电路和电子基础实验函数任意波形发生器用户手册(V1.0)

电子线路设计与制作任务书[实验题目]：函数信号发生器的设计与制作[实验目的]：能在设计与制作实验的过程中,结合所学理论知识,进行电子应用电路的设计、组装与调试,以此来掌握使用模拟分立元器件和数字电路集成芯片设计一个函数信号发生器电路的方法和实践技能,为以后从事生产和科研工作打下一定的基础.[设计内容与要求]：1．设计任务设计并制作一个函数信号发生器电路.主要技术指标1〕输出波形：正弦波、方波、三角波.2〕频率范围：100HZ～１KＨz.1KHZ～10KHZ3> 输出电压：方波U p-p≥20V,三角波U p-p=6V,正弦波Up-p>1V；γ<2%,正弦4> 波形特性：方波t r<10s〔1kHz,最大输出时〕,三角波失真系数∆γ<5%.波失真系数-2．设计要求本设计制作实验要求用运算放大器与晶体管差分放大器共同组成方波—三角波—正弦波函数信号发生器.基本组成框图如图1所示.图1 函数发生器电路组成框图1．提出函数信号发生器的设计方案,论证各自的优、缺点.选择其中一种加以详细的电路设计、选择元器件型号并确定元件参数,列出材料清单,画出电路图；2．利用EWB软件仿真或用面包板组装并调试电路,使其达到设计要求；3．也可用单片机进行函数信号发生器电路的设计.4．撰写实验报告1电路的选择与设计1.1三角波变换成正弦波由运算放大器电路与分立元件构成,方波-三角波-正弦波发生器电路组成框图如图1所示,这里只介绍将三角波变换成正弦波的电路,常见电路如下：<a> 方案1<b> 方案2<c> 方案3图 1 波形发生方案〔1〕用差分放大电路实现三角波-正弦波的变换波形变换的原理是利用差分放大器的传输特性曲线的非线性,波形变换过程如图2所示.由图可见,传输特性曲线越对称,线性区越窄越好；三角波的幅度U im应正好使晶体接近饱和区或截止区.图2 三角波-正弦波变换原理图图3 三角波-正弦波变换电路图3为实现三角波-正弦波变换的电路,其中R P1调节三角形的幅度,R P2调整电路的对称性,其并联电阻R e2用来减小差分放大器的线性区,电容C1、C2、C3,C4为隔直电容,C5为滤波电容,以滤除谐波分量,改善输出波形.〔2〕用二极管折线近似实现三角波-正弦波的变换最简单的折线近似电路如图4所示.图4 二极管折线近似电路图图5 波形变换原理图当电压Ui<R Ao/<R Ao+Rs>>小于U1+U d时,二极管V D1、V D2、V D3截止；当电压U i大于U1+U D且小于U2+U D时,则V D1导通；同理可得V D2、V D3的导通条件.不难得出图4的输入、输出特性曲线如图5所示.选择合适的电阻网络,可使三角波→正弦波.一个实用的折线逼近正弦波转换电路如图6所示.其计算图见图7所示,该图是以正弦波角频率0度为0V,90度为峰值画出的三角波,0度~30度处,三角波和正弦波因为有着相同的电平值而重合,其余部分是,选择转折点为P,画出用折线逼近正弦波的直线段,由两者的斜率比定出电阻网络的分压比.每个转折点对应着一个二极管,而且所提供给各二极管负端的电位值应该是适当的.图6 三角波-正弦波变换电路 图7 波形变换计算图1.2利用恒流源对电容充放电实现三角波利用恒流源对电容充放电可以实现三角波,其关键是需要一个恒流特性很好的恒流源和一个漏电很小、损耗和吸附效应很小的电容器,如聚苯乙烯电容器和聚四氟乙烯电容器,且电容量一般不超过1uF,原理电路如图8所示.工作原理：在K 1打开、K 2闭合阶段t=0~t 1,电容充电至而在K 1闭合、K 2打开阶段t=t 1~t 2,电容放电至)1()12()1()2(100210t V t t cI t V dt I I c V c c t t c +--=++-=⎰由此便可以得到三角波.图8对电容充放电实现三角波原理图图9利用恒流源对电容充放电产生三角波电路图9所示为其实用电路.A 1和晶体管T 1组成恒流源Io,Io=〔15+Vi 〕/1.2K.A 2和晶体管T 2组成恒流源2Io,T 3、T 4为电流开关,改变控制电压±V i 的大小可同时调节两个电流源的电流,因而可以方便地实现三角波频率的控制.1.3利用积分电路形成三角波图10 积分电路积分电路可以将方波转换为三角波,其输入输出函数关系为：V o=-Vi/RC.但由于运放的输入电阻、开环增益、S R 均为有限值,输入偏置电流I B ,失调电流I OS 与温漂等不可能为零,以与电容C 本身的漏电等原因,实际的三角波的线性度不可能十分理想.方波、三角波发生器图11所示的方波、三角波发生器由积分器和比较器组成,其工作原理不作介绍,只作几点说明：Vi C图 11 方波三角波产生电路所示电路的周期为：T=4〔R 1+R W1〕C 〔R 2/R 3〕,由此可知,改变电位器W 1和电容C,或调节W 3,均可改变频率.为了调节频率的方便,这里采用改变C 作为频率的粗调,改变W 1作为频率细调的方案.因调节W 3将同时影响三角波的幅度,所以三角波的幅度一旦调好,W 3就不再调节.调节W 2可以改变E 1的电位,而E 1的大小对电容的充、放电的速度影响不 同,将使三角波的上升、下降的斜率不等,从而可以改变三角波和方波的对称性.当计算稳压管限流电阻R 4时,应考虑到：R 4=[12-〔Vz+0.7〕]／Io,而Io=I o1+I o2+I o3+Iz.当I o1、I o2、I o3处于最大时,Iz 仍应大于Izmin 〔通常为5mA 〕.1.4正弦函数转换器利用正弦函数转换器可以将三角波转换为正弦函数.这里介绍两种正弦函数转换网络,这两种正弦函数转换网络的基本设计思想都是将三角波进行逐段校正,使之逼近正弦波.如图12所示,在T/2内均匀的设置了六个断点,以作7段校正,所以每段所占的时间为T/14.若设正弦波过零点的斜率与三角波相同,即有V om=2Vim/π≈0.64Vim.图12 逐段校正法将三角波转换为正弦波由此可推算出各断点上应校正到的电平值：V o1、 V o2、 V o3.设V im =5v,V om =3.18v,则其对应电路如图13所示,其基本结构是比例放大电路,只是按照图的要求,使运放A 在不同的时间区段内,具有不同的比例系数,对不同区段的比例系数的调整,是通过二极管网络来实现的.如输出信号的正半周内有D 1、D 2、D 3控制切换；负半周内有D 4、D 5、D 6控制切换.电阻R b1~ R b3与R b4~ R b6分别组成分压器,控制各二极管的动作电平.① 在0~t 1区段,要求D 1~D 6均不导通,此时,V 0与V 1的比例关系应为：由V o1=1.38V ,t 1=T/14和V im =5v 可得：R F /R I =0.9.令R i =10K,则R F =9.7K.②在t 1~ t 2区段,要求D 1导通,D 2~D 6均不导通,此时,V 0与V 1的比例关系应为： 由V o2-V o1=2.49-1.38=1.11 V ,t 2-t 1=T/14和V im =5v 可得：<R F //R a1>／R I =0.77, R a1=33.5K.V T T V V om o 38.1)142sin(1==π同时,为控制D1的动作电平,要求1点上得电平满足下列关系：设计时,为了避免R b1对比例关系得影响,要求R b1>>R a1,所以上式又可以化简为： 由此可得R b1=545K.图 13 三角波正弦波转换电路1.5总的电路原理图综合考虑各种因素总的设计原理图如图14所示:图14 总的原理图2单元电路的比较与确定由运算放大器电路与分立元件构成方波-三角波-正弦波函数发生器:2.1用差分放大实现三角波-正弦波的变换电路如图所示图15 三角-波正弦波的变换电路指标要求：频率范围 1Hz~10Hz;10Hz~100Hz.输出电压 方波U pp ≤24V ；三角波U pp =8V ；正弦波U pp＞1V .三角波-正弦波变换电路的参数选择原则是：隔直电容C 4、C 5、C 6的容量要取的较大,因为输出频率很低,一般取值为470μF,滤波电容C 7视输出的波形而定,若含高次谐波成分较多,C 7可以取得较小,一般为几十皮法至几百皮法.R E2与R E4相关联,以减小差分放大器的线性区.差分放大器的静态工作点可以通过观测传输特性曲线,调整R P1与电阻R 确定.2.2用二极管折线近似电路实现三角波-正弦波的变换电路如图所示图16 函数发生器2指标要求：频率范围 10Hz~100Hz,100Hz~1KHz,1KHz~10KHz; 频率控制方式 通过改变RC 时间常数手控信号频率11110101)(D b a a V R R R E V V =++-E R R V V b a D 11101+≈通过改变控制电压U c实现压控频率〔VCF〕输出电压各波形输出幅度连续可调；频率调节部分设计时,可先按三个频段给定三个电容值：1000pF、0.01μF、0.1μF然后再计算R的大小,手控与压控部分线路要求更换方便.为满足对方波前后沿时间的需要,以与正弦波最高工作频率〔10KHz〕的要求,在积分器、比较器、正弦波转换器和输出级中应选用SR值较大的运放〔如LF353〕.为保证正弦波有较小的失真度,应正确计算二极管网络的电阻参数,并注意调节输出三角波的幅度和对称度,输入波形中不能含有直流成分.3心得体会与传统的接受学习相比,设计性实验具有更强的问题性、实践性、参与性和开放性.第一次做设计性实验,刚开始束手无策,于是便向有经验的师兄师姐借鉴,同时通过查阅实验书本了解一些有关的内容.于是就开始了实验方案的设计: 在做设计的过程中,首先是明确实验目的,弄清实验思路,把实验原理详细的表述出来.然后是查阅了很多实验的仪器使用方法和仪器的测量对象,最后定下了完成该实验所要用到的仪器.写出实验的具体步骤.实验是通过自主独立地发现问题、设计实验、操作、调查、搜集与处理信息等活动从而获得知识、技能、情感与态度的发展,特别是探索精神和创新能力的发展的学习方式和学习过程.这次的设计性实验的整个过程让我收益很大.是我明白了在实验之前要学会确定实验目标、制定实验计划、作好具体的实验准备；在实验中要学会对自己的实验进展、实验方法作出自我监控、自我反馈和自我调节；在实验后要学会对自己的实验结果进行自我检查、自我总结、自我评价与自我补救.。

实训一函数发生器、交流毫伏表和示波器的使用一、实训目的1.了解函数发生器、交流毫伏表和示波器|何板上各部件的作用。

2.掌握函数发纶器、交流毫伏衣和示波器的使用方法。

二、实训仪器设备1.函数发牛器2.品体管毫伏表（DA-16D）3.双踪示波器（MOS-620CH）三、仪器介绍（一）函数发生器实验台上的函数发生器受开关1控制，它冇三种信号输HI： m弦波信号、矩形波信号和三角波信号。

面板上各部件的作用和使用方法如下。

1•止弦波信号、三角波信号和矩形波信号的频率表指示：频率粗调、频率细调用于表示频率的多少，频率可经连续调节，可调范围为5IIz^550KIIzo信号频率的大小等于频率粗调所选择的量限和频率表头的指示的乘积。

而表头的指示是由频率细调來调整的。

所以，我们可以调出信号的频率。

例如，要调一个1KH7的信号，那么我们可以把粗调调到10,位置，调节细调，使表头指示到10位置, 这时信号的频率即是lKHzo2.矩形波幅度调节：可以调节矩形波信号的幅度的大小，顺时针调节增大，反Z减小。

3.止弦波幅度调节：调节止弦波输出信号的大小。

4.止弦波衰减：它决定止弦波信号的输出和止弦波信号表头的显示Z间的关系，它有三个档位, 分别是OdB、20dB、40dBo当衰减调到OdB位置吋，止弦波表头指示等于其输出。

当衰减调到20dB位置时，正弦波表头指示等于其输出的10倍。

当衰减调到40dB位置时，止弦波表头指示等于其输出的100倍。

弓I入衰减速的优点是为了调节小信号时方便。

（二）品体管毫伏表（DA-16D）DA-16D的作用：是用来测量疋弦交流信号的冇效值的。

1.主要技术指标(1)测量电压范围：100 u厂300V分12个档位；(2)测量频率范围:10Hz"2MHzo2.使用方法(1)接通电源前，首先观察表头指针是否指到零位置，若不在0,应进行机械零点调节，将仪器站立放平，调节表头的调零螺丝，使指针指到零位置。

文章标题：深度解读：33220A任意波形发生器校准手册1. 引言在现代电子技术领域，波形发生器作为一种常见的测试设备，在各种电子设备的研发和生产中扮演着至关重要的角色。

而在波形发生器中，33220A任意波形发生器以其高精度、灵活性和广泛的应用领域而备受青睐。

然而，一台高质量的波形发生器离不开准确的校准，因此本文将从深度和广度的角度，解读33220A任意波形发生器的校准手册，以期帮助读者更全面地了解和掌握这一重要的技术。

2. 33220A任意波形发生器简介33220A任意波形发生器作为一款常见的精密仪器，具有多种波形的发生能力，同时还具备高精度和灵活性的特点。

它广泛应用于频率响应测试、传感器模拟、通信系统测试等领域，为工程师和科研人员提供了便捷的测试手段。

然而，要保证其输出信号的准确性和稳定性，则需要进行准确的校准工作。

3. 校准手册解读校准手册作为保证设备准确性和稳定性的指导文档，对于33220A任意波形发生器而言尤为重要。

在校准手册中，通常包含设备的基本信息、校准原理、校准方法、校准步骤和注意事项等内容。

3.1 设备基本信息在校准手册中，首先会对33220A任意波形发生器的基本信息进行介绍，包括设备型号、生产厂家、出厂日期、技术规格等。

这些信息对于理解设备的特性和性能非常重要，也为后续的校准工作提供了基础支持。

3.2 校准原理校准原理部分将介绍33220A任意波形发生器的工作原理、内部结构和关键元器件，以及输出信号的稳定性和准确性的保证机制。

通过深入理解校准原理，可以更好地把握校准的关键技术和要点。

3.3 校准方法和步骤校准方法和步骤部分则是校准手册的核心内容，它包括对设备进行校准的具体操作流程、校准所需的标准设备和仪器，以及校准过程中需要注意的细节和技巧。

根据校准手册的指导，技术人员可以按照一定的步骤和方法，对设备进行准确的校准工作。

3.4 注意事项校准手册中通常会对在校准过程中需要特别注意的事项进行说明，比如环境条件、检验周期、维护保养等，这些内容对于设备的长期稳定性和可靠性有着重要的影响。

常用电子仪器的使用实验指导书实验一常用电子仪器的使用一、实验目的1. 学习电子电路实验中常用的电子仪器——示波器、函数信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表、频率计等的主要性能、技术指标及正确使用方法。

2. 初步掌握使用双踪示波器观察信号波形和测量波形参数的方法。

二、实验设备与器件器材名称器材名称函数信号发生器双踪示波器交流毫伏表频率计直流稳压电源导线若干三、实验原理在模拟电子电路实验中，经常使用的电子仪器有示波器、函数信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表及频率计等。

它们和万用表一起，可以完成对模拟电子电路的静态和动态工作情况的测试。

在实验中，各种电子仪器要进行综合使用，可按照信号流向，以连线简捷，调节顺手，观察与读数方便等原则进行合理布局，各仪器与被测实验装置之间的布局与连接通常如图1－1所示。

为防止外界干扰，各仪器的公共接地端应连接在一起，称共地。

信号发生器和交流毫伏表的连接线通常用屏蔽线或专用电缆线，示波器的连接线使用专用电缆线，直流电源的连接线用普通导线。

图1－1模拟电子电路中常用电子仪器布局图1.示波器示波器是一种用途很广的电子测量仪器，它既能直接显示电信号的波形，又能对电信号进行各种基本参数的测量，其基本功能和主要使用方法如下：（1）寻找扫描光迹将示波器Y轴显示方式置“Y1”或“Y2”，输入耦合方式置“GND”，开机预热后，若在显示屏上不出现光点和扫描基线，可按下列操作去找到扫描线：①适当调节亮度旋钮。

②触发方式开关置“自动”。

③适当调节垂直、水平“位移”旋钮，使扫描光迹位于屏幕中央。

（若示波器设有“寻迹”按键，可按下“寻迹”按键，判断光迹偏移基线的方向。

）（2）双踪示波器一般有五种显示方式，即“Y1”、“Y2”、“Y1＋Y2”三种单踪显示方式和“交替”、“断续”二种双踪显示方式。

“交替”显示方式一般适宜于输入信号频率较高时使用，“断续”显示一般适宜于输入信号频率较低时使用。

（3）为了显示稳定的被测信号波形，“触发源选择”开关一般选为“内”触发，使扫描触发信号取自示波器内部的Y通道。