正弦波—方波—三角波函数发生器设计报告

模拟电子技术——课程设计报告

题目：函数波形发生器

专业：应用电子技术

班级：应用电子技术（五）班

学号：09

姓名：刘洪

小组成员：刘洪阙章明

日期：2010-6-24

目录（信号发生器）

1 函数发生器的总方案及原理框图 (1)

电路设计原理框图 (1)

电路设计方案设计 (1)

2 设计的目的及任务 (2)

课程设计的目的 (2)

课程设计的任务 (2)

课程设计的要求及技术指标 (2)

3 各部分电路设计 (3)

总电路图 (3)

正弦波产生电路的工作原理、仿真及结果 (3)

正弦波－方波发生电路的工作原理、仿真及结果 (4)

方波－三角波转换电路的工作原理、仿真及结果 (5)

电路的参数选择及计算 (5)

4 电路的安装与调试 (7)

正弦波发生电路的安装与调试 (7)

方波－三角波的安装与调试 (7)

总电路的安装与调试 (7)

5 电路的实测结果 (8)

正弦波发生电路的实测结果 (8)

正弦波－方波转换电路的实测结果 (8)

方波－三角波转换电路的实测结果 (8)

实测电路波形、误差分析及改进方法 (8)

电路安装与调试中遇到的问题及分析解决方法 (8)

6 实验总结 (9)

7 仪器元件明细清单 (9)

8 参考文献 (9)

1函数发生器的总方案及原理框图

电路设计原理框图

图函数发生器原理框图

电路设计方案设计

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（如单片机函数发生器模块8038、集成运放管ua741）。为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术，本课题采用集成运算放大器与比较器、积分器共同租成的正弦波——方波——三角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。本课题采用先产生正弦波--方波--三角波的设计方法。

2设计的目的及任务

课程设计的目的

1.掌握电子系统的一般设计方法。

2.学习用集成运放构成正弦波、方波和三角波发生器。

3.学习波形发生器的调整和主要性能指标的测试方法。

4.熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法。

课程设计的任务

设计正弦波---方波---三角波函数信号发生器

课程设计的要求及技术指标

1.设计、组装、调试函数发生器

2.输出波形：正弦波、方波、三角波。

3.频率范围：再10-10000Hz范围内可调。

3各部分电路设计

总电路图

图函数发生器总电路图

正弦波产生电路的工作原理、仿真及结果

图RC桥式正弦波振荡电路

电路中RC串、并联电路构成正反馈支路，同时兼做选频网络，R1、R2、RP及二极管等元件构成反馈和稳幅环节。调节电位器RP，可以改变负反馈深度，满足振荡的振幅条件和改善波形。利用两个反向并联二极管VD1、VD2正向电阻的非线性特性来实现稳幅。VD1、VD2采用硅管（温度稳定性好），且要求特性匹配，才能保证输出波形正、负半周对称。R3的接入是为了削弱二极管非线性的影响，以改善波形失真。

注意：R4、R5、C1、C2构成RC串并联电路，故R4=R5，C1=C2！！！！

RC桥式正弦波振荡电路仿真及结果

正弦波-方波发生电路的工作原理、仿真及结果

图正弦波-方波发生仿真电路

工作原理：集成运放处于开环状态，工作在非线性区，输入信号Ui加在正向输入端，当输入信号为正时，即U+为正时，U+>U-，则输出为正。当输入信号为负时，即U+为负时，U->U+，则输出为负，如此周而复始，在集成运放输出端便得到了矩形波。

图正弦波-方波发生仿真结果

方波－三角波转换电路的工作原理、仿真及结果

图方波－三角波转换仿真电路

工作原理:当电源接通时，假设电容器初始电压为零，集成运放A2输出电压为正饱和电压值+Uz，积分器输入为+Uz，电容C开始充电，输出电压Uo3开始减小，u+值也随之变小，当Uo3减小到-(R9*Uz)/R10时.u+由正值变为零，滞回电压比较器A2翻转，集成运放A2的输出Uo2=-Uz.

当Uo2=-Uz时，积分器输入负电压，输出电压Uo3开始增大，u+值也随之增大，当Uo3增加到(R9*Uz)/R10时，u+由负值变为零，滞回电压比较器A1翻转，集成运放A2的输出Uo2=Uz,

此后，上述过程不断重复，便在A2的输出端得到幅值Uz的矩形波，A3输出端得到三角波。

图 方波－三角波转换仿真结果

电路的参数选择及计算

1正弦波振荡器部分

电容C1,C2.电阻R4,R5是整个电路频率大小的关键，

电路的振荡频率 RC f π210=

起振的幅值条件 21≥R R f

式中，。为二极管正向导通电阻并联D D RP f r r R R R R ),(32++=

调整反馈电阻f R （调RP R ），使电路起振，且波形失真最小。如果不能起振，则说明负反馈太强，应适当加大f R 。如果波形失真严重，应适当减小f R 。

改变选频网络的参数C 或R ，即可调节振荡频率。一般采用改变电容C 作为频率量程切换，而调节R 作为量程内频率细调。

2方波转三角波部分

方波幅值 Z om U U ±=

三角波幅值

调节RP R 可以改变振荡频率，改变比值

21R R 可以调节三角波的幅值。 波形 参数

幅值 频率 正弦波

13V 方波

20V 三角波 22V