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函数信号发生器姓名:指导老师：专业： 内容 一、函数信号发生器的要求及总方案 二、电路设计的原理框图 三、电路主要元件介绍 四、方波－三角波产生电路 五、正弦波产生电路 六、电路性能指标测试 函数信号发生器的要求及总方案 设计的任务和要求 设计方波—三角波—正弦波函数信号发生器 设计的技术指标 设计要求： 1.正弦波、三角波、方波输出频率范围： 100Hz～6kHz； 2.具有频率设置功能，频率步进：100Hz； 3.输出信号频率稳定度：优于10-4； 4.输出电压幅度：在负载电阻上的电压峰值Vopp≥1V； 5.失真度：用示波器观察时无明显失真。 函数发生器总方案 本设计采用由集成运算放大器组成的先产生方波—三角波，再将三角波变换成正弦波的电路设计方法。 电路设计的原理框图 电路主要元件介绍 uA741 集成运算放大器是一种高增益、高输入电阻和低输出电阻的直接耦合多级放大器，最常见的封装是金属封装和双列直插封装，本次设计选用最常用的 uA741运算放大器，工作电压±22V，差分电压±30V，输入电压±18V，允许功耗500mW，其管脚排列和国际标准符号见图（a）、（b）所示： CA3280A(跨导放大器) CA3280A可应用于：电压控制放大器、电压控制振荡器、乘法器、解调器、采样保持、仪表放大器、函数发生器、三角波对正弦波转换器、比较、音频放大器。其管脚排列见下图 ： 方波－三角波产生电路 方波电路工作原理 运算放大器U1、R1、R2、R3组成电压比较器，运放的端接基准电压，即U=0,同相端接输入电压Uia，R1称为平衡电阻。比较器的输出Uo1的高电平等于正电源电压+Vcc,低电平等于负电源电压-Vdd（|+Vcc|=|-V|dd），当比较器的U=U-=0时，比较器翻转，输出Uo1从高电平+Vcc跳到低电平-Vdd，或从低电平-Vdd跳到高电平+Vcc。比较器的电压传输特性，下图所示。 三角波电路工作原理 运放U2、R5、R4、R6、C1组成反积分器，其输入信号为方波Uo1，则积分器输出信号为三角波 Uo2。 方波—三角波的频率 正弦波产生电路 正弦波原理 差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强等优点。特别是作为直流放大器，可以有效的抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性。其波形关系下图所示: 整体电路图 电路性能指标测试 方波测试 三角波测试 正弦波测试 频率变化测试 频率变化范围测试 * * * 由比较器和积分器组成方波—三角波产生电路，比较器输出的方波经积分器得到三角波，三角波到正弦波的变换电路主要由差分放大器来完成。 （a）uA741管脚排列图 （b）运放国际标准符号 可见积分器的输入为方波时输出是一个上升速率和下降速率相等的三角波，当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 由以上公式式可以得到以下结论： 电位器R4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。若要求输出频率的范围较宽，可用C1改变频率的范围，R4实现频率微调。 为使输出波形更接近正弦波，由图可见传输特性曲线越对称，线性区越窄越好。 电路EWB仿真后产生的方波 电路EWB仿真后产生的三角 电路EWB仿真后产生的正弦波 通过调节R13从而是输出电压幅度连续可调，同时频率保持不变。 *