课程设计函数信号发生器分析.docVIP

xxxxxx学校 课 程 设 计 报 告 书 题 目： 函数信号发生器 课程名称： 模拟电子技术 系 部： 电子通信工程 班 级： xxxxx 学 号： xxxxxxx 姓 名： xxxx 指导教师： xxxxx 综合成绩： 2014年 6 月 25 一、设计要求 要求：设计制作一个方波－三角波－正波发生器，频率范围10～100，100～1，1～10；正弦波Upp≈3v，三角波Upp≈5v，方波Upp≈14v，幅度连续可调，线性失真小。 图3 方波发生电路 此电路由反相输入的滞回比较器和RC电路组成。RC回路既作为延迟环节，又作为反馈网络，通过RC充、放电实现输出状态的自动转换。设某一时刻输出电压Uo=+Uz,则同相输入端电位Up=+UT。Uo通过R3对电容C正向充电。反相输入端电位n随时间t的增长而逐渐增高，当t趋于无穷时，Un趋于+Uz；但是，一旦Un=+Ut,再稍增大，Uo从+Uz跃变为-Uz,与此同时Up从+Ut跃变为-Ut。随后，Uo又通过R3对电容C反向充电。Un随时间逐渐增长而减低，当t趋于无穷大时，Un趋于-Uz；但是，一旦Un=-Ut,再减小，Uo就从-Uz跃变为+Uz，Up从-Ut跃变为+Ut，电容又开始正相充电。上述过程周而复始，电路产生了自激振荡。 3、方波——三角波发生电路 图4 方波——三角波发生电路 图5、方波——三角波发生电路波形图 运算放大器A1与R1、R2及R3、RP1组成电压比较器，C1为加速电容，可加速比较器的翻转。运放的反相端接基准电压，即U-=0，同相输入端接输入电压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-Vee（|+Vcc|=|-Vee|）,?当比较器的U+=U-=0时，比较器翻转，输出Uo1从高电平跳到低电平-Vee,或者从低电平Vee跳到高电平Vcc。设Uo1=+Vcc,则 令上式子等于0，Uo1=（-Uo2m），解得三角波的输出幅度 在积分电路对Uo1=（-Uo2m）进行积分，求得方波和三角波的振荡频率为 通过上述的分析与计算，调整Rp1可以改变三角波的幅值，改变电容C1或电位器Rp2在不改变三角波幅值的情况下使信号发生器的频率连续可调，满足设计要求。 4、三角波——正弦波发生电路 三角波转化为正弦波利用差分放大电路来实现。电路如图5。 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。 图6 差分放大电路 图7 差分放大电路传输特性曲线? ? 三角波的幅度Um应正好使晶体管接近饱和区或截止区。??图6为实现三角波——正弦波变换的电路。其中Rp1调节三角波的幅度，Rp2调整电路的对称性，其并联电阻RE2用来减小差分放大器的线性区。电容C1,C2,C3为隔直电容，C4为滤波电容，以滤除谐波分量，改善输出波形。 5、电路中元器件值的估算 由上述分析可知，取 则，取 ，RP1为47KΩ的电位器。平衡电阻。 由上述分析可知频率，当时，取以实现频率波，则，取，为100KΩ电位器；当100HZf1KHZ，取C2=100nf；当1KHZf10KHZ，取C2=10nf，以实现频率波段的转换。R4及RP2的取值不变。取平衡电阻。 三角波——正弦波变换电路的参数选择原则是：隔直电容C3、C4、C5要取得较大，因为输出频率很低，取，滤波电容视输出的波形而定，若含高次斜波成分较多，可取得较小，一般为几十皮法至0.1微法。RE2=100欧与RP4=100欧姆相并联，以减小差分放大器的线性区。差分放大器的静态工作点可通过观测传输特性曲线，调整RP4及电阻R确定。 四、原理电路的仿真与调试 1、方波——正弦波电路的仿真 图8 方波——正弦波的仿真图 图9方波——正弦波仿真结果 2、差分放大电路的仿真 图10 差分放大电路仿真图 3、总电路的仿真 图11 总电路仿真图 图12 三角波—正弦波仿真结果 4、电路调试 调整运放工作电压，使其为8V时，输出方波的幅值如图9通道A所示，满足方波Upp≈14三角波Upp≈5v正弦波Upp≈3 值 数量 器件 值 数量 直流电源 8V 1 电阻 5.1kΩ 1 双踪示波器 2 电阻 6.8kΩ 2 741运放 2 电阻 10kΩ 4 三极管 4 电阻