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函数信号发生器 大 庆 石 油 学 院 课 程 设 计 课 程 低频与数字电路课程设计 题 目 函数信号发生器 院 系 电子科学学院 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 2008年 7月 19日 1 大庆石油学院课程设计任务书 课程 低频与数字电路课程设计 题目 函数信号发生器设计 专业 姓名 学号 主要内容、基本要求、主要参考资料等 主要内容： 设计能产生方波、三角波及正弦波等多种波形信号的信号发生器。 基本要求： 1.在给定的?12V直流电源电压条件下，使用运算放大器设计一个函数信号发生器。 2.信号频率：1kHz～10kHz。 3.方波：Vp-p?24V，上升和下降时间：?10ms； 三角波：Vp-p?6V，三角波失真度：?2%； 正弦波：Vp-p1V，正弦波失真度：?5%。 主要参考资料： [1] 童诗白，华成英.模拟电子技术基础.北京：高等教育出版社，2001. [2] 彭介华.电子技术课程设计指导.北京：高等教育出版社，1997. [3] 孙梅生.电子技术基础课程设计.北京：高等教育出版社，1998. 完成期限 2008.7.19 指导教师 专业负责人 年 月 日 2 1）输出波形：正弦波，方波和三角波。 2）频率范围：1kHz~10kHz 3) 输出电压：方波：Vp-p?24V 三角波：Vp-p?6V 正弦波：Vp-p1 4）波形特性：方波：上升和下降时间：?10ms； 三角波：三角波失真度：?2%； 正弦波：正弦波失真度：?5%。 1. 函数信号发生器一般是指能自动产生正弦波，三角波，方波等电压波形的 电路或仪器，电路形成可以采用由运放及分立元件构成；也可以采用单片集成 函数发生器，根据用途不用，有产生三种或多种波形的函数发生器。 产生方波，三角波和正弦波的方案有很多种，如首先产生正弦波，然后通 过比较器电路变换成方波，再通过积分电路变换成三角波。也可以首先产生方 波，三角波，然后再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波，或采用一片能 够同时产生上述三种波形的专用集成电路芯片（5G308）.我采用的是由集成运算放大器与晶体管差分放大器共同组成的函数信号发生器。 2. 3 比较器 积分器 差分放大器 （1）方波-三角波产生电路：如下图的电路能自动产生方波-三角波，电路工作原理如下：若a点断开，运算放大器A1和R1，R2，R3及RP1组成电压比较器，R1称为平衡电阻，C1称为加速电容，可加速比较器得翻转；运放的反相端 接基准电压+Ucc，低电平等于负电源电压-Uee，当比较器U+ = U- =0V时，比较器翻转，输出Uo1从高电平+Ucc跳到低电平-Uee，或从低电平-Uee跳到高电平+Ucc。设Uo1=+Ucc，则 U+ = R2×（+Ucc）／（R2+R3+Rbp1）+R2×Uia =0V （1） 式中，RP1指电位器得调整值。将上式调整，得比较器翻转得下门限电位 Uia- =-R2×（+Ucc）／（R3+Rbp1）= R2×（Ucc）／(R3+Rbp1) （2） 若Uo1 = -Uee，则比较器翻转的上门限电位 Uia+ = -R2×(-Uee) ／（R3+Rbp1） =R2×Uee／（R3+Rbp1） （3） 比较器的门限宽度Uh为 Uh = Uia+ － Uia- =2×R2×Ucc／（R3+Rbp1） （4） 当a点断开后，运放A2和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（t）=-1?Uo1 dt／（R4+Rbp2）×C2 （5） 4 123456 DD C?Uo1CAP+Ucc+UccCCR1R4A1R2A2Uo2RP2UiD-Uee-UeeR3R5aRP1C1 BB AATitleSizeNumberRevisionBDate:13-Jul-2008Sheet of 我的文档\桌面\MyDesign.ddbDrawn By:File:d:\123456 方波-三角波产生电路 当Uo1 = +Ucc时， Uo2（t）=-（+Ucc）×t／（R4+Rbp2）×C2 （6） 当Uo1 = -Uee时， Uo2（t）=-Uee×t／（R4+Rbp2）×C2 （7） 可见，当积分器得输入为方波时，输出是一个上升速率与下降速率相等的 三角波。 当a点闭合，即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 Uo2m = R2×Ucc／（R3+Rbp1） （8） 方波-三角波的频率 f = （R3+Rbp1）／（4×R2×(R4+Rbp2) ×C2） （9） 5 (2)三角波-正弦波变换电路 我选用差分放大