模电课程设计-胡志斌200807301138.doc

江汉大学物理与信息工程学院 课 程 设 计 报 告 课题名称：方波—三角波—正弦波函数发生器设计 专 业：电子信息工程 班 级：学 号： 200807301138 学生姓名：胡志斌 指导教师：张霞 年 月 日 方波—三角波—正弦波函数发生器设计 一、设计目的：掌握科研任务的调研方法，熟悉查阅文献资料，学习应用电子电路理论知识进行系统设计方案论证，掌握相关电路的设计和计算方法，完成具体电路的设计和相关计算。完成对系统所用元器件的挑选和检测，完成电路的焊接组装，完成电路的单元调试。掌握整机调试方法，掌握相关技术指标的测量方法，研究有关技术指标的调整技术。 设计要求： 掌握方波—三角波—正弦波函数发生器设计的设计方法与测试技术。了解单片集成函数发生器8038的工作原理与应用，学会安装与调试由分离元件与集成电路组成的多级电子电路小系统。 二、设计方案及原理说明 方案一：用单片集成芯片做函数信号发生器，所选芯片为ICL8038。内部框图如下图所示： 它由恒流源I1 和I2、电压比较器A 和B、触发器、缓冲器和三角波变正弦波电路等组成外接电容C 由两个恒流源充电和放电，电压比较器A、B 的阈值分别为电源电压（指UCC＋UEE）的/3 和1/3。恒流源I1 和I2 的大小可通过外接电阻调节，但必须I2＞I1。当触发器的输出为低电平时，恒流源I2 断开，恒流源I1 给 C 充电，它的两端电压uC 随时间线性上升，当uC 达到电源电压的2/3 时，电压比较器A 的输出电压发生跳变，使触发器输出由低电平变为高电平，恒流源I2 接通，由于I2＞I1（设I2＝2I1），恒流源I2 将电流2I1 加到C 上反充电，相当于C 由一个净电流I 放电，C 两端的电压uC 又转为直线下降。当它下降到电源电压的1/3 时，电压比较器B 的输出电压发生跳变，使触发器的输出由高电平跳变为原来的低电平，恒流源I2 断开，I1 再给 C 充电，…如此周而复始，产生振荡。若调整电路，使I2＝2I1，则触发器输出为方波，经反相缓冲器由管脚输出方波信号。C 上的电压uC， 上升与下降时间相等，为三角波，经电压跟随器从管脚输出三角波信号。将三角波变成正弦波是经过一个非线性的变换网络（正弦波变换器）而得以实现，在这个非线性网络中，当三角波电位向两端顶点摆动时，网络提供的交流通路阻抗会减小，这样就使三角波的两端变为平滑的正弦波，从管脚输出。 方波发生器 反相输入的滞回比较器输入---输出特性 2三角工作原理 积分电路可得三角波 3方波---三角波转换电路的工作原理 方波---三角波转换电路是将方波和三角波产生电路相结合，方波通过积分电路产生三角波，三角波又通过滞回比较器，产生方波，如此往复循环。 工作原理如下： 设稳压二极管的稳压值为Vz 运算发大器U1与R1、R2及R3组成电压比较器。运放的反相端接基准电压，即U-=0，同相输入端接输入电压Ui，比较器的输出Uo1的高电平等于Vz，低电平等于负电源电压-Vz, 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,或者从低电平跳到高电平。设Uo1=+Vz,则 +=0,时翻转 即Ui=-- 因此有上门限电压VT+= 下门限电压为VT-=- 比较器的门限宽度Vto=2 由以上公式可得比较器的电压传输特性，如图所示 运放U2与R4、C1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为　 　时， 时， 可见积分器的输入为方波时，输出是一个上升速度与下降速度相等的三角波，其波形关系下图所示。 a点闭合，既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。三角波的幅度为 方波-三角波的频率f为 　　 由以上两式可以得到以下结论： 电位器R5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，R5实现频率微调。 方波的输出幅度应等于Vz。三角波的输出幅度应不超过电源电压Vz。 电位器R5可实现幅度微调，但会影响方波-三角波的频率。 4 三角波---正弦波转换电路的工作原理 三角波——正弦波的变换电路主要由差分放大电路来完成。 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。分析表明，传输特性曲线的表达式