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PAGE - 15 - PAGE - 10 - 内蒙古工业大学信息工程学院 课程学习报告 设计题目：如何实现正弦波、方波与三角波信号之间的变换 课程名称： 模拟电子技术 班 级： 通信 10-1 班 姓 名： 学 号： 成 绩： 指导教师： 设计题目：如何实现正弦波、方波与三角波信号之间的变换 一、课题设计任务与要求 1、输出电压：0-1V之间 2、频率范围：20Hz-20kHz之间 3、信号频率：1KHz的正弦波、2KHz的方波和三角波 任务如下： 1KHz的正弦波 2KHz的正弦波 2KHz的方波 2KHz的三角波 二、总体电路设方案 (1)函数信号发生器设计思路 ①产生正弦波可以通过RC文氏电桥正弦波振荡电路，通过控制RC的值达到选频即控制频率大小的目的。 ②产生的方波经RC积分电路后输出，得到三角波，为调节幅值，则用电压跟随器隔离三角波输出端，再用电位器接在运放输出端调节电压输出幅值。 ③要先产生方波，就必须先用电压比较器和稳压管组成方波产生电路，为调节幅值，则用专用的电压跟随器隔离方波产生端，再用电位器接在运放输出端调节电压输出幅值。 (2)函数信号发生器原理 函数信号发生器是一种用来产生特定需要波形信号的装置，比较常见的有方波、三角波、正弦波和锯齿波发生器。本实验用来产生正弦波--方波--三角波信号。 ?正弦波发生器：采用RC桥式振荡电路实现输出为正弦波。 ②正弦波转换成方波发生器:采用电压比较器与稳压管相结合，实现输出为方波。 ③方波转三角波发生电路：将RC积分电路与运放结合，实现方波转三角波。 （图一） 正弦波发生电路图 （图二）正弦波转换成方波发生电路图 （图三）方波转换成三角波发生电路图 V01/R2=V02/R1 \# #,##0  三、电路设计与原理说明 1、正弦波发生电路的工作原理 正弦波产生电路的目的就是使电路产生一定频率和幅度的正弦波，我们一般在放大电路中引入正反馈，并创造条件，使其产生稳定可靠的振荡。正???波产生电路的基本结构是：引入正反馈的反馈网络和放大电路。其中：接入正反馈是产生振荡的首要条件，它又被称为相位条件；产生振荡必须满足幅度条件；要保证输出波形为单一频率的正弦波，必须具有选频特性；同时它还应具有稳幅特性。因此，正弦波产生电路一般包括：放大电路、反馈网络、选频网络、稳幅电路等各部分。 RC文氏电桥的正弦波振荡电路中，RC为串、并联选频网络，接于运算放大器的输出与同相输入端之间，构成正反馈，以产生正弦自激振荡。其余部分是带有负反馈的同相放大电路，R1、R2、Rp构成负反馈网络，调节Rp课改变负反馈的反馈系数，从而调节放大电路的电压增益，使其满足振荡的幅值条件。图中二极管D1、D2的作用是有利于正弦波的起振和稳定输出幅值，改善输出波形。当输出电压V0的幅值很小时，D1、D2开路，等效电阻Rf较大，Avf=Vo/Vp=（R1+Rf）/R1较大，有利于起振；而当输出电压V0的幅值较大时，二极管D1、D2导通，Rf减小，Avf随之下降，v0幅值趋于稳定。 2、正弦波转方波发生电路的工作原理 在单限比较器中，输入电压在阀值电压附近的任何微小变化，都将引起输出电压的跃变，不管这种微小变化是来源于输入信号还是外部干扰。因此，虽然单限比较器很灵敏，但是抗干扰能力差。而滞回比较器具有滞回特性，即具有惯性，因此也就具有一定的抗干扰能力。从反向输入端输人的滞回比较器电路如图1a所示，滞回比较器电路中引人了正反馈。从集成运放输出端的限幅电路可以看出，UO＝±UZ。集成运放反相输人端电位UP＝UI同相输入端电位 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，如图中虚线箭头所示。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，