函数信号发生器课程设计

函数信号发生器课程设计

信号发生器

一、设计目的

1.进一步掌握模拟电子技术的理论知识，培养工程设计能力

和综合分析问题、解决问题的能力。

2.基本掌握常用电子电路的一般设计方法，提高电子电路的

设计和实验能力。

3.学会运用Multisim10仿真软件对所作出的理论设计进行

仿真测试，并能进一步完善设计。

4.掌握常用元器件的识别和测试，熟悉常用仪表，了解电路

调试的基本方法。

二、设计内容与要求

1.设计、组装、调试函数信号发生器

2.输出波形：正弦波、三角波、方波

3.频率范围：10Hz-10KHz范围内可调

4.输出电压：方波V PP<20V, 三角波V PP=6V, 正弦波V PP>1V

三、设计方案仿真结果

1.正弦波—矩形波—三角波电路

原理图：

首先产生正弦波，再由过零比较器产生方波，最后由积分电路产生三角波。正弦波通过RC串并联振荡电路（文氏桥振荡电路）产生，利用集成运放工作在非线性区的特点，由最简单的过零比较器将正弦波转换为方波，然后将方波经过积分运算变换成三角波。

正弦—矩形波—三角波产生电路：

R1

Rp2

50%

R2

R3

10k¦¸

C1

R17

5.1k¦¸

C3

470uF

R10

50k¦¸

Key=A

50%

C4

470uF

R14

1k¦¸

9

10

Q1Q2

11

R5

R6

15k¦¸

R7

100¦¸

R13

50%

13

10.6V

VCC

1415

Q3

Q4

16

C5

100nF

R12

1k¦¸

17

R8

8k¦¸

18

R9

19

R11

2k¦¸

20

VEE

VCC

10.6V

VEE

-10.6V

VEE

-10.6V

VCC

10.6V

VEE

VCC

U1

3

2

4

7

6

5

1

1U2

3

2

4

7

6

5

1

6

2

4

VEE

R16

21

D4

1N4467

D1

1N4467

8

XSC1

A B

Ext Trig

+

+

_

_+_

VCC

XSC2

A B

Ext Trig

+

+

_

_+_

C2

100nF

12

7

3

5

总电路中，R5用来使电路起振；R1和R7用来调节振荡的频率，R6、R9、R8分别用来调节正弦波、方波、三角波的幅值。左边第一个

过零

文氏桥积分

运放与RC 串并联电路产生正弦波，中间部分为过零比较器，用来输出方波，最好一个运放与电容组成积分电路，用来输出三角波。

仿真波形：

调频和调幅原理

调频原理：根据RC 振荡电路的频率计算公式

RC

f

o

π21

=

可知，只需改变R 或C 的值即可，本方案中采用两个可变电阻R1和R7同时调节来改变频率。

调幅原理：本方案选用了最简单有效的电阻分压的方式调幅，在输出端通过电阻接地，输出信号的幅值取决于电阻分得的电压多少。其最大幅值为电路的输出电压峰值，最小值为0。

RC 串并联网络的频率特性可以表示为

)

1(311112

1

2

RC

RC j RC j R C j R RC

j R

f Z

Z Z

U

U F ωωωωω-+=++++=+=

=

•

•

•

令,1

RC

o =ω

则上式可简化为)

(

31

ω

ωωωO

O

j

F -+

=

•

，以上频率特性

可分别用幅频特性和相频特性的表达式表示如下：

|

F

•

|)

(31

2

2

ω

ωωωo o -+=

)(

3

arctan

ωωωωϕo

o

F

--=，

根据上式可以分别画出RC 串并联网络的幅频特性和相频特性：

1.

正弦波振荡电路的原理如下图a 、b 所示：

由上图得出正弦波振荡的条件为：