函数发生器实验设计方案报告关于.docVIP

《函数发生器设计实验》 实验报告 小组成员： 黄文成 习灿 方丹 指导老师: 刘亚琪 湖北经济学院电子工程系 2012．12 摘要：函数发生器是一种多波形的信号源它可以产生正弦波、方波、三角波、锯齿波甚至任意波形。有的函数发生器还具有调制的功能，可以进行调幅、调频、调相、脉宽调制和VCO控制。可以用于生产测试、仪器维修和实验室，还广泛医学、教育、化学、通讯、地球物理学、工业控制、军事和宇航设计一个集成电路，由运算放大器ＮＥ５５３２及分元件构成利用差分放大电路实现三角波正弦波的变换利用单片集成芯片的函数发生器利用专用直接数字合成芯片的函数发生器 方案论证与选定 方案（一）电路的性能好，而且使用能力强，工作范围大可以直接对其进行调频调幅它焊接工艺。能产生多种波形，达到较高的频率，且易于调试但这种方案要求幅度和频率都可调能产生任意波形并达到很高的频率但成本较高。由于实验室条件和成本的限制，从简单而且便于购买的前提出发我们选择方案一为我们最终的设计方案。性能指示要求 输出波形 方波、三角波 正弦波频率范围 1Hz~10Hz, 10Hz~100Hz; 　　　　　　　　 输出电压 方波Vp-p≤24V，三角波Vp-p=8V，正弦波Vp-p＞1V波形特性 方波tr＜1(s(1kHz，最大输出时) 非线性系数三角波(△＜2%，正弦波(~＜5% 函数发生器实验电路 采用如图所示电路，其中运算放大器A1与A2用一只双运放(A747，差分放大器采用本章第三节设计完成的晶体管单端输入— 单端输出差分放大器电路。因为方波的幅度接近电源电压，所以取电源电压+VCC= +12V，–VEE= –12V 电路如图所示，集成运放A1与R1、 R2 、R3、 RP1组成电压比较器运放的反相端接基准电压，即V–=0; 同相端接输入电压via；比较器的输vo1的高电平等于正电源电压+VCC，低电等于负电源电压–VEE ((+VCC(=(–VEE() 。当输入端V+ =V- =0 时，比较器翻转，V01从+Vcc跳到-Vee，或从-Vee跳到＋Vcc。 a点断开后，运算放大器A2与 R4、RP2、 R5 、C2 组成反相积分器a点闭合，形成闭环电路则自动产生方波-三角波，其波形如图所示 当比较器的门限电压为 Via+ 时输出Vo1为高电平（+Vcc)。这时积分器开始反向积分，三角波Vo2 线性下降当Vo2下降到比较器的下门限 电 位 Via－ 时，比较器翻转，输出Vo1由高电平跳到低电平。这时积分器又开始正向积分，Vo2线性增加如此反复，就可自动产生方波三角波。 比较器A1与积分器A2的元件参数计算如下： 取R2=10k(，取R3=20k(, RP1=47k,平衡电阻R1= R2//(R3+RP1)(10k( 由输出频率的表达式得 当1Hzf≤10Hz时，取C2=10(F，R4=5.1k(，RP2=100k( ；当 10Hzf≤100Hz时，取C2=1(F，以实现频率波段的转换 ；R4及RP2的取值不变取平衡电阻R5=10k( 三角波(正弦波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C3= C4= C5=470(f，滤波电容C6的取值视输出的波形而定，若含高次谐波成分较多，则C6一般为几十皮法至0.1(F。RE2=100(与RP4=100(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*来确定。 Rid＞20k(，AVD≥20，KCMR＞60dB，根据要求KCMR＞60dB，即要求电路的对称性要好，应采用集成差分对管BG319（ BG319内部有4只特性完全相同的管子）或挑选三极管性能参数较一致的3DG130、3DG100等。根据题目要求，采用具有恒流源的单端输入—双端输出差分放大电路，如上图所示 设置静态工作点并计算元件参数 T1、T2、T3、T4为BG319的4只晶体管，(1=(2=(3=(4=60 静态工作点Q点主要由恒流源i0值决定，一般先设定I0， I0越小，恒流源越恒定，漂移越小，放大器的输入阻抗越高，但不能太小，一般为几毫安，故取I0=1mA。 IR= I0=1mA，IC1= IC2= I0/2=0.5mA 要求Rid＞20k( Rid=2(RB1+ rbe)＞20k( 则RB1＞6.6k( 取RB1= RB2=6.8k( 要求AVD＞20 取AVD=30 故取RC1= RC2=10k( 计算恒流源电路参数： R+RE=11.3k(取RE3= RE4=2k(，则R=9.3k(，为方便调整I0，R用5.1k(电阻与10k(电位器RP2串