大学物理4.函数信号发生器设计31340.pptVIP

长江大学 龙从玉 * 长江大学 龙从玉 * 4.函数信号发生器设计 1.1 实验任务：设计采用运放（包括可用三极管）构成正弦波.三角波.方波函数信号发生器。 1.2 性能指标要求： Vcc=12V;Vee=-12V。采用设计方案★①。 ★①设计正弦波/方波/三角波的函数发生器(用文氏电桥正弦波振荡器): 频率范围：150 ~1500hz 输出电压：方波upp≥14V;三角波upp≥8V；正弦波upp15V 波形特性：方波上升时间tr30us;三角波非线性系数r△2%:正弦波非线性失真r5% ②设计方波/三角波/正弦波的函数发生器(用差分放大变换正弦波): 频率范围：2 ~100hz 输出电压：方波upp≥14V;三角波upp≥6V；正弦波upp6V 波形特性：方波上升时间tr30us;三角波非线性系数r△2%:正弦波非线性失真r5% 1.设计实验任务与要求： * 长江大学 龙从玉 * 2.1 RC文氏电桥振荡器产生正弦波，方波-三角波产生电路可正弦波振荡器采用波形变换电路, 通过迟滞比较器变换为方波,经积分器获得三角波输出。此电路的输出频率就是就是RC文氏电桥振荡器的振荡频率. 2.函数信号发生器电路设计参考方案 RC 正弦波震荡器 迟滞 比较器 积分器 正弦波uo1 方波uo2 三角波 uo3 2.2用迟滞比较器与反相积分器首尾相串联构成方波-三角波产生电路，然后，采用差分放大器，作为三角波—正弦波变换电路利用差分对管的饱和与截止特性进行变换，此电路的输出频率就是就是方波-三角波产生电路的频率. 迟滞 比较器 积分器 正弦波 uoz 方波uof 三角波uo3 差分 放大器 过压 * 长江大学 龙从玉 * 3.2 RC文氏电桥振荡器实验要点: ①.在R1=R2=R,C1=C2=C时,振荡频率fｏ=1/(2πRC); ②.起振幅值条件:Au1=(Ra+Rf)/Ra≧3. 即Rb/Ra ≧2. Rf=RW+(R3∥Rd)　Rd:二极管正向电阻. *电路调整的关键是：负反馈电路中的电位器RW的细心调节， RW过大：输出方波！ RW过小：电路不起振！ 3.1 RC文氏电桥正弦波振荡器的工作原理: 文氏电桥振荡器由RC串并选频网络和同相放大器组成.其中RC串并选频网络形成正反馈电路并决定RC振荡器的振荡频率fo： 电路的振荡频率: fo =1/(2πRC) (当R1=R2;C1=C2时) 当f=fo时: up与uo的相位差△φ=00 fumax=up/uo=1/3. Ra和Rb形成反向比例电路决定起振的幅值条件调节波形与稳幅控制. 3. RC文氏电桥正弦波振荡电路 * 长江大学 龙从玉 * 4.1方波/三角波产生电路：由迟滞比较器与积分器首尾相串联构成。 电路输出频率fo =R2/(4R1RpC)；三角波输出电压： Uo2=Uz*R1/R2 3 2 6 7 4 1 5 U1 UA741 3 2 6 7 4 1 5 U2 UA741 12v -12v 12v -12v C1 1uf R3 2k R2 20k R1 10k Rp 10k uo1 SW1 SW-SPDT C2 10u uo2 A B C D D1 1N5235B D2 1N5235B 积分电路 迟滞比较器 附图-2 方波/三角波产生电路 频率fo =R2/(4R1RpC) * 长江大学 龙从玉 * 3.3 RC文氏电桥振荡电路 调节Rw,使uo波形基本不失真时,分别测量输出电压up.uo和振荡频率fo,并记录表-1中.　 表-1文氏电桥振荡电路实验表 电路参数 频率fo/Khz 电压/v up/uo1波形 R1/k R2/k C/uf 计算值 测量值 up uo1 1 0.1 1 0.2 文氏电桥振荡器：fo=1/2πRC； 正反馈电路：RC串并选频网络决定RC振荡器的振荡频率fo。 反向比例电路：Ra和Rb决定起振条件Au，调节波形与稳幅控制。 Rb并联D1.D2：正向非线性电阻 起振时：电压低电阻RD大Au大； 振荡幅值大时：电压高电阻RD小Au小，整形限幅。 3 2 6 7 4 1 5 U1 UA741 3 2 % RVB 10k C1 0.1u C2 0.1u -12v 12v u1OP 9 % RV1 10k D1 1N4007 D2 1N4007 图-1 RC正弦波振荡电路 调负反馈 起振限幅 改变R 调频率 R1 1k R3 10k R2 3k * 长江大学 龙从玉 * 4.2 方波/三角波变换电路的计算与测试： 按上图-3所示电路组成的信