了成本,堆积了资源。基于这种情况,我们提出一种基于虚拟函数信号发生器的设计,以LabVIEW为编程环境,开发出功能集成度很高的信号发生器。该信号发生器不但界面简洁通俗,而且功能,操作也很方便。它能产生实验室常用的正弦波、方波、锯齿波等波形,在某些功能上还能有所扩展。

二、虚拟函数信号发生器的设计

(一)设计总构想

本设计是依托于LabVIEW的编程环境,结合其自身的特点并联系信号发生器的需要条件,作出下列总体构想:1.输出波形多样化,除了基本的正弦波、方波、锯齿波等波形外,还将白噪声,多频波形也包含在内;2. 前面板上能同时显示相关波形及其参数调整情况;3.对输出波形采样点的数据能实现存储。本设计是以软件为设计为中枢,并将其分成几个子部分:参数设置、信号产生、波形显示和数据存储。

(二)虚拟函数信号发生器各子部分的设计 龙源期刊网

设计过程中,我们充分利用了信号发生器的工作原理,对其四个子部分进行详细而有针对性的设计研究,当然也是归功于LabVIEW具有图形化的编程语言的优势。

函数信号发生器设计方案

函数信号发生器设计方案

函数信号发生器的设计与制作

目录

一.设计任务概述

二.方案论证与比较

三.系统工作原理与分析

四.函数信号发生器各组成部分的工作原理

五.元器件清单

六．总结

七.参考文献

函数信号发生器的设计与制

一．设计任务概述

（1）该发生器能自动产生正弦波、三角波、方波。

（2）函数发生器以集成运放和晶体管为核心进行设计

（3）指标：

输出波形：正弦波、三角波、方波

频率范围：1Hz~10Hz，10Hz~100Hz

输出电压：方波VP-P≤24V，三角波VP-P=8V，正弦波VP-P＞1V；

二、方案论证与比较

2.1·系统功能分析

本设计的核心问题是信号的控制问题，其中包括信号频率、信号种类以及信号强度的控制。在设计的过程中，我们综合考虑了以下三种实现方案：

2.2·方案论证

方案一∶采用传统的直接频率合成器。这种方法能实现快速频率变换，具有低相位噪声以及所有方法中最高的工作频率。但由于采用大量的倍频、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∶采用锁相环式频率合成器。利用锁相环，将压控振荡器（VCO）的输出频率锁定在所需要频率上。这种频率合成器具有很好的窄带跟踪特性，可以很好地选择所需要频率信号，抑制杂散分量，并且避免了量的滤波器，有利于集成化和小型化。但由于锁相环本身是一个惰性环节，锁定时间较长，故频率转换时间较长。而且，由模拟方法合成的正弦波的参数，如幅度、频率 相信都很难控制。

方案三：采用8038单片压控函数发生器，8038可同时产生正弦波、方波和三角波。改变8038的调制电压，可以实现数控调节，其振荡范围为0.001Hz～300K

方案四：采用分立元件设计出能够产生3种常用实验波形的信号发生器，并确定了各元件的参数，通过调整和模拟输出，该电路可产生频率低于1-10Hz的3种信号输出，具有原理简单、结构清晰、费用低廉的优点。该电路已经用于实际电路的实验操作。

函数信号发生器的设计与实现

函数信号发生器的设计与实现

实验1 函数信号发生器的设计与实现

姓名：_ _____

学号：

班内序号：____

课题名称：函数信号发生器的设计

摘要：采用运算放大器组成的积分电路产生比较理想的方波-三角波，根据所需振荡频率和对方波前后沿陡度、方波和三角波幅度的要求，选择运放、稳压管、限流电阻和电容。三角波-正弦波转换电路利用差分放大器传输特性曲线的非线性实现，选取合适的滑动变阻器来调节三角波的幅度和电路的对称性，同时利用隔直电容、滤波电容来改善输出正弦波的波形。

关键词：方波 三角波 正弦波

一、设计任务要求

1． 基本要求： 设计制作一个函数信号发生器电路，该电路能够输出频率可调的正弦波、三角波和方波信号。

(1) 输出频率能在1-10KHz范围内连续可调，无明显失真。

(2) 方波输出电压Uopp=12V（误差小于20%），上升、下降沿小于10us。

(3) 三角波Uopp=8V（误差小于20%）。

(4) 正弦波Uopp 1V，无明显失真。

2. 提高要求：

(1) 输出方波占空比可调范围30%-70%。

(2) 自拟（三种输出波形的峰峰值Uopp均可在1V-10V内连续可调）。

二、设计思路和总体结构框图

总体结构框图：

设计思路：

由运放构成的比较器和反相积分器组成方波-三角波发生电路，三角波输入差分放大电路，利用其传输特性曲线的非线性实现三角波-正弦波的转换，从而电路可在三个输出端分别输出方波、三角波和正弦波，达到信号发生器实验的基本要求。

将输出端与地之间接入大阻值电位器，电位器的抽头处作为新的输出端，实现输出信号幅度的连续调节。利用二极管的单向导通性，将方波-三角波中间的电阻改为两个反向二极管一端相连，另一端接入电位器，抽头处输出的结构，实现占空比连续可调，达到信号发生器实验的提高要求。

三、分块电路和总体电路的设计过程

1. 方波-三角波产生电路

电路图：

设计过程：

①根据所需振荡频率的高低和对方波前后沿陡度的要求，选择电压转换速率SR合适的运算放大器。

函数信号发生器的设计与制作

函数信号发生器的设计与制作

Xuchang Electric Vocational College

毕业论文（设计）

题 目：函数信号发生器的设计与制作

系 部： 电气工程系_

班 级：12电气自动化技术

* 名： ***

指导老师： * *

完成日期： 2014/5/20

许昌电气职业学院2015届专科毕业论文 第1页 共18页

·· 毕业论文内容摘要

函数信号发生器的设计与制作

摘要：本系统以ICL8038集成块为核心器件，制作一种函数信号发生器，制作成本较低。适合学生学习电子技术测量使用。ICL8038是一种具有多种波形输出的精密振荡集成电路，只需要个别的外部元件就能产生从0.001Hz～30KHz的低失真正弦波、三角波、矩形波等脉冲信号。输出波形的频率和占空比还可以由电流或电阻控制。另外由于该芯片具有调制信号输入端，所以可以用来对低频信号进行频率调制。

函数信号发生器根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，其电路中使用的器件可以是分离器件，也可以是集成器件，产生方波、正弦波、三角波的方案有多种，如先产生正弦波，根据周期性的非正弦波与正弦波所呈的某种确定的函数关系，再通过整形电路将正弦波转化为方波，经过积分电路后将其变为三角波。也可以先产生三角波-方波，再将三角波或方波转化为正弦波。随着电子技术的快速发展，新材料新器件层出不穷，开发新款式函数信号发生器，器件的可选择性大幅增加，例如ICL8038就是一种技术上很成熟的可以产生正弦波、方波、三角波的主芯片。所以，可选择的方案多种多样，技术上是可行的。

关键词：ICL8038;波形;原理图;常用接法

许昌电气职业学院2015届专科毕业论文 第2页 共18页