1、函數信號發生器的設計組員：黃慧婷 李婧 劉磊 標題 ：設計一個能產生方波，三角波，正弦波的函數信號發生器 性能目的要求： 頻率范圍：1 KHz10 KHz延續可調 輸出電壓：方波Upp24V，三角波Upp8V，正弦波Upp1V 設計思緒設計思緒 首先經過首先經過RC正弦波產生電路及選正弦波產生電路及選頻網絡產生頻率可調的正弦信號，然后頻網絡產生頻率可調的正弦信號，然后經過電壓比較器將正弦信號轉換成同頻經過電壓比較器將正弦信號轉換成同頻率的方波信號、經過積分器將方波信號率的方波信號、經過積分器將方波信號轉換成同頻率的三角波，最后，接調幅轉換成同頻率的三角波，最后，接調幅網絡后即可輸出幅度、頻率可

2、調的正弦、網絡后即可輸出幅度、頻率可調的正弦、方波、三角波信號。方波、三角波信號。 設計可分為RC振蕩及選頻網絡、電壓比較器產生方波、積分器積分、uA741放大四個模塊 。 RC正弦波振 蕩 電路 及 選頻網絡正弦波 電 壓 比較器 方波 積分器 正弦輸出方 波 輸出三角波輸出1. RC振蕩及選頻網絡 正弦波振蕩電路在沒有加輸入信號的情況下，依托電路自激振蕩而產生正弦波輸出電壓的電路。正弦波振蕩電路的組成及分類 放大電路：保證電路可以有從起振到動態平衡過程，使電路獲得一定幅值的輸出量。 選頻網絡：確定電路的振蕩頻率使電路產生單一頻率的振蕩。 正反響網絡：使放大電路的輸入信號等于反響信號。 穩幅

3、環節：使輸出信號幅值穩定。 分類：正弦波振蕩電路常用選頻網絡所用的元件來 命名，分為RC正弦波振蕩電路，LC正弦波振蕩電路和石英晶體正弦波振蕩電路三種。 RC正弦波振蕩電路的振蕩頻率較低，普通在1MHz以下； LC正弦波振蕩電路的振蕩頻率多在1MHz以上；石英晶體正弦波振蕩電路也可等效為LC正弦波振蕩電路，其特點是振蕩頻率非常穩定。 如圖1所示R1，R2，C1，C2的串并聯電路既是選頻網絡又是正反響網絡，通常取R1=R2，C1=C2；uA741為放大環節，所選用的放大電路應具有盡能夠大的輸入電阻和盡能夠小的輸出電阻，以減小放大電路對選頻特性的影響，使振蕩頻率幾乎僅僅決議于選頻網絡。因此，通常選

4、用 引入電壓串聯負反響的放大電路。兩個1N4007組成穩幅環節。圖1 RC振蕩及選頻網絡 v對RC串并聯網絡，其反響網絡反響系數為 ： v可見，當=0=1/RC或f=f0=1/2RC時，幅頻呼應有最大值為Fvmax=1/3，此時的相頻呼應為。在調理R和C的參數時，可實現頻率諧振；在頻率諧振的過程中，電路不會停頓振蕩，也不會使輸出幅度改動。因此，該選頻網絡決議信號發生器的輸出信號頻率。)j(3100 Fv對于振蕩的建立及穩定過程分析如下：當=0=1/RC時，經選頻網絡傳輸到放同相端的電壓與同相，即有這樣放大電路和由和組成的反響網絡剛好構成正反響系統，滿足相位平衡條件，那么有能夠振蕩。假設再滿足略

5、大于，那么能在該網絡內構成比較穩定的自激振蕩 v元件參數計算及選取：3，取R1=1k,那么Rf3k，取Rf=5k即可滿足。f=1/2RC屬于1k10kHz，取R=100nF，那么1.6kR160,故取R=10k.2.2.方波轉換器方波轉換器方波是輸出電壓占空比為方波是輸出電壓占空比為1:21:2的矩形波，的矩形波，由于矩形波輸出電壓只需兩種形狀，不由于矩形波輸出電壓只需兩種形狀，不是高電平，就是低電平，所以電壓比較是高電平，就是低電平，所以電壓比較器是它的重要組成部分；由于產生振蕩，器是它的重要組成部分；由于產生振蕩，就是要求輸出的兩種形狀自動地相互轉就是要求輸出的兩種形狀自動地相互轉換，所以

6、電路中必需引入反響；由于輸換，所以電路中必需引入反響；由于輸出形狀按一定的時間間隔交替變化，既出形狀按一定的時間間隔交替變化，既產生周期變化，所以電路中要有延遲環產生周期變化，所以電路中要有延遲環節來確定每種形狀維持的時間。如圖節來確定每種形狀維持的時間。如圖2 2為矩形波發生電路，它由反相輸入的滯為矩形波發生電路，它由反相輸入的滯回比較器和回比較器和RCRC電路組成。電路組成。RCRC環節既作為環節既作為延遲環節又作為反響網絡，經過延遲環節又作為反響網絡，經過RCRC充放充放電實現輸出形狀的自動轉換。圖中滯回電實現輸出形狀的自動轉換。圖中滯回比較器的輸出電壓比較器的輸出電壓U0=U0=UTU

7、T，閾值電壓：，閾值電壓： UT=UT=R1/(R1+R2) UZR1/(R1+R2) UZ圖2 矩形波發生電路 圖圖2 2中經過中經過R3R3對電容的正反向充電實現輸出對電容的正反向充電實現輸出電壓在高低電平之間的轉換。電路中正向充電壓在高低電平之間的轉換。電路中正向充電與反向充電的時間常數均為電與反向充電的時間常數均為RCRC，而且充電，而且充電總幅值也相等，因此在一個周期內總幅值也相等，因此在一個周期內UO=+UZUO=+UZ與與U0=+UZU0=+UZ的時間相等，的時間相等，U0U0為對稱的方波。為對稱的方波。 所以方波轉換電路如圖所以方波轉換電路如圖3 3 ，輸入，輸入為可調頻率的正

8、弦波，經由為可調頻率的正弦波，經由741741構成的過零電構成的過零電壓比較器，將周期性的正弦信號轉換成同頻壓比較器，將周期性的正弦信號轉換成同頻率的方波信號。當處于正半周期時，率的方波信號。當處于正半周期時，又由于放大器開環增益接近無窮，又由于放大器開環增益接近無窮大，故輸出等于穩壓二極管穩壓值。當大，故輸出等于穩壓二極管穩壓值。當輸入為負半周時，輸出到輸入為負半周時，輸出到達負飽和。達負飽和。元件參數計算及選取：元件參數計算及選取：1N4749A1N4749A穩壓值為穩壓值為24V24V，適宜輸出幅度要求。適宜輸出幅度要求。圖3 方波轉換電路3.3.三角波轉換器三角波轉換器 在方波發生電路中，當滯回比較器的閾值在方波發生電路中，當滯回比較器的閾值電壓數值較小時，可將電容兩端的電壓看成電壓數值較小時，可將電容兩端的電壓看成為近似三角波。但是，一方面這個三角波的為近似三角波。但是，一方面這個三角波的線性度較差，另一方面帶負載后將使電路的線性度較差，另一方面帶負載后將使電路的性能發生變化。所以我們只需將方波電壓作性能發生變化。所以我們只需將方波電壓作為積分運算電路的輸入，在其輸出就得到三為積分運算電路的輸入，在其輸出就得到三角波電壓，在其輸出就得到三角波電壓。角波電壓，在其輸出就得到三角波電壓。由積分電路輸入輸出關系可知。輸出相位改動由積分電路輸入輸出關系可知。輸出相位改動度，