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函数信号发生器设计报告

一、设计要求

设计制作能产生正弦波、方波、三角波等多种波形信号输出的波形发生器，

具体要求：

（1）输出波形工作频率范围为2HZ～200KHZ，且连续可调；

（2）输出频率分五档：低频档：2HZ～20HZ；中低频档：20HZ～200HZ；

中频档：200HZ～2KHZ；中高频档：2KHZ～20KHZ；高频档：

20KHZ～200KHZ。

（3）输出带LED指示。

二、设计的作用、目的

1.掌握函数信号发生器工作原理。

2.熟悉集成运放的使用。

3.熟悉Multisim软件。

三、设计的具体实现

3.1函数发生器总方案

采用分立元件，设计出能够产生正弦波、方波、三角波信号的各个单元

电路，利用Multisim仿真软件模拟，调试各个参数，完成单元电路的调试后

连接起来，在正弦波产生电路中加入开关控制，选择不同档位的元件，达到

输出频率可调的目的。

总原理图：

正弦波方波三角波

RC桥式正弦波比较器积分器

振荡电路

3.2单元电路设计、仿真

Ⅰ、RC桥式正弦波振荡电路

图1：正弦波发生电路

正弦波振荡器是在只有直流供电、不加外加输入信号的条件下产生正弦波信号

的电路。

正弦波产生电路的基本结构是：引入正反馈的反馈网络和放大电路。其中：接入

正反馈是产生振荡的首要条件，它又被称为相位条件；产生振荡必须满足幅度条

件；要保证输出波形为单一频率的正弦波，必须具有选频特性；同时它还应具有

稳幅特性。因此，正弦波产生电路一般包括：放大电路、反馈网络、选频网络、

稳幅电路四个部分。根据选频电路回路的不同，正弦波振荡器可分为RC正弦

波振荡器、LC正弦波振荡器和石英晶体振荡器。其中，RC正弦波振荡器主要

用于产生中低频正弦波，振荡频率一般小于1MHz，满足本次设计要求，故选

用RC正弦波振荡器。

产生正弦振荡的条件:

确定R、C的值

为了使选频网络的选频特性尽量不受集成运算放大器的输入电阻和输出电

阻的影响，应使R满足下列关系式：R，一般约为几百千欧以上，仅为几

百欧以上。故确定=10KΩ,针对不同档位设置不同的C：

当=20Hz时，由f=，其中R=10KΩ，得到C≈0.79μF；再将=2Hz，C≈0.79μF

代入，得到R=99.5KΩ,所以将电阻R接成由固定电阻=10KΩ和120KΩ的滑动

变阻器串联形式，使电路变成频率由=2Hz到=20Hz可调的正弦波发生电路；

同理可以计算出20Hz～200Hz、200Hz～2kHz、2kHz～20kHz、20kHz～

200kHz的R、C值。

确定、

RC选频网络对于频率f的放大倍数为F=1/3，而回路起振条件为=1。

故放大电路的电压放大倍数A=(+)/=3，即/=2，取/=2。而=+//,其中，

为二极管的正向动态电阻。实验证明，取≈时，既能够减少二极管特性的非线

性而引起的波形失真，又能起一定的稳幅作用，取=5.1KΩ，=24KΩ，=45.5K

Ω。

Multisim仿真电路与结果：

Ⅱ.方波发生电路

从一般原理来分析,可以在滞回比较器电路的基础上,靠正反馈和RC充放电

回路组成矩形波发生电路,由于滞回比较器的输出只有两种可能的状态，高电平

或低电平，两种不同的输出电平式RC电路进行充电和放电，于是电容上的电压

降升高或降低，而电容的电压又作为滞回比较器的输入电压，控制其输出端状态

发生跳变，从而使RC电路由充电过程变成放电过程或相反，如此循环往复，周

而复始，最后在滞回比较器的输出端即可得到一个高低电平变化周期性交替的方

波信号。

Multisim仿真电路与结果：

Ⅲ.三角波发生电路

在产生方波之后，输入到一个积分电路便可得到三角波。

图中滞回比较器的输出电压=±