函數(shù)發(fā)生器模電課程設(shè)計(jì)

1、揚(yáng)州大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院本科生課程設(shè)計(jì) 題 目： 函數(shù)信號發(fā)生器 課 程： 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 專 業(yè)： 測控技術(shù)與儀器 班 級： 測控 0801 學(xué) 號： 081302117 姓 名： 陳振旭 指導(dǎo)教師： 紀(jì)曉華 完成日期： 2011 年 1 月 14 日 總總 目目 錄錄第一部分：任務(wù)書第一部分：任務(wù)書 第二部分：課程設(shè)計(jì)報(bào)告第二部分：課程設(shè)計(jì)報(bào)告第第 一一 部部 分分任任務(wù)務(wù)及及指指導(dǎo)導(dǎo)書書（含課程設(shè)計(jì)計(jì)劃安排）（含課程設(shè)計(jì)計(jì)劃安排）模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)指導(dǎo)書課程設(shè)計(jì)任務(wù)指導(dǎo)書課題：函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計(jì)課題：函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計(jì)一個(gè)電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制作過程所涉及的知識面很廣；加上

2、電子技術(shù)的發(fā)展異常迅速，新的電子器件的功能在不斷提升，新的設(shè)計(jì)方法不斷發(fā)展，新的工藝手段層出不窮，它們對傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制作方法提出了新的挑戰(zhàn)。但對于初次涉足電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制作來說，了解并實(shí)踐一下電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制作的基本過程是很有必要的。由于所涉及的知識面很廣，相應(yīng)的具體內(nèi)容請參考本文中提示的模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì) 、 電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)等書的有關(guān)章節(jié)。一、函數(shù)發(fā)生器的簡介函數(shù)發(fā)生器一般是指能自動(dòng)產(chǎn)生正弦波、三角波、方波及鋸齒波、階梯波等電壓波形的電路或儀器。根據(jù)用途不同，有產(chǎn)生三種或多種波形的函數(shù)發(fā)生器，使用的器件可以是分立器件 (如低頻信號函數(shù)發(fā)生器 S101 全部采用晶體管)，也可以采

3、用集成電路(如單片函數(shù)發(fā)生器模塊 8038)。為進(jìn)一步掌握電路的基本理論及實(shí)驗(yàn)調(diào)試技術(shù)，本課題采用由集成運(yùn)算放大器與晶體管差分放大器共同組成的方波三角波正弦波函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計(jì)方法。產(chǎn)生正弦波、方波、三角波的方案有多種，如首先產(chǎn)生正弦波，然后通過整形電路將正弦波變換成方波，再由積分電路將方波變成三角波；也可以首先產(chǎn)生三角波方波，再將三角波變成正弦波或?qū)⒎讲ㄗ兂烧也ǖ鹊?。本課題采用先產(chǎn)生方波三角波，再將三角波變換成正弦波的電路設(shè)計(jì)方法，一、函數(shù)發(fā)生器的工作原理一、函數(shù)發(fā)生器的工作原理本課題中函數(shù)發(fā)生器電路組成框圖如下所示：由比較器和積分器組成方波三角波產(chǎn)生電路，比較器輸出的方波經(jīng)積分器得到三角波

4、，三角波到正弦波的變換電路主要由差分放大器來完成。差分放大器具有工作點(diǎn)穩(wěn)定，輸入阻抗高，抗干擾能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。特別是作為直流放大器時(shí)，可以有效地抑制零點(diǎn)漂移，因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波。波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性曲線的非線性。二、設(shè)計(jì)目的二、設(shè)計(jì)目的1掌握電子系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)方法2掌握模擬 IC 器件的應(yīng)用3培養(yǎng)綜合應(yīng)用所學(xué)知識來指導(dǎo)實(shí)踐的能力三、設(shè)計(jì)要求及技術(shù)指標(biāo)三、設(shè)計(jì)要求及技術(shù)指標(biāo)1設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)試函數(shù)發(fā)生器2輸出波形：正弦波、方波、三角波；3頻率范圍 ：在 1010000Hz 范圍內(nèi)可調(diào) ；4輸出電壓：方波 U24V，三角波 U8V，正弦波 U1V；四、設(shè)計(jì)所用儀器

5、及器件四、設(shè)計(jì)所用儀器及器件1直流穩(wěn)壓電源2雙蹤示波器3萬用表4運(yùn)放 7415電阻、電容若干6三極管7面包板五、日程安排五、日程安排1布置任務(wù)、查閱資料，方案設(shè)計(jì)（一天）根據(jù)設(shè)計(jì)要求，查閱參考資料，進(jìn)行方案設(shè)計(jì)及可行性論證，確定設(shè)計(jì)方案，畫出詳細(xì)的原理圖。2上機(jī)在 EDB（或 EDA）對設(shè)計(jì)電路進(jìn)行模擬仿真調(diào)試、畫電路原理接線圖 （半天）要求在虛擬儀器上觀測到正確的波形并達(dá)到規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)。3電路的裝配及調(diào)試（兩天半）在面包板上對電路進(jìn)行裝配調(diào)試，使其全面達(dá)到規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)，最終通過驗(yàn)收。4總結(jié)報(bào)告 （一天）六、課程設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容：六、課程設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容：總結(jié)設(shè)計(jì)過程，寫出設(shè)計(jì)報(bào)告，設(shè)計(jì)報(bào)告具體內(nèi)

6、容要求如下：1課程設(shè)計(jì)的目和設(shè)計(jì)的任務(wù)2課程設(shè)計(jì)的要求及技術(shù)指標(biāo)3總方案的確定并畫出原理框圖。4各組成單元電路設(shè)計(jì)，及電路的原理、工作特性(結(jié)合設(shè)計(jì)圖寫) 5總原理圖，工作原理、工作特性（結(jié)合框圖及電路圖講解） 。6電路安裝、調(diào)試步驟及方法，調(diào)試中遇到的問題，及分析解決方法。7實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，改進(jìn)意見及收獲。8體會。七、電子電路設(shè)計(jì)的一般方法：七、電子電路設(shè)計(jì)的一般方法：1仔細(xì)分析產(chǎn)品的功能要求，利用互連網(wǎng)、圖書、雜志查閱資料，從中提取相關(guān)和最有價(jià)值的信息、方法。（1）設(shè)計(jì)總體方案。（2）設(shè)計(jì)單元電路、選擇元器件、根據(jù)需要調(diào)整總體方案（3）計(jì)算電路（元件）參數(shù)。（4）繪制總體電路初稿（5）上機(jī)在

7、 EDB（或 EDA）電路實(shí)驗(yàn)仿真。（6）繪制總體電路。2明確電路圖設(shè)計(jì)的基本要求進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。并上機(jī)在 EDB（或 EDA）上進(jìn)行電路實(shí)驗(yàn)仿真，電路圖設(shè)計(jì)已有不少的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，利用這些軟件可顯著減輕了人工繪圖的壓力，電路實(shí)驗(yàn)仿真大大減少人工重復(fù)勞動(dòng)，并可幫助工程技術(shù)人員調(diào)整電路的整體布局，減少電路不同部分的相互干擾等等。3掌握常用元器件的識別和測試。電子元器件種類繁多，并且不斷有新的功能、性能更好的元器件出現(xiàn)。需要通過互連網(wǎng)、圖書、雜志查閱它們的識別和測試方法。對于常用元器件，不少手冊有所介紹。4、熟悉常用儀表，了解電路調(diào)試的基本方法。通過排除電路故障，提高電路性能的過程，鞏固理論知

8、識,提高解決實(shí)際問題的能力。5、獨(dú)立書寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。第第 二二 部部 分分課課程程設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)報(bào)報(bào)告告目錄目錄1 1 設(shè)計(jì)的目的及任務(wù)設(shè)計(jì)的目的及任務(wù).- 2 -1.11.1 課程設(shè)計(jì)的目的課程設(shè)計(jì)的目的.- 2 -1.21.2 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求.- 2 -1.31.3 課程設(shè)計(jì)的技術(shù)指標(biāo)課程設(shè)計(jì)的技術(shù)指標(biāo).- 3 -2 2 電路設(shè)計(jì)總方案及原理框圖電路設(shè)計(jì)總方案及原理框圖.- 3 -2.12.1 電路設(shè)計(jì)原理框圖電路設(shè)計(jì)原理框圖.- 3 -2.22.2 電路設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì).- 3 -3 3 各組成部分的工作原理各組成部分的工作原理.- 4 -3.13.1

9、方波發(fā)生電路的工作原理方波發(fā)生電路的工作原理.- 4 -3.23.2 方波方波-三角波轉(zhuǎn)換電路的工作原理三角波轉(zhuǎn)換電路的工作原理.- 4 -3.33.3 三角波三角波-正弦波轉(zhuǎn)換電路的工作原理正弦波轉(zhuǎn)換電路的工作原理.- 7 -3.43.4 電路的參數(shù)選擇及計(jì)算電路的參數(shù)選擇及計(jì)算.- 8 -3.53.5 總電路圖總電路圖.- 9 -4 4 電路仿真電路仿真.- 10 -4.14.1 方波方波-三角波發(fā)生電路的仿真三角波發(fā)生電路的仿真.- 10 -4.24.2 三角波三角波-正弦波轉(zhuǎn)換電路的仿真正弦波轉(zhuǎn)換電路的仿真.- 11 -5 5 電路的安裝與調(diào)試電路的安裝與調(diào)試.- 12 -5.15.1

10、 方波方波-三角波發(fā)生電路的安裝與調(diào)試三角波發(fā)生電路的安裝與調(diào)試.- 12 -安裝方波三角波產(chǎn)生電路.- 12 -調(diào)試方波三角波產(chǎn)生電路.- 12 -5.25.2 三角波三角波-正弦波轉(zhuǎn)換電路的安裝與調(diào)試正弦波轉(zhuǎn)換電路的安裝與調(diào)試.- 12 -安裝三角波正弦波變換電路.- 12 -調(diào)試三角波正弦波變換電路.- 13 -5.35.3 總電路的安裝與調(diào)試總電路的安裝與調(diào)試.- 13 -5.45.4 調(diào)試中遇到的問題及解決的方法調(diào)試中遇到的問題及解決的方法.- 13 -方波-三角波發(fā)生器的裝調(diào).- 13 -三角波-正弦波變換電路的裝調(diào).- 13 -6 6 電路的實(shí)驗(yàn)結(jié)果電路的實(shí)驗(yàn)結(jié)果.- 15 -6

11、.16.1 方波方波-三角波發(fā)生電路的實(shí)驗(yàn)結(jié)果三角波發(fā)生電路的實(shí)驗(yàn)結(jié)果.- 15 -6.26.2 三角波三角波-正弦波轉(zhuǎn)換電路的實(shí)驗(yàn)結(jié)果正弦波轉(zhuǎn)換電路的實(shí)驗(yàn)結(jié)果.- 15 -6.36.3 實(shí)測電路波形、誤差分析及改進(jìn)方法實(shí)測電路波形、誤差分析及改進(jìn)方法.- 15 -7 7收獲與體會收獲與體會.- 16 -8 8儀器儀表清單儀器儀表清單.- 17 -9 9參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).- 18 -1 1 設(shè)計(jì)的目的及任務(wù)設(shè)計(jì)的目的及任務(wù) 模擬電子技術(shù)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，要學(xué)好它，僅靠在課堂上學(xué)好理論知識是不夠的，必須加強(qiáng)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。和基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)不同（實(shí)驗(yàn)的目的內(nèi)容比較單一） ，課程綜合設(shè)計(jì)是對某一門課

12、程進(jìn)行的綜合訓(xùn)練，內(nèi)容較豐富。通過設(shè)計(jì)，裝接，調(diào)試實(shí)際的電子線路，可以進(jìn)一步加深對電路基礎(chǔ)知識的理解，提高分析實(shí)際問題的能力。1.11.1 課程設(shè)計(jì)的目的課程設(shè)計(jì)的目的1掌握電子系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)方法2掌握模擬 IC 器件的應(yīng)用3培養(yǎng)綜合應(yīng)用所學(xué)知識來指導(dǎo)實(shí)踐的能力4. 熟練掌握 MULTISIM 仿真軟件的使用5. 培養(yǎng)一定的自學(xué)能力、獨(dú)立分析和解決問題的能力以及開拓創(chuàng)新能力6. 通過嚴(yán)格的工程設(shè)計(jì)訓(xùn)練，逐步樹立嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍、實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)，并具備一定的生產(chǎn)觀念、經(jīng)濟(jì)觀念和全局觀念。1.21.2 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求任務(wù)任務(wù): : 本課題采用由集成運(yùn)算放大器與晶體管

13、差分放大器共同組成的方波三角波正弦波函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計(jì)方法。 產(chǎn)生正弦波、方波、三角波的方案有多種，如首先產(chǎn)生正弦波，然后通過整形電路將正弦波變換成方波，再由積分電路將方波變成三角波；也可以首先產(chǎn)生三角波方波，再將三角波變成正弦波或?qū)⒎讲ㄗ兂烧也ǖ鹊?。本課題采用先產(chǎn)生方波三角波，再將三角波變換成正弦波的電路設(shè)計(jì)方法，要求要求: : 1設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)試函數(shù)發(fā)生器 2輸出波形：正弦波、方波、三角波； 3頻率范圍 ：在 1010000Hz 范圍內(nèi)可調(diào) ；1.31.3 課程設(shè)計(jì)的技術(shù)指標(biāo)課程設(shè)計(jì)的技術(shù)指標(biāo)1輸出波形：正弦波、方波、三角波；2正弦波有三角波產(chǎn)生，三角波有方波產(chǎn)生3頻率范圍 ：在 1010

14、000Hz 范圍內(nèi)可調(diào) ；4輸出電壓：方波 U24V，三角波 U8V，正弦波 U1V；5. 采用運(yùn)放、器件設(shè)計(jì)完成。2 2 電路設(shè)計(jì)總方案及原理框圖電路設(shè)計(jì)總方案及原理框圖2.12.1 電路設(shè)計(jì)原理框圖電路設(shè)計(jì)原理框圖 圖 2.1 電路設(shè)計(jì)原理框圖2.22.2 電路設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì) 函數(shù)發(fā)生器一般是指能自動(dòng)產(chǎn)生正弦波、三角波、方波及鋸齒波、階梯波等電壓波形的電路或儀器。根據(jù)用途不同，有產(chǎn)生三種或多種波形的函數(shù)發(fā)生器，使用的器件可以是分立器件 (如低頻信號函數(shù)發(fā)生器 S101 全部采用晶體管)，也可以采用集成電路(如單片函數(shù)發(fā)生器模塊)。為進(jìn)一步掌握電路的基本理論及實(shí)驗(yàn)調(diào)試技術(shù)，本課

15、題采用由集成運(yùn)算放大器與晶體管差分放大器共同組成的方波三角波正弦波函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計(jì)方法。 產(chǎn)生正弦波、方波、三角波的方案有多種，如首先產(chǎn)生正弦波，然后通過整形電路將正弦波變換成方波，再由積分電路將方波變成三角波；也可以首先產(chǎn)生三角波方波，再將三角波變成正弦波或?qū)⒎讲ㄗ兂烧也ǖ鹊?。本課題采用先產(chǎn)生方波三角波，再將三角波變換成正弦波的電路設(shè)計(jì)方法， 本課題中函數(shù)發(fā)生器組成方案如下所示: 由比較器和積分器組成方波三角波產(chǎn)生電路，比較器輸出的方波經(jīng)積分器得到三角波，三角波到正弦波的變換電路主要由差分放大器來完成。差分放大器具有工作點(diǎn)穩(wěn)定，輸入阻抗高，抗干擾能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。特別是作為直流放大器時(shí)，可以

16、有效地抑制零點(diǎn)漂移，因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波。波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性曲線的非線性。3 3 各組成部分的工作原理各組成部分的工作原理3.13.1 方波發(fā)生電路的工作原理方波發(fā)生電路的工作原理 此電路由反相輸入的滯回比較器和 RC 電路組成。RC 回路既作為延遲環(huán)節(jié)，又作為反饋網(wǎng)絡(luò)，通過 RC 充、放電實(shí)現(xiàn)輸出狀態(tài)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。設(shè)某一時(shí)刻輸出電壓 Uo=+Uz,則同相輸入端電位 Up=+UT。Uo 通過 R3 對電容 C 正向充電，如圖中實(shí)線箭頭所示。反相輸入端電位 n 隨時(shí)間 t 的增長而逐漸增高，當(dāng) t 趨于無窮時(shí)，Un 趨于+Uz；但是，一旦 Un=+Ut,再稍增大

17、，Uo 從+Uz 躍變?yōu)?Uz,與此同時(shí) Up 從+Ut 躍變?yōu)?Ut。隨后，Uo 又通過 R3 對電容 C 反向充電，如圖中虛線箭頭所示。Un 隨時(shí)間逐漸增長而減低，當(dāng) t 趨于無窮大時(shí)，Un 趨于-Uz；但是，一旦 Un=-Ut,再減小，Uo 就從-Uz 躍變?yōu)?Uz，Up 從-Ut 躍變?yōu)?Ut，電容又開始正相充電。上述過程周而復(fù)始，電路產(chǎn)生了自激振蕩。圖 3.1 方波發(fā)生電路3.23.2 方波方波-三角波轉(zhuǎn)換電路的工作原理三角波轉(zhuǎn)換電路的工作原理R112354U1R2R3 50%Rp1R4 50%Rp212354U2C1R17a圖 3.2 方波三角波產(chǎn)生電路 圖 圖工作原理如下： 若

18、a 點(diǎn)斷開，運(yùn)算發(fā)大器 A1 與 R1、R2 及 R3、RP1 組成電壓比較器，C1 為加速電容，可加速比較器的翻轉(zhuǎn)。運(yùn)放的反相端接基準(zhǔn)電壓，即 U-=0，同相輸入端接輸入電壓 Uia，R1 稱為平衡電阻。比較器的輸出 Uo1 的高電平等于正電源電壓+Vcc，低電平等于負(fù)電源電壓-Vee（|+Vcc|=|-Vee|）, 當(dāng)比較器的 U+=U-=0 時(shí)，比較器翻轉(zhuǎn)，輸出Uo1 從高電平跳到低電平-Vee,或者從低電平 Vee 跳到高電平 Vcc。設(shè) Uo1=+Vcc,則 312231231()0CCiaRRPRUVURRRPRRRP將上式整理，得比較器翻轉(zhuǎn)的下門限單位 Uia-為 223131(

19、)CCCCiaRRUVVRRPRRP若 Uo1=-Vee,則比較器翻轉(zhuǎn)的上門限電位 Uia+為 223131()EECCiaRRUVVRRPRRP比較器的門限寬度2312HCCiaiaRUUUIRRP 由以上公式可得比較器的電壓傳輸特性，如圖 3-71 所示。mopURRRU2132T131242)(4ppRRCRRRT a 點(diǎn)斷開后，運(yùn)放 A2 與R4、RP2、C1 及 R17 組成反相積分器，其輸入信號為方波Uo1，則積分器的輸出 Uo2 為時(shí)， 1OCCUV 時(shí)，1OEEUV 可見積分器的輸入為方波時(shí)，輸出是一個(gè)上升速度與下降速度相等的三角波，其波形關(guān)系如圖所示。 a 點(diǎn)閉合，既比較器與

20、積分器首尾相連，形成閉環(huán)電路，則自動(dòng)產(chǎn)生方波-三角波。三角波的幅度為2231O mCCRUVRRP方波-三角波的頻率 f 為由以上兩式可以得到以下結(jié)論：1. 電位器 RP2 在調(diào)整方波-三角波的輸出頻率時(shí)，不會影響輸出波形的幅度。若要求輸出頻率的范圍較寬，可用 C1 改變頻率的范圍，PR2 實(shí)現(xiàn)頻率微調(diào)。2. 方波的輸出幅度應(yīng)等于電源電壓+Vcc。三角波的輸出幅度應(yīng)不超過電源電壓+Vcc。電位器 RP1 可實(shí)現(xiàn)幅度微調(diào)，但會影響方波-三角波的頻率。3.33.3 三角波三角波-正弦波轉(zhuǎn)換電路的工作原理正弦波轉(zhuǎn)換電路的工作原理 圖 3.3三角波正弦波的變換電路主要由差分放大電路來完成。差分放大器具

21、有工作點(diǎn)穩(wěn)定，輸入阻抗高，抗干擾能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。特別是作為直流放大器，可以有效的抑制零點(diǎn)漂移，因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波。波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性曲線的非線性。分析表明，傳輸特性曲線的表達(dá)式為：022/1idTCEUUaIIaIe011/1idTCEUUaIIaIe式中/1CEaII差分放大器的恒定電流；0I溫度的電壓當(dāng)量，當(dāng)室溫為 25oc 時(shí)，UT26mV。TU如果 Uid 為三角波，設(shè)表達(dá)式為44434midmUTtTUUTtT022TtTtT 式中Um三角波的幅度； T三角波的周期。 為使輸出波形更接近正弦波，由圖可見：（1） 傳輸特性曲線越對稱，線性區(qū)越窄越好

22、；（2） 三角波的幅度 Um 應(yīng)正好使晶體管接近飽和區(qū)或截止區(qū)。（3） 圖為實(shí)現(xiàn)三角波正弦波變換的電路。其中 Rp1 調(diào)節(jié)三角波的幅度，Rp2 調(diào)整電路的對稱性，其并聯(lián)電阻 RE2 用來減小差分放大器的線性區(qū)。電容 C1,C2,C3為隔直電容，C4 為濾波電容，以濾除諧波分量，改善輸出波形。C4-12VVCCR5R6R7R8R9R11-12VVCCR12 50%R13C5C2R14IO2圖 3.4 三角波正弦波變換電路的仿真圖3.5 三角波正弦波變換3.43.4 電路的參數(shù)選擇及計(jì)算電路的參數(shù)選擇及計(jì)算1.方波-三角波中電容 C1 變化（關(guān)鍵性變化之一） 實(shí)物連線中，我們一開始很長時(shí)間出不來波

23、形，后來將 C1 從 10uf（理論時(shí)可出來波形）換成 0.1uf 時(shí)，順利得出波形。實(shí)際上，分析一下便知當(dāng) C1=10uf 時(shí)，頻率很低，不容易在實(shí)際電路中實(shí)現(xiàn)。2.三角波-正弦波部分 比較器 A1 和積分器 A2 的元件計(jì)算如下。由式（3-61）得 2231O mCCRUVRRP即 223141123O mCCURRRPV取 ，則，取 ，RP1 為 47K 的點(diǎn)位器。區(qū)平衡210RK3130RRPK320RK電阻 1231/()10RRRRPK由式（3-62） 當(dāng)時(shí)，取 C1=10uF，則，取，為110ZHf42(75 7.5)RRPk45.1Rk100K 電位器。當(dāng)時(shí) ，取 C1=1uF

24、 以實(shí)現(xiàn)頻率波段的轉(zhuǎn)換，R4 及10100ZHfRP2 的取值不變。取平衡電阻 R17 為 10 千歐。 三角波正弦波變換電路的參數(shù)選擇原則是：隔直電容 C3、C4、C5 要取得較大，因?yàn)檩敵鲱l率很低，取，濾波電容視輸出的波形而定，若含高345470CCCF6C次斜波成分較多，可取得較小，一般為幾十皮法至 0.1 微法。RE2=100 歐與6C6CRP4=100 歐姆相并聯(lián)，以減小差分放大器的線性區(qū)。差分放大器的幾靜態(tài)工作點(diǎn)可通過觀測傳輸特性曲線，調(diào)整 RP4及電阻 R*確定。3.53.5 總電路圖總電路圖 50%R10C3R112354U1R2R3 50%Rp1R4 50%Rp212354U

25、2C1R17C412VVCCR5R6R7R8R9R11-12VVCC1R12 50%R13C5C2R14圖 3.6 三角波-方波-正弦波函數(shù)發(fā)生器實(shí)驗(yàn)電路的仿真圖 先通過比較器產(chǎn)生方波，再通過積分器產(chǎn)生三角波，最后通過差分放大器形成正弦波。 4 4 電路仿真電路仿真4.14.1 方波方波-三角波發(fā)生電路的仿真三角波發(fā)生電路的仿真圖 4.1 方波仿真波形圖 4.2 三角波仿真波形圖 4.3 方波三角波仿真波形4.24.2 三角波三角波-正弦波轉(zhuǎn)換電路的仿真正弦波轉(zhuǎn)換電路的仿真5 5 電路的安裝與調(diào)試電路的安裝與調(diào)試5.15.1 方波方波-三角波發(fā)生電路的安裝與調(diào)試三角波發(fā)生電路的安裝與調(diào)試5.1

26、.1.安裝方波三角波產(chǎn)生電路1. 把兩塊 741 集成塊插入面包板，注意布局；2. 分別把各電阻放入適當(dāng)位置，尤其注意電位器的接法；3. 按圖接線，注意直流源的正負(fù)及接地端。5.2.2.調(diào)試方波三角波產(chǎn)生電路1. 接入電源后，用示波器進(jìn)行雙蹤觀察；2. 調(diào)節(jié) RP1，使三角波的幅值滿足指標(biāo)要求；3. 調(diào)節(jié) RP2，微調(diào)波形的頻率；4. 觀察示波器，各指標(biāo)達(dá)到要求后進(jìn)行下一部安裝。5.25.2 三角波三角波-正弦波轉(zhuǎn)換電路的安裝與調(diào)試正弦波轉(zhuǎn)換電路的安裝與調(diào)試5.2.1.安裝三角波正弦波變換電路1. 在面包板上接入差分放大電路，注意三極管的各管腳的接線；2. 搭生成直流源電路，注意 R*的阻值選

27、取；3. 接入各電容及電位器，注意 C6 的選?。?. 按圖接線，注意直流源的正負(fù)及接地端。5.2.2.調(diào)試三角波正弦波變換電路1. 接入直流源后，把 C4 接地，利用萬用表測試差分放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)；2. 測試 V1、V2 的電容值，當(dāng)不相等時(shí)調(diào)節(jié) RP4 使其相等；3. 測試 V3、V4 的電容值，使其滿足實(shí)驗(yàn)要求；4. 在 C4 端接入信號源，利用示波器觀察，逐漸增大輸入電壓，當(dāng)輸出波形剛好不失真時(shí)記入其最大不失真電壓；5.35.3 總電路的安裝與調(diào)試總電路的安裝與調(diào)試 1. 把兩部分的電路接好，進(jìn)行整體測試、觀察 2. 針對各階段出現(xiàn)的問題，逐個(gè)排查校驗(yàn)，使其滿足實(shí)驗(yàn)要求，即使正弦波

28、的峰峰值大于 1V。 5.45.4 調(diào)試中遇到的問題及解決的方法調(diào)試中遇到的問題及解決的方法 方波-三角波-正弦波函數(shù)發(fā)生器電路是由三級單元電路組成的,在裝調(diào)多級電路時(shí)，通常按照單元電路的先后順序分級裝調(diào)與級聯(lián)。5.4.1.方波-三角波發(fā)生器的裝調(diào) 由于比較器 A1與積分器 A2組成正反饋閉環(huán)電路，同時(shí)輸出方波與三角 波，這兩個(gè)單元電路可以同時(shí)安裝。需要注意的是，安裝電位器 RP1與 RP2之前，要先將其調(diào)整到設(shè)計(jì)值，如設(shè)計(jì)舉例題中，應(yīng)先使 RP1=10K,RP2?。?.5-70）K 內(nèi)的任一值,否則電路可能會不起振。只要電路接線正確，上電后，UO1的輸出為方波，UO2的輸出為三角波，微調(diào) R

29、P1,使三角波的輸出幅度滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求有，調(diào)節(jié) RP2，則輸出頻率在對應(yīng)波段內(nèi)連續(xù)可變。 5.4.2.三角波-正弦波變換電路的裝調(diào) 按照圖 375 所示電路，裝調(diào)三角波正弦波變換電路，其中差分發(fā)大電路可利用 課題三設(shè)計(jì)完成的電路。電路的調(diào)試步驟如下。 （1）經(jīng)電容 C4 輸入差摸信號電壓 Uid=50v，F(xiàn)i =100Hz 正弦波。調(diào)節(jié) Rp4 及電阻R*,是傳輸特性曲線對稱。在逐漸增大 Uid。直到傳輸特性曲線形狀入圖 373 所示，記下次時(shí)對應(yīng)的 Uid 即 Uidm 值。移去信號源，再將 C4 左段接地，測量差份放大器的靜態(tài)工作點(diǎn) I0 ,Uc1,Uc2,Uc3,Uc4。（2）Rp3

30、與 C4 連接，調(diào)節(jié) Rp3 使三角波俄 輸出幅度經(jīng) Rp3 等于 Uidm 值，這時(shí)Uo3 的輸出波形應(yīng)接近正弦波，調(diào)節(jié) C6 大小可改善輸出波形。如果 Uo3 的波形出現(xiàn)如圖 376 所示的幾種正弦波失真，則應(yīng)調(diào)節(jié)和改善參數(shù)，產(chǎn)生是真的原因及采取的措施有；1）鐘形失真 如圖（a）所示，傳輸特性曲線的 線性區(qū)太寬，應(yīng)減小 Re2。(a)2）半波圓頂或平頂失真 如圖（b）所示，傳輸特性曲線對稱性差，工作點(diǎn) Q 偏上或偏下，應(yīng)調(diào)整電阻 R*。(b)3）非線性失真 如圖（c）所示，三角波傳輸特性區(qū)線性度 差引起的失真，主要是受到運(yùn)放的影響?？稍谳敵龆思訛V波網(wǎng)絡(luò)改善輸出波形。(c)（3）性能指標(biāo)測量

31、與誤差分析 1）方波輸出電壓 Upp=2Vcc 是因?yàn)檫\(yùn)放輸出極有 PNP 型兩種晶體組成復(fù)合互補(bǔ)對稱電路，輸出方波時(shí)，由于導(dǎo)通時(shí)輸出電阻的影響，使方波輸出度小于電源電壓值。2）方波的上升時(shí)間 T，主要受預(yù)算放大器的限制。如果輸出頻率受限制?？梢栽黾铀匐娙?C1，一般取 C1 為幾十皮法。用示波器或脈沖示波器測量 T。 6 6 電路的實(shí)驗(yàn)結(jié)果電路的實(shí)驗(yàn)結(jié)果6.16.1 方波方波-三角波發(fā)生電路的實(shí)驗(yàn)結(jié)果三角波發(fā)生電路的實(shí)驗(yàn)結(jié)果理論計(jì)算值（HZ）仿真值（HZ）實(shí)測值（HZ） 頻率電容最大最小最大最小最大最小10uf14.710.7140.62512.680.6311uf147.17.14129.

32、875.385129745.3910.1uf147171.4125053.19127055.860.01uf147107145000500103205126.26.2 三角波三角波-正弦波轉(zhuǎn)換電路的實(shí)驗(yàn)結(jié)果正弦波轉(zhuǎn)換電路的實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)測 R*=15KVc1=5.50v Ic1=0.3255mAVc2=5.49v Ic2=0.325mAVe3=-10.656v Ie3=-0.672mA6.36.3 實(shí)測電路波形、誤差分析及改進(jìn)方法實(shí)測電路波形、誤差分析及改進(jìn)方法（1）方波輸出電壓 Upp=2Vcc 是因?yàn)檫\(yùn)放輸出極有 PNP 型兩種晶體組成復(fù)合互補(bǔ)對稱電路，輸出方波時(shí)，兩管輪流截止與飽和導(dǎo)通，由于

33、導(dǎo)通時(shí)輸出電阻的影響，使方波輸出度小于電源電壓值。（2）方波的上升時(shí)間 T，主要受預(yù)算放大器的限制。如果輸出頻率的 限制?？山佣砑铀匐娙?C1，一般取 C1 為幾十皮法。用示波器或脈沖示波器測量 T。圖 失真波形（3）如圖，若將 C5 替換為由兩個(gè) 0.1uF 串聯(lián)或直接拿掉, 可改善該圖失真情況 C1=0.1uF U=54mv Uo=2.7v 1vC1=0.01uF U=54mv Uo=2.8v1vXc=1/W*C,當(dāng)輸出波形為高頻時(shí)，若電容 C6 較大，則 Xc 很小，高頻信號完全被吞并，無法顯示出來。7 7收獲與體會收獲與體會經(jīng)過一周的努力，我終于做出了自己的函數(shù)信號發(fā)生器，做完之后自己感覺特有成就感。因?yàn)檫@是自己辛辛苦苦焊接所得到的勞動(dòng)成果。不過說實(shí)話，一開始拿到這個(gè)課程設(shè)計(jì)，心里真是沒底，畢竟模電是上學(xué)期學(xué)的，一些知識或多或少有點(diǎn)忘記了，在紀(jì)老師給我們輔導(dǎo)的時(shí)候，有些東西只有翻書才能懂，幸好有老師的輔導(dǎo)，再加上同學(xué)之間的討論，思路也就漸漸清晰了不少，最后終于把仿真電路畫了出來。第二天電路仿真，因?yàn)閷Ψ抡孳浖?MULTISIM 不太熟悉，遇到了很多困難，電路圖部分因?yàn)橐由戏抡媸静ㄆ鞯葴y試電路，還要測靜態(tài)工作點(diǎn)之類的數(shù)據(jù)，再