函数信号发生器的设计制作资料
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函数信号发生器的设计说明设计说明:函数信号发生器一、引言二、设计目标1.实现多种基础波形的产生,包括正弦波、方波、三角波、锯齿波等。
2.实现复杂信号的产生,如脉冲信号、调频信号、调幅信号等。
3.提供可调节的信号频率、幅度、相位等参数。
4.具备高稳定性和低失真度的特点。
三、系统架构系统主要由以下模块组成:1.控制模块:负责接收输入的指令、参数,并对其他模块进行控制。
2.信号生成模块:负责产生各种类型的基础波形信号和复杂信号。
3.波形控制模块:负责对生成的信号进行频率、幅度、相位等参数的调节和控制。
4.输出模块:负责将生成的信号输出到外部设备。
四、关键技术1.时钟模块:使用高精度稳定的时钟源来提供基准时钟信号,用于信号的定时和同步。
2.数字信号处理芯片:通过运算、变换等算法实现各种基础波形信号的产生,可以实时调节频率、幅度等参数。
3.数字模拟转换模块:将数字信号转换为模拟信号,并输出到外部设备。
4.软件算法:基于不同的波形类型,设计相应的算法来生成信号,并实现参数的实时调节。
五、设计流程1.确定系统的整体架构和功能模块划分。
2.根据每个模块的功能需求和接口特点,选择合适的硬件和软件实现方案。
3.实现控制模块,包括指令的解析、参数的读取和传递等。
4.实现信号生成模块,根据不同的波形类型和参数要求,设计相应的算法实现信号的产生。
5.实现波形控制模块,设计参数的调整和控制界面,并与信号生成模块进行交互。
6.实现输出模块,将产生的信号转换为模拟信号,并输出到外部设备。
7.进行系统整体调试和测试,确保各个功能模块正常工作。
8.优化系统性能和稳定性,提高波形的准确度和控制精度。
六、预期效果本设计实现的函数信号发生器具备以下优势:1.具备多种基础波形和复杂信号的产生功能,可满足不同场合的需求。
2.通过软件算法,实现参数的实时调节和控制,提供灵活的操作界面。
3.采用高精度时钟源和数字信号处理芯片,保证信号的稳定性和精确度。
函数信号发生器的设计函数信号发生器是一种电子测试仪器,用于产生各种波形信号,如正弦波、方波、三角波、锯齿波等。
它广泛应用于电子、通信、计算机、自动控制等领域的科研、教学和生产中。
本文将介绍函数信号发生器的设计原理和实现方法。
一、设计原理函数信号发生器的设计原理基于信号发生器的基本原理,即利用振荡电路产生一定频率和幅度的电信号。
振荡电路是由放大器、反馈电路和滤波电路组成的。
其中,放大器负责放大电信号,反馈电路将一部分输出信号反馈到输入端,形成正反馈,使电路产生自激振荡,滤波电路则用于滤除杂波和谐波,保证输出信号的纯度和稳定性。
函数信号发生器的特点是可以产生多种波形信号,这是通过改变振荡电路的参数来实现的。
例如,正弦波信号的频率和幅度可以通过改变电容和电阻的值来调节,方波信号的占空比可以通过改变开关电路的工作方式来实现,三角波信号和锯齿波信号则可以通过改变电容和电阻的值以及反馈电路的参数来实现。
二、实现方法函数信号发生器的实现方法有多种,其中比较常见的是基于集成电路的设计和基于模拟电路的设计。
下面分别介绍这两种方法的实现步骤和注意事项。
1. 基于集成电路的设计基于集成电路的函数信号发生器设计比较简单,只需要选用合适的集成电路,如NE555、CD4046等,然后按照电路图连接即可。
具体步骤如下:(1)选择合适的集成电路。
NE555是一种常用的定时器集成电路,可以产生正弦波、方波和三角波等信号;CD4046是一种锁相环集成电路,可以产生锯齿波信号。
(2)按照电路图连接。
根据所选集成电路的电路图,连接电容、电阻、电感等元器件,形成振荡电路。
同时,根据需要添加反馈电路和滤波电路,以保证输出信号的稳定性和纯度。
(3)调节参数。
根据需要调节电容、电阻等参数,以改变输出信号的频率和幅度。
同时,根据需要调节反馈电路和滤波电路的参数,以改变输出信号的波形和稳定性。
(4)测试验证。
连接示波器或万用表,对输出信号进行测试和验证,以确保输出信号符合要求。
简易函数信号发生器设计报告一、引言信号发生器作为一种测试设备,在工程领域具有重要的应用价值。
它可以产生不同的信号波形,用于测试和调试电子设备。
本设计报告将介绍一个简易的函数信号发生器的设计方案。
二、设计目标本次设计的目标是:设计一个能够产生正弦波、方波和三角波的函数信号发生器,且具有可调节频率和幅度的功能。
同时,为了简化设计和降低成本,我们选择使用数字模拟转换(DAC)芯片来实现信号的输出。
三、设计原理1.信号产生原理正弦波、方波和三角波是常见的函数波形,它们可以通过一系列周期性的振荡信号来产生。
在本设计中,我们选择使用集成电路芯片NE555来产生可调节的方波和三角波,并通过滤波电路将其转换为正弦波。
2.幅度调节原理为了实现信号的幅度调节功能,我们需要使用一个可变电阻,将其与输出信号的放大电路相连。
通过调节可变电阻的阻值,可以改变放大电路的放大倍数,从而改变信号的幅度。
3.频率调节原理为了实现信号的频率调节功能,我们选择使用一个可变电容和一个可变电阻,将其与NE555芯片的外部电路相连。
通过调节可变电容和可变电阻的阻值,可以改变NE555芯片的工作频率,从而改变信号的频率。
四、设计方案1.正弦波产生方案通过NE555芯片产生可调节的方波信号,并通过一个电容和一个电阻的RC滤波电路,将方波转换为正弦波信号。
2.方波产生方案直接使用NE555芯片产生可调节的方波信号即可。
3.三角波产生方案通过两个NE555芯片,一个产生可调节的方波信号,另一个使用一个电容和一个电阻的RC滤波电路,将方波转换为三角波信号。
五、电路图设计设计的电路图如下所示:[在此插入电路图]六、实现效果与测试通过实际搭建电路,并连接相应的调节电位器,我们成功地实现了信号的幅度和频率调节功能。
在不同的调节范围内,我们可以得到稳定、满足要求的正弦波、方波和三角波信号。
七、总结通过本次设计,我们成功地实现了一个简易的函数信号发生器,具有可调节频率和幅度的功能。
《模拟电子技术》简易函数信号发生器的设计与制作1 整机设计1.1 设计任务及要求结合所学的模拟电子技在此处键入公式。
术知识,运用AD软件设计并制作一简易函数信号发生器,要求能产生方波和三角波信号,且频率可调,并自行设计电路所需电源1.2 整机实现的基本原理及框图1.电源电路组成由变压器—整流电路—滤波电路—滤波电路—稳压电路组成。
变压器将220V 电源降压至双15V,经整流电路变换成单方向脉冲直流电压,此电源使用四个整流二极管组成全波整流桥电源变压器的作用是将电网220V 的交流电压变成整流电路所需要的电压u1。
因此,u1=nu i(n 为变压器的变比)。
整流电路的作用是将交流电压山变换成单方向脉动的直流U2。
整流电路主要有半波整流、全波整流方式。
以单相桥式整流电路为例,U2=0.9u1。
每只二极管所承受的最大反向电压u RN= √2u1,平均电流I D(A V),=12I R=0.45U1R对于RC 滤波电路,C的选择应适应下式,即RC放电时间常数应该满足:RC= (3~5)T/2,T 为50Hz 交流电压的周期,即20ms。
此电源使用大电容滤波,稳压电路,正电压部分由三端稳压器7812输出固定的正12V电压,负电压部分由三端稳压器7912输出固定-12V电压。
并联两颗LED灯分别指示正负电压。
2.该函数发生器由运放构成电压比较器出方波信号,方波信号经过积分器变为三角波输出。
2 硬件电路设计硬件电路设计使用Altium Designer 8.3设计PCB,画好NE5532P,7812及7912的原理图和封装后,按照电路图画好原理图后生成PCB图。
合理摆放好各器件后设置规则:各焊盘大小按实际情况设置为了更容易的进行打孔操作,设置偏大一些,正负12V电源线路宽度首选尺寸1.2mm,最小宽度1mm,最大宽度1.2mm,GND线路宽度首选尺寸1mm,最小宽度1mm,最大宽度1.5mm,其他线路首选尺寸0.6mm,最小宽度1mm,最大宽度1.2mm。
函数信号发生器设计方案设计一个函数信号发生器需要考虑的主要方面包括信号的类型、频率范围、精度、输出接口等等。
下面是一个关于函数信号发生器的设计方案,包括硬件和软件两个方面的考虑。
硬件设计方案:1.信号类型:确定需要的信号类型,如正弦波、方波、三角波、锯齿波等等。
可以根据需求选择合适的集成电路或FPGA来实现不同类型的信号生成。
2.频率范围:确定信号的频率范围,例如从几Hz到几十MHz不等。
根据频率范围选择合适的振荡器、计数器等电路元件。
3.精度:考虑信号的精度要求,如频率精度、相位精度等。
可以通过使用高精度的时钟源和自动频率校准电路来提高精度。
4.波形质量:确定信号的波形质量要求,如波形畸变、谐波失真等。
可以使用滤波电路、反馈电路等技术来改善波形质量。
5.输出接口:确定信号的输出接口,如BNC接口、USB接口等,并考虑电平范围和阻抗匹配等因素。
软件设计方案:1.控制界面:设计一个易于操作的控制界面,可以使用按钮、旋钮、触摸屏等各种方式来实现用户与信号发生器的交互。
2.参数设置:提供参数设置功能,用户可以设置信号的频率、幅度、相位等参数。
可以通过编程方式实现参数设置,并通过显示屏或LED等方式来显示当前参数值。
3.波形生成算法:根据用户设置的参数,设计相应的波形生成算法。
对于简单的波形如正弦波可以使用数学函数来计算,对于复杂的波形如任意波形可以使用插值算法生成。
4.存储功能:可以提供存储和读取波形的功能,这样用户可以保存和加载自定义的波形。
存储可以通过内置存储器或外部存储设备实现,如SD卡、U盘等。
5.触发功能:提供触发功能,可以触发信号的起始和停止,以实现更精确的信号控制。
总结:函数信号发生器是现代电子测量和实验中常用的仪器,可以产生各种不同的信号类型,提供灵活的信号控制和生成能力。
在设计过程中,需要综合考虑信号类型、频率范围、精度、波形质量、输出接口等硬件方面的因素,以及控制界面、参数设置、波形生成、存储和触发等软件方面的功能。
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。
简易函数信号发生器的设计报告设计报告:简易函数信号发生器一、引言函数信号发生器是一种可以产生各种类型函数信号的设备。
在实际的电子实验中,函数信号发生器广泛应用于工程实践和科研领域,可以用于信号测试、测量、调试以及模拟等方面。
本文将着重介绍一种设计简易函数信号发生器的原理和方法。
二、设计目标本设计的目标是实现一个简易的函数信号发生器,能够产生包括正弦波、方波和三角波在内的基本函数信号,并能够调节频率和幅度。
同时,为了提高使用方便性,我们还计划增加一个显示屏,实时显示当前产生的信号波形。
三、设计原理1.信号源函数信号发生器的核心是信号发生电路,由振荡器和输出放大器组成。
振荡器产生所需的函数信号波形,输出放大器负责放大振荡器产生的信号。
2.振荡器为了实现多种函数波形的产生,可以采用集成电路作为振荡器。
例如,使用集成运算放大器构成的和差振荡器可以产生正弦波,使用施密特触发器可以产生方波,使用三角波发生器可以产生三角波。
根据实际需要,设计采用一种或多种振荡器来实现不同类型的函数信号。
3.输出放大器输出放大器负责将振荡器产生的信号放大到适当的电平以输出。
放大器的设计需要考虑到信号的频率范围和幅度调节的灵活性。
4.频率控制为了能够调节信号的频率,可以采用可变电容二极管或可变电阻等元件来实现。
通过调节这些元件的参数,可以改变振荡器中的RC时间常数或LC谐振电路的频率,从而实现频率的调节。
5.幅度控制为了能够调节信号的幅度,可以采用可变电阻作为放大电路的输入阻抗,通过调节电阻阻值来改变信号的幅度。
同时,也可以通过增加放大倍数或使用可变增益放大器来实现幅度的控制。
四、设计步骤1.确定电路结构和信号发生器的类型。
根据功能和性能需求,选择合适的振荡器和放大器电路,并将其组合在一起。
2.根据所选振荡器电路进行参数计算和元件的选择。
例如,根据需要的频率范围选择适合的振荡器电路和元件,并计算所需元件的数值。
3.设计输出放大器电路。
函数信号发生器设计函数信号发生器是一种可以输出各种形式的信号的电子设备,如正弦波、方波、脉冲等。
它通常用于科学研究、电子工程实验、教学以及通信系统的测试和调试等领域。
本文将介绍函数信号发生器的设计原理、关键模块以及一些常见的应用。
一、设计原理1.参考振荡器:参考振荡器是整个函数信号发生器的核心部分,它负责产生一个稳定的基准频率,通常采用石英晶体振荡器作为参考源。
2.频率调节电路:频率调节电路通过改变参考振荡器的频率来控制信号发生器输出的信号频率。
通常采用电压控制振荡器(VCO)或者数字频率合成技术来实现。
3.振幅调节电路:振幅调节电路用于调节信号发生器输出信号的幅值,通常采用放大电路或者可变增益放大器来实现。
4.波形调节电路:波形调节电路用于调节信号发生器输出信号的波形,可以实现正弦波、方波、脉冲等不同形式的信号输出。
二、关键模块设计在函数信号发生器的设计中,有几个关键模块需要特别注意。
1.参考振荡器设计:参考振荡器的设计要求具有高稳定性和低噪声,可以选择石英晶体振荡器或者TCXO(温度补偿石英晶振)作为参考源。
2.频率调节电路设计:频率调节电路的设计要求具有较大的频率范围和较高的分辨率。
可以采用电压控制振荡器(VCO)和锁相环(PLL)等技术来实现。
3.振幅调节电路设计:振幅调节电路的设计要求具有较大的增益范围和较低的失真。
可以选择可变增益放大器和反馈控制技术来实现。
4.波形调节电路设计:波形调节电路的设计要求具有较高的波形质量和波形稳定性。
可以选择滤波电路、比较器和数字信号处理器等技术来实现。
三、常见应用1.信号测试与调试:函数信号发生器可以用于测试和调试各种电子设备和电路,如滤波器、放大器、通信系统等。
通过调节信号的频率、幅值和波形等参数,可以对电路性能进行评估和优化。
2.教学和实验:函数信号发生器可以用于电子教学实验室和科研实验室的教学和研究。
通过实际操作和观测信号的变化,学生和研究人员可以更好地理解和掌握信号处理和调制技术。
函数信号发生器的设计、与装配实习函数信号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子仪器。
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(如视频信号函数发生器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5G8038)。
为进一步掌握电路的基本理论及设计、调试技术,本课题要求设计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。
一.设计制作要求:掌握方波一三角波一正弦波函数发生器的设计方法与测试技术。
学会由分立器件与集成电路组成的多级电子电路小系统的布线方法。
掌握安装、焊接与调试电路的技能。
掌握在装配过程中可能发生的故障进行维修的基本方法。
二.方波一三角波一正弦波函数发生器设计要求函数发生器能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形。
其电路中使用的器件可以是分立器件,也可以是集成电路(如单片集成电路函数发生器ICL8038)。
本次电子工艺实习,主要介绍由集成运算放大器与晶体管差分放大器组成的方波一三角波一正弦波函数信号发生器的设计与制作方法。
产生正弦波、方波、三角波的方案有多种:1:如先产生正弦波,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。
2:先产生三角波一方波,再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波。
33:本次电路设计,则采用的图1函数发生器组成框图是先产生方波一三角波,再将三角波变换成正弦波的电路设计方法。
此钟方法的电路组成框图。
如图1所示:可见,它主要由:电压比较器、积分器和差分放大器等三部分构成。
为了使大家能较快地进入设计与制做状态,节省时间,在此,重新复习电压比较器、积分器和差分放大器的基本构成和工作原理:所谓比较器,是一种用来比较输入信号v1和参考电压V,并判REF断出其中哪个大,在输出端显示出比较结果的电路。
在《电子技术基础》一书的9.4—非正弦波信号产生电路的9.4.1中,专门讲述了: A:单门限电压比较器、B:过零比较器 C:迟滞比较器的电路结构和工作原理。
一、单门限电压比较器所谓单门限电压比较器,是指比较器的输入端只有一个门限电压。
如果比较器的输入信号从运放的同相端输入,则称为:同相输入单门限电压比较器。
如果比较器的输入信号从运放的反相端输入,则称为:反相输入单门限电压比较器它们的基本电路结构相同,如图2a所示,不同的是输入信号的接法。
在图2a所示的比较器基本电路中,我们可知:参考电压REF加于运放的反相端,它可以是正值,也可以是负值(也可以从同相端加入),图中给出的为正值。
而输入信号υ1则加于运放的同相端(也可以从反相端加入)。
由此可见,它是同相输入单门限电压比较器。
这时,运放处于开环工作状态,具有很高的开环电压增益。
电路的传输特性如图2b所示。
电路的工作过程是:当输入信号电压υ1小于参考电压VREF时,即差模输入电压υID=υ1一VREF < 0时,运放将处于负饱和状态,输出电压υo= VoL;当输入信号电压υ1升高到略大于参考电压VREF时,即差模输入电压υID =υ1一VREF > O,运放立即转于正饱和状态,输出电压uo =VoH,如图的实线所示,它表示υ1在参考电压VREF附近有微小的减小时,输出电压将从正的饱和值VoH过渡到负的饱和值VoL。
若有微小的增加,输出电压又将从负的饱和值VoL过渡到正的饱和值VoH。
把比较器输出电压uo从一个电平跳变到另一个电平时相应的输人电压υ1值称为门限电压或阈值电压Vth,对于图2所示电路,Vth = VREF。
反相输入单门限电压比较器的工作原理与之相同。
其相应传输特性如图2b 中的虚线所示。
二、过零比较器所谓过零比较器是指将参考电压设为零,即VREF = O,它的基本电路结构如图3a所示:其传输特性如图3 b所示由过零比较器的基本电路可知,输入信号电压υ1每次过零时,输出电压就要产生突然的变化。
这种比较器就称为过零比较器。
其具体的工作过程:见“EWB过零比较器”当输入信号为正弦波时,每过零一次,比较器的输出端将产生一次电压跳变,其正、负向幅度均受供电电源的限制。
因此,输出电压波形将为具有正负极性的方波。
若使方波电压经由RC微分电路(这时电路的时间常数RC 《 T/2,T为输入正弦信号周期》输出,那么输出电压就将为一系列的正、负相间的尖顶脉冲,如果输出的正负向尖顶脉冲,又经二极管D接到负载电阻RL上,则因二极管的单向导电作用,负载上就只剩下正向的尖顶脉冲,其时间间隔等于输入正弦波周期T,如图9.4.2f所示。
这里,二极管把负向尖顶脉冲削去了,称为削波或限幅,二极管D和RL构成限幅电路。
三、迟滞比较器单门限电压比较器虽然有电路简单、灵敏度高等特点,但其抗干扰能力差。
例如,单门限电压比较器,当输入信号电压υ1中含有噪声或干扰电压时,由于在υ1=Vth=VREF附近出现干扰,输出电压υo将时而为VoH,时而为VoL,导致比较器输出不稳定。
如果用这个输出电压υo去控制电机,将出现频繁的起停现象,这种情况是不允许的。
提高抗干扰能力的一种方案是采用迟滞比较器。
(1)电路组成顾名思义,迟滞比较器是一个具有迟滞回环传输特性的比较器。
它是在反相输入单门限电压比较器的基础上引入了正反馈网络,如图4所示:就组成了具有双门限值的反相输入迟滞比较器{又叫施密特触发器(Schmitt Trigger)}。
如将υ1与VREF位置互换,就可组成同相输入迟滞比较器。
由于正反馈作用,这种比较器的门限电压是随输出电压uo的变化而改变的。
它的灵敏度低一些,但抗干扰能力却大大提高了。
(2)门限电压的估算由于比较器中的运放处于正反馈状态,因此一般情况下,输出电压υo与输人电压υ1不成线性关系,只有在输出电压υo发生跳变瞬间,集成运放两个输入之间的电压才可以近似认为等于零,即υID≈0或υp≈υN=υ1是输出电压υo转换的临界条件。
当输入电压υ1 >υp(门限电压)时,输出电压υo为低电平Vol。
当输入电压υ1 <υp时,输出电压υo为高电平VoH。
一.积分器二.差分放大器1).方波一三角波产生电路方波 一 三角波信号产生的基本电路如图2所示。
图2 产生方波 一 三角波信号的基本电路电路工作原理如下:若a 点断开,运算放大器A1与R1、R2及R3、RP1组成同相输入迟滞比较器,R1称为平衡电阻,R3、RP1为正反馈元件,C1称为加速电容,可加速比较器的翻转:运放的反相端接基准电压,即V_ = 0,同相端接输入电压Via;比较器的输出Vo1的高电平等于正电源电压+Vcc ,低电平等于负电源电压_VEE 。
当比较器的V+ = V- = 0时,比较器翻转,输出信号Vo1则从高电平+Vcc 跳到低电平-VEE ,或从低电平-VEE 跳到高电平+Vcc 。
设v o1=+Vcc ,则:V +=1322RP R R R ++(+Vcc)+13213RP R R RP R +++ Via = 0 式1 式中,RP 1指电位器的调整值(以下同),将上式整理,得比较器翻转的下门限电位V ia- = 132RP R R +-(+Vcc) = 132RP R R +-Vcc 式2 若v o1= -V EE ,则比较器翻转的上门限电位V ia+ = 132RP R R +-(-V EE ) = 132RP R R +Vcc 式3 比较器的门限宽度V H 为 V H = V ia+ -V ia- = 2。
132RP R R +Vcc 式4由式1-式4可得比较器的电压传输特性,如图3所示图3 比较器电压传输特性 图4方波-三角波(见EWB 电压比较器)a 点断开后,运放A 2与R 4、RP 2、C 2及R 5组成反相积分器,其输入信号为方波V 01 ,则积分器的输出ν02=224)(1C RP R +-⎰dt 01ν 式5 当ν01=+Vcc 时ν02=224)()(C RP R V EE ++-t = 224)(C RP R V cc +-t 式6 当v 01=-Vcc 时ν02=224)()(C RP R V EE +--t = 224)(C RP R V cc +t 式7 可见,当积分器的输入为方波时,输出是一个上升速率与下降速率相等的三角波,其波形关系如图4所示(见EWB 积分器)如果把电压比较器与积分器首尾相连,形成一个闭环电路,则该电路就能够自动产生方波-三角波。
(见EWB HSXHFSQ )三角波的幅度V 02m =132RP R R +Vcc 式8 方波-三角波的频率f =224213)(4C RP R R RP R ++ 式9 由此可得出以下结论:① 电位器RP 2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,若要求输出频率范围较宽,可用C 2改变频率的范围,RP 2实现频率微调。
② 方波的输出幅度约等于电源电压+Vcc ,三角波的输出幅度不超过电源电压+Vcc 电位器RP 1可实现幅度微调,但会影响方波-三角波的频率。
2.三角波 正弦波变换电路为学习多级电路的调试技术,我们将选用差分放大器作为三角波- 正弦波的变换电路,波形变换的原理是:利用差分对管的饱和与截止特性进行变换,分析表明,差分放大器的传输特性曲线i c1 (或i c2)的表达式为i C1= 1E i α= VT vid e I /01-+α 式10式中α=Ic /I E ≈1;Io 为差分放大器的恒定电流;V T 为温度的电压当量,当室温为25℃ 时,V T ≈26mV 。
如果v id 为三角波,设表达式id v =⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧---)43(4)4(4T t tVm T t T Vm 式11 式中,Vm 为三角波的幅度;T 为三角波的周期。
将式11代入式10,则⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧++=---)43(4)4(40101)(1T t VT Vm T t VT Vm T T e I e I t iC αα 式12 用计算机对式12进行计算,打印输出的i c1(t) 或i c2(t) 曲线近似于正弦波,则差分放大器的输出电压i c1(t)、i c2(t)亦近似于正弦波,波形变换过程如图5示为使输出波形更接近正弦波,要求:① 传输特性曲线尽可能对称,线性区尽可能窄;② 三角波的幅值Vm 就接近晶体管的截止电压值。
图5 三角波 正弦波变换图6为三角波正弦波的变换电路,其中,RP 1调节三角波的幅度,RP 2调整电路的对称性,并联电阻R E2用来减小差分放大器的线性区。
C 1、C 2、C 3为隔直电容,C 4为滤波电容,以滤除谐波分量,改善输出波形。
图6 三角波——正弦波变换电路三 、函数发生器的性能指标● 输出波形 正弦波、方波、三角波等● 频率范围 频率范围一般分为若干波段:如1HZ -10HZ ,10HZ -100HZ ,100HZ -1KHZ ,1KHZ -10KHZ ,10KHZ -100KHZ ,100KHZ -1MHZ 等6个波段。