压控函数发生器
压控函数信号发生器vip完整版
压控函数信号发生器v i pHEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】压控函数信号发生器课程设计实验报告姓名：xxx学号：班级：学院：信息科学与技术学院学校：东华大学摘要本次课程设计中的压控函数信号发生器利用直流电流源、集成运算放大器、积分电路、差分放大电路、施密特比较反馈电路以及非线性转换电路等器件构成电路，通过改变输入电压，实现信号频率的调节，并变换产生方波、三角波以及正弦波三种信号波形。
同时，对输出波形的频率及幅度有指标要求，从而设计出一个符合要求的压控函数信号发生器。
要求先在仿真软件仿真好之后，再在实验室中用示波器显示需要的波形。
关键词：集成运算放大器差分放大电路施密特比较反馈电路目录1．设计概述、任务及要求 (4)设计概述 (4)设计任务 (4)设计要求 (4)2.设计方案…………………………………………………………５总体原理框图………………………………………５直流电流源 (5)0~2V直流信号的产生 (6)极性变换电路 (7)积分放大器 (7)非线性转换电路—-差分放大器 (8)比较反馈电路 (9)三角波——方波总电路 (10)3.计算机软件仿真（Multisim、EWB） (11)4.组装与调试 (12)总电路组装与参数确定 (12)调试 (15)5.实验波形 (16)6.使用器件汇总 (17)7.参考文献 (18)8.心得与体会 (19)1、设计概述、任务及要求设计概述函数发生器是一种能输出多波形的信号源，可以产生正弦波、方波、三角波以及锯齿波等波形，而且输出信号的频率范围较宽，因而在生产测试、仪器维修和实验教学等方面都有广泛的应用，是一种不可缺少的通用信号源。
通过本次课程设计，应在了解函数发生器设计原理及构成的基础上，利用集成运算放大器、积分电路以及差分放大电路等器件构成电路，设计完成一个压控型函数发生器。
通过改变输入电压，实现信号输出频率的调节，并变换产生方波、三角波以及正弦波。
函数信号发生器
函数信号发生器操作手册，EE1640C 型函数信号发生器计数器操作使用说明书，函数信号发生器操作使用方法EE1640C 型函数信号发生器计数器整体外观如下图所示其中各按键和旋钮功能如下：（1）频率显示窗口：显示输出信号的频率或外测频信号的频率（2）幅度显示窗口：显示函数输出信号的幅度（3）频率微调电位器：调节此旋钮可改变输出频率的1 个频程（4）输出波形占空比调节旋钮：调节此旋钮可改变输出信号的对称性。
当电位器处在中心位置时，则输出对称信号。
当此旋钮关闭时，也输出对称信号（5）函数信号输出信号直流电平调节旋钮：调节范围：–10V～10V（空载），-5V～5V（50Ω负载）当电位器处在中心位置时，则为0 电平。
当此旋钮关闭时，也为0 电平（6）函数信号输出幅度调节旋钮：调节范围20dB （7）扫描宽度/调制度调节旋钮：调节此电位器可调节扫频输出的频率宽度。
在外测频时，逆时针旋到底（绿灯亮），为外输入测量信号经过低通开关进入测量系统。
在调频时调节此电位器可调节频偏范围，调幅时调节此电位器可调节调幅调制度，FSK 调制时调节此电位器可调节高低频率差值，逆时针旋到底时为关调制（8）扫描速率调节旋钮：调节此电位器可以改变内扫描的时间长短。
在外测频时，逆时针旋到底（绿灯亮），为外输入测量信号经过衰减―20dB‖进入测量系统（9）CMOS 电平调节旋钮：调节此电位器可以调节输出的CMOS 的电平。
当电位器逆时针旋到底（绿灯亮）时，输出为标准的TTL 电平。
（10）左频段选择按钮：每按一次此按钮，输出频率向左调整一个频段。
（11）右频段选择按钮：每按一次此按钮，输出频率向右调整一个频段。
（12）波形选择按钮：可选择正弦波、三角波、脉冲波输出。
（13）衰减选择按钮：可选择信号输出的0 dB、20dB、40 dB、60 dB 衰减的切换。
（14）幅值选择按钮：可选择正弦波的幅度显示的峰－峰值与有效值之间的切换。
（15）方式选择按钮：可选择多种扫描方式、多种内外调制方式以及外测频方式。
函数发生器.
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。
主要应用函数发生器有很宽的频率范围，使用范围很广，它是一种不可缺少的通用信号源。
可以用于生产测试、仪器维修和实验室，还广泛使用在其它科技领域，如医学、教育、化学、通讯、地球物理学、工业控制、军事和宇航等。
如何设计设计一个函数发生器使得能够产生发波、三角波、正弦波。
主要技术指标频率范围10Hz~100Hz，100Hz~1000Hz，1kHz~10kHz频率控制方式通过改变RC时间常数手控信号频率通过改变控制电压Uc实现压控频率VCF输出电压正弦波Upp≈3 V 幅度连续可调;三角波Upp≈5 V 幅度连续可调;方波Upp≈14 V 幅度连续可调.波形特性方波上升时间小于2s；三角波非线性失真小于1%；正弦波谐波失真小于3%。
设计要求（1）根据技术指标要求及实验室条件自选方案设计出原理电路图，分析工作原理，计算元件参数。
（2）列出所有元、器件清单报实验室备件。
（3）安装调试所设计的电路，使之达到设计要求。
（4）记录实验结果。
1、函数发生器的组成函数发生器一般是指能自动产生正弦波、方波、三角波的电压波形的电路或者仪器。
电路形式可以采用由运放及分离元件构成；也可以采用单片集成函数发生器。
根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，本课题介绍方波、三角波、正弦波函数发生器的方法。
方案选取（一）方案一：三角波变换成正弦波由运算放大器单路及分立元件构成，方波——三角波——正弦波函数发生器电路组成如图1所示，由于技术难点在三角波到正弦波的变换，故以下将详细介绍三角波到正弦波的变换。
1。
利用差分放大电路实现三角波——正弦波的变换波形变换的原理是利用差分放大器的传输特性曲线的非线性，波形变换过程如图2所示。
由图可以看出，传输特性曲线越对称，线性区域越窄越好;三角波的幅度Ui m应正好使晶体接近饱和区域或者截至区域。
ICL8038芯片简介及典型应用
ICL8038芯片简介及典型应用--FSKICL8038芯片简介及典型应用--FSK摘要：介绍了INTERSIL公司的精密压控函数发生器ICL8038的特点、原理、设计，同时论述了基于该器件的FSK调制器设计方案。
关键词：ICL8038；函数发生器；压控；FSK中图分类号：TN761文献标识码：B1引言ICL8038精密函数发生器是采用肖特基势垒二极管等先进工艺制成的单片集成电路芯片，电源电压范围宽、稳定度高、精度高、易于用等优点，外部只需接入很少的元件即可工作，可同时产生方波、三角波和正弦波，其函数波形的频率受内部或外电压控制，可被应用于压控振荡和FSK调制器。
2ICL8038芯片简介2．1性能特点具有在发生温度变化时产生低的频率漂移，最大不超过50ppm／℃；具有正弦波、三角波和方波等多种函数信号输出；正弦波输出具有低于1％的失真度；三角波输出具有0．1％高线性度；具有0．001Hz～1MHz的频率输出范围；工作变化周期宽，2％～98％之间任意可调；高的电平输出范围，从TTL电平至28V；易于使用，只需要很少的外部条件。
2．2管脚功能图1为ICL8038的管脚图，下面介绍各引脚功能。
脚1、12（Sine Wave Adjust）：正弦波失真度调节；脚2（Sine Wave Out）：正弦波输出；脚3（Triangle Out）：三角波输出；脚4、5（Duty Cycle Frequency）：方波的占空比调节、正弦波和三角波的对称调节；脚6（V＋）：正电源±10V～±18V；脚7（FM Bias）：内部频率调节偏图1ICL8038管脚图置电压输；脚8(FM Sweep)：外部扫描频率电压输入；脚9（Square Wave Out）：方波输出，为开路结构；脚10（Timing Capacitor）：外接振荡电容；脚11（V－ or GND）：负电原或地；脚13、14（NC）：空脚。
函数发生器
函数发生器函数是编程中常见的一种构造。
可以将其看作是计算机程序的一个模块，它接受一些输入（参数），计算这些输入的结果并返回一个输出结果。
常见的函数类型包括数学函数、字符串函数、列表函数等。
有时需要动态的生成函数，这时候就需要用到函数发生器。
什么是函数发生器？函数发生器是一种在运行时动态产生函数的机制。
它可以让我们在程序执行期间根据需要动态创建函数，而无需预先定义和实现函数。
函数发生器通常使用闭包实现，在程序执行期间，它们可以帮助我们创建不同的函数，这些函数的实现取决于发生器输入参数。
Python中的函数发生器在Python中，函数发生器有多种实现方式，其中最常用的是使用闭包来实现。
下面是一个例子，它定义了一个简单的函数发生器，用于生成数学函数。
def math_function_generator(a, b):def math_function(x):return a * x + breturn math_function这个函数发生器接受两个参数：a和b。
它根据这些参数动态生成数学函数，并返回这个函数。
我们可以使用生成器来创建单个函数，如下所示：linear_function = math_function_generator(3, 2)这会创建一个名为“linear_function”的函数对象，它实现了y = 3x + 2这个数学函数。
我们可以使用这个函数来计算任何给定x的y值。
例如：y = linear_function(5)这将返回17，因为3 * 5 + 2 = 17。
函数发生器的优点函数发生器有多种优点，使它们成为Python编程中强大的工具之一。
1.动态创建函数，无需预定义：函数发生器允许我们根据需要动态创建函数，而不需要事先定义和实现这些函数。
这使得我们可以编写更加灵活和可扩展的代码。
例如，如果我们正在开发一个大型项目，需要创建数百个函数。
使用函数发生器可以帮助我们编写更整洁和优美的代码。
函数发生器的工作原理
函数发生器的工作原理
函数发生器的工作原理：
①函数发生器是一种能够产生各种波形信号如正弦波方波三角波等的电子仪器广泛应用于科研教学维修测试等领域；
②核心部件为振荡电路其通过控制晶体管场效应管等开关元件的导通截止实现电流电压的周期性变化；
③在生成正弦波时常用方法之一是LC振荡器即利用电感L与电容C组成的谐振回路产生稳定的正弦波信号；
④方波产生通常采用施密特触发器该电路具有两个稳态当输入信号超过一定阈值时会自动翻转至另一状态；
⑤三角波则可以通过对积分电路充电放电来实现具体做法是在RC电路两端加上阶跃电压形成斜坡信号；
⑥为了获得所需频率幅度的波形信号还需要对上述基本波形进行调制滤波放大等处理；
⑦数字合成技术是现代函数发生器中常用的一种方式通过DAC 数模转换器将存储于内存中的波形数据转换成连续变化的模拟信号；
⑧用户界面部分包括按键显示屏等允许使用者方便地设置频率波形类型输出电平等参数；
⑨高端型号还配备有USB GPIB等接口支持与计算机连接实现远程控制波形编辑等功能；
⑩在实际应用中为确保信号纯净度减少噪声干扰设计时需注意电源滤波PCB布局等方面问题；
⑪通过对函数发生器工作原理的理解可以帮助我们更好地利用这一工具进行电路调试信号分析等工作；
⑫总结随着技术进步出现了许多新型号的函数发生器它们不仅功能强大而且操作更加简便。
基于压控信号发生器的设计与制作
× R5
，根据阈值电压
U u u u （门限电压）的定义，
=
TH
+=
−=
I ，得 A2 的门限
U R VR R u V 电 压 为：
±
=
TH
z×
+
5
6
5 。当
o2 = −
Z 时，A2 的
下门限电压：U
T−
=
−V z R5 + R6
×
R5
，三极管截止， ui
通过
| 7
u 在它们的输出端分别得到 +1V 和 -1V 两个基准电压，与 o3
及电阻 R9~R14、A7 组成反相求和电路。
u 假设在输入三角波信号 o3 的正半周，当输入信号比较
小时，二极管 VD1~VD6 全部截止，电路变为反相比例放大器，
其输出与输入的关系为：
度的价格更是不菲。因此对于一个电子爱好者来说，拥有一 图 2 所示。
台信号源简直就是一种奢求，所以利用现有的电子元件和集
成运算放大器来设计一个简易的信号源，是具有十分实用
价值。
1 设计方案及技术指标
根据电子测量常用信号的实际需求，系统主要由压控方 波——三角波信号产生电路、三角波 / 正弦波转换电路、输 出信号幅度及偏移调节电路三个部分组成，另外，系统由 单次脉冲产生电路还可以产生常用的脉冲串，其框图如图 1 所示。
T+ =
+z× 5+ 6
5
=
10
5 +
10
×10
=
2.5V
，
f
=
5 8 ×100 ×103 ×1000 ×10−12 × 2.5
压控函数发生器--课程设计报告
压控函数发生器--课程设计报告压控函数发生器课程设计报告班级：学号姓名：东华大学信息科学与技术学院摘要：该压控函数发生器课程设计，由集成运算放大器电路和差分放大电路两部分组成，总电路包含输入电路、极性变换电路、积分电路、施密特比较反馈电路和非线性转换电路五个单元模块，最终实现三角波、方波和正弦波的生成，并且达到输入电压的大小控制输出信号的频率的功能，即 ( )i i f h U 。
关键字： 施密特比较反馈电路 压控 Abstract:The pressure control functiongenerator curriculum design,the integrated operational amplifier circuit and differential amplifier circuit of two parts, the total circuit includes input circuit, polar transformation circuit, integral circuit, schmidt comparison feedback circuit and nonlinear switching circuit five unit module, finally realizes the triangular wave and square wave andthe generation of sine wave, and the size of the input voltage to control the output frequencyof the signal function, namely ( )i i fh U .Key word: schmidt comparison feedback circuit voltage controlled目 录1. 设计任务 (1)2. 方案选择 (1)2.1 方案选择 ............................................................... 1 2.2 方框图 . (1)3. 理论分析与电路设计 (2)3.1 0—10V 直流信号的产生电路 .......................................... 2 3.2 极性变换电路 ....................................................... 2 3.3 积分电路 . (3)3.4 比较反馈电路 .......................................................... 4 3.5 三角波—方波总电路 . (5)3.6 非线性比较电路 (6)4．计算机仿真 (7)5．组装与调试 (7)5.1 输入电路 (7)5.2 极性变换电路 (7)5.3 积分电路 (8)5.4 比较反馈电路 (8)5.5 非线性转换电路 (8)5.6 电路调试 (9)6．测试结果 (9)6.1 测试波形 (10)6.2 测试数据 (11)7．仪器仪表与元件使用 (12)参考文献 (13)收获与体会 (14)1.设计任务：设计一个压控函数发生器，可以产生方波、正弦波和三角波。
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压控函数发生器的设计
目录
一、课程设计内容及方框图 (1)
1、课程设计内容 (1)
2、方框图 (1)
二、方案选择 (2)
三、框内电路设计 (2)
（一）各框内电路独立设计 (2)
1、V ix的产生 (2)
2、跟随器： (3)
3、极性变换： (3)
4、积分器 (4)
5、比较反馈： (6)
6、非线性转换器：（即三角波-正弦波） (8)
（二）方波-三角波 (10)
（三）小结 (12)
四、总图调试 (12)
（一）仿真过程 (12)
1、方波-三角波 (12)
2、三角波-正弦波 (13)
（二）实验过程 (13)
1、方波-三角波 (13)
2、三角波-正弦波 (16)
五、参考文献 (16)
六、心得体会 (17)
附件 (18)
压控函数发生器设计实验报告
一、课程设计内容及方框图
1、课程设计内容
设计一个压控函数发生器，可以产生方波、正弦波和三角波。
要求：（1）输入为02V
-的直流电压，对应输出010KHz
-的函数。
（2）输出的三角波电压为4V
±；正弦波为2V
±；方波为010V
-。
2、方框图
V
从积分器端输出的三角波：从比较反馈端输出的方波：
从非线性转换器输出的正弦波：
二、方案选择
函数发生器能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形，其电路中使用的器件可以是分立器件，也可以是集成电路，本课程设计主要研究由集成运算放大器与晶体管差分放大器组成的方波--三角波—正弦波函数发生器的设计方法。
产生正弦波、方波、三角波的方案有多种，如先产生正弦波，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；也可以先产生三角波—方波，再将三角波变成正弦波或者方波变成正弦波，本课程设计中，采用先产生方波—三角波，再将三角波变成正弦波的电路设计方法。
由积分器和反馈比较器分别得到三角波、方波，再将三角波输入差分放大器，利用差分放大器传输曲线的非线性特征得到正弦波。
三、框内电路设计
（一）各框内电路独立设计
1、ix V 的产生
对ix V 的要求为02V -的直流电压，故采用电阻电位分压方式产生，具体发生电路如图31-。
因为电源电压为12V ，故R15R2=，在此选取R1=5k Ω，21R K =Ω。
图31
-
2、跟随器：
在同相比例运算电路中，将输入电压的全部反馈到反相输入端，从而使输入电压等于输出电压，即形成电压跟随器，理想运放的开环增益为无穷大，因而电压跟随器有较好的跟随特性。
（图32
-）
-
图32
3、极性变换：
=-，且为保证电路对称，R3//R4=R6。
当开关闭合时，Ui R3
U0R4
当开关打开时，Ui=U0。
则为了满足电路的极性变换要求，R3=R4，且R3//R4=R6=R5。
根据以上要求：本课程设计中选取R3=R4=10KΩ，R5=R6=5KΩ。
见图33
-。
图33-
4、积分器：
如图342--所示的积分运算电路中，由于集成运放的同相输入端通过
R8接地，p N U U 0==，为“虚地”。
电路中，电容C1中电流等于电阻R7中电流，in c R U i i R7==，输出电压
与电容上电压的关系为oc c U U =-，而电容上电压等于其电流的积分，故： 21 oc in oc 1 711U U dt U ()t t t R C =-+⎰
（式3-4-1） 当in 12U t t 在为常量，oc in 21oc 1711 U U ()U ()t t t R C =-⋅-+
（式3-4-2） 当输入信号为方波时，输出信号为三角波。
图341--
根据以上分析，同时满足设计要求（输出三角波峰峰值为8V ，频率为
010KHz -），则令f 10KHz =，此时对应T 02
-时刻in U 2V =。
由（式3-4-2）
得： oc 71
1T T U *2*4422R C =-+=-（） ⇒71R C 51.25*10-= （式3-4-3） 因为设定C 0.01uf =，故得7R 1.25K =Ω。
图342--
为使输出波形对称8R =7R 1.25K =Ω。
在低频时，8R 对波形的影响很大。
5、比较反馈：
如图35-所示施密特电路将输入的三角波转换成方波输出，同时利用三极管的开关特性控制机型变化中的开关。
具体原理如下：
根据施密特电路的工作原理得：运算放大器的输出电压在正、负饱和之 间转换，即：sat V0V =±。
输出电压由910R R 、反馈到正相输入端V =V0β+，其中反馈因数10
910
R R +R β=。
同时可以得到反馈的上下临界电压分别为： 10
TH sat 910
R T V0=V R +R β= 10
LH sat 910
R T V0=-V R +R β=
（见图
3-5-1）
图3-5-1
根据本课程设计的要求，输入的三角波峰峰值为8V ，输出的方波为010V -。
则根据上述原理可得：
在理想状态下，即忽略管压降的情况下：
910R 2R =，但在考虑管压降以及本课程设计的具体要求，实际试验中
910R 2R <。
然后V0再经过二极管，由于二极管单向导通的特性，便可得到要求中010V -的方波。
图35-
6、非线性转换器：（即三角波-正弦波）
在三角波-正弦波的转换过程中，选用了差分放大器作为转换电路。
波形变换的原理是：利用差分对管的饱和与截止特性进行变换。
差分放大器的传输特性曲线：id T 0
C E v v I i i 1e αα-==+， （式3-6-1）
式中：E
I 1c I α=≈，
0I 为差分放大器的恒定电流；T V 为温度的电压常量，当室温为25C ︒时，T V 26mV =。
输入id V 为峰峰值为8V 的三角波，设表达式为：
id V = m
4V T
t-T 4（） T
t 2≤≤（0）
（式3-6-2） m 4V 3
t-T T 4-（） T
t T 2≤≤（）
式中：m V 4V =；T 为三角波的周期。
代入差分放大器的传输特性曲线，则：
C i t （）= m m 0
-4V T t-V T 4I
1e α+（）
T t 2≤≤（0）
363--（式） m T 0
4V 3T t-V T 4I 1e α+（）
T
t T 2≤≤（）
361--（见图
）
361--图
为了使输出波形更接近正弦波，要求：
（1）传输特性曲线尽可能对称，线性区尽可能窄；
（2）三极管尽可能工作在非线性区，则应使放大器的放大倍数尽可能大，设置较低的静态工作点，同时输入较小的信号。
图362--为三角波-正弦波的变换电路，其中14R 调节三角波的幅度，21R 调节电路的对称性，23C C 、为隔直电容。
为了满足上述要求，以及老师对此设计的要求，使E4i 0.5mV ≈，14R 两端电压为100mV 200mV 。
并考虑实验室所给器件的情况，本课程设计中取：
13R 200k =Ω，1516R =R =6.8K Ω，1718R =R 20k =Ω，19R 100k =Ω， 20R 50k =Ω，22R 2M =Ω
14R .7k Ω的总阻值为4，21R 10k Ω的总阻值为。