函数信号发生器设计报告

函数信号发生器设计报告

目录

一、设计要求 .......................................................................................... - 2 -

二、设计的作用、目的 .......................................................................... - 2 -

三、性能指标 .......................................................................................... - 2 -

四、设计方案的选择及论证 .................................................................. - 3 -

五、函数发生器的具体方案 .................................................................. - 4 -

1. 总的原理框图及总方案 ................................................................. - 4 -

2.各组成部分的工作原理 ................................................................... - 5 -

2.1 方波发生电路 .......................................................................... - 5 -

2.２三角波发生电路 .................................................................... - 6 -

2.３正弦波发生电路 .................................................................. - 7 -

2.４方波---三角波转换电路的工作原理 ................................ - 10 -

2.５三角波—正弦波转换电路工作原理 .................................. - 13 -

3. 总电路图 ....................................................................................... - 15 -

六、实验结果分析 ................................................................................ - 16 -

七、实验总结 ........................................................................................ - 17 -

八、参考资料 ........................................................................................ - 18 -

九、附录：元器件列表 ........................................................................ - 19 -

函数信号发生器设计报告

一、设计要求

1. 用集成运放组成正弦波、方波和三角波发生器。

2. 幅值和频率自定义。

3. 正弦波、方波和三角波的幅值、频率可调。

二、设计的作用、目的

1. 掌握函数信号发生器工作原理。

2. 熟悉集成运放的使用。

3. 熟悉Multisim软件。

三、性能指标

1．输出波形：正弦波、方波、三角波等；

2．频率范围：10～100Hz、100～1kHz；

3．输出电压：方波Up-p=12V,三角波Up-p=6V,正弦波U>1V；

四、设计方案的选择及论证

函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，使用的器件可以是分立器件(如低频信号函数发生器S101全部采用晶体管)，也可以采用集成电路(如单片函数发生器模块8038)。

产生正弦波、方波、三角波的方案有多种，如首先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可以首先产生三角波—方波，再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波等等。

1. 方案一

采用分立器件实现电路组成，主要的部件有双运放uA741运算放大器、电压比较器、积分运算电路、差分放大电路、选择开关、电位器和一些电容、电阻组成。该方案由三级单元电路组成的，第一级单元可以产生方波，第二级可以产生三角波，第三级可以产生正弦波，通过第二级的选择开关可以实现频率波段的转换，通过对差分放大电路部分元器件的调节来改善正弦波产生的波形。

2. 方案二

采用集成电路实现，主要部件有高速运算放大器LM318、单片函数发生器模块5G8038、选择开关、电位器和一些电容、电阻组成。该方案通过调节不同电位器可调节函数发生器输出振荡频率大小、占空比、正弦波信号的失真，可产生精度较高的方波、

三角波、正弦波，且具有较高的温度稳定性和频率稳定性。

3 方案比较与选择

方案二采用芯片虽然精度较高，温度稳定性和频率稳定性比较好，而它们只能产生300kHz以下的中低频正弦波、矩形波和三角波，且频率与占空比不能单独调节，从而给使用带来很大不便，也无法满足高频精密信号源的要求。

uA741是美国仙童公司较为早期的产品,由于其性能完善,如差模电压范围和共模电压范围宽,增益高,不需外加补偿,功耗低,负载能力强,有输出保护等,因此具有较广泛的应用。uA741这类单片硅集成电路器件提供输出短路保护和闭锁自由运作，可以方便的输出精度较高的方波、三角波、正弦波，且可以通过调节差分放大电路的各个参数调节正弦波的失真。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时，可以有效地抑制零点漂移，可将频率很低的三角波变换成正弦波。

综上所述，本课题选用方案一。

五、函数发生器的具体方案

1. 总的原理框图及总方案