正弦波-方波-三角波信号发生器设计

苏州科技学院天平学院

模拟电子技术课程设计指导书

课设名称正弦波－方波－三角波信号发生器设计

组长李为学号1232106101

组员谢渊博学号1232106102

组员张翔学号1232106104

专业电子物联网

指导教师

二〇一二年七月

模拟电子技术课程设计指导书

一设计课题名称

正弦波－方波－三角波信号发生器设计

二课程设计目的、要求与技术指标

2.1课程设计目的

（1）巩固所学的相关理论知识；

（2）实践所掌握的电子制作技能；

（3）会运用EDA工具对所作出的理论设计进行模拟仿真测试,进一步完善理论设计；（4）通过查阅手册和文献资料,熟悉常用电子器件的类型和特性,并掌握合理选用元器件的原则；

（5）掌握模拟电路的安装\测量与调试的基本技能,熟悉电子仪器的正确使用方法,能力分析实验中出现的正常或不正常现象(或数据)独立解决调试中所发生的问题；

（6）学会撰写课程设计报告；

（7）培养实事求是,严谨的工作态度和严肃的工作作风；

（8）完成一个实际的电子产品，提高分析问题、解决问题的能力。

2.2课程设计要求

（1）根据技术指标要求及实验室条件设计出电路图，分析工作原理，计算元件参数；（2）列出所有元器件清单；

（3）安装调试所设计的电路，达到设计要求；

2.3技术指标

（1）输出波形：方波－三角波－正弦波；

（2）频率范围：100HZ~200HZ连续可调；

（3）输出电压：正弦波-方波的输出信号幅值为6V.三角波输出信号幅值为0~2V连续可调；

γ。

（4）正弦波失真度：%

≤

5

三系统知识介绍

3 函数发生器原理

本设计要求产生三种不同的波形分别为正弦波\方波\ 三角波。实现该要求有多种方案。

方案一：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。

方案二：首先产生方波——三角波，再将方波变成正弦波或将三角波变成正弦波。

3.1函数发生器的各方案比较

我选的是第一个方案，上述两个方案均可以产生三种波形。方案二的电路过多连接部方便而且这样用了很多元器件，但是方案的在调节的时候比较方便可以很快的调节出波形。方案一电路简洁利于连接可以节省元器件，但是在调节波形的时候会比较费力，由于整个电路时一起的只要调节前面部分就会影响后面的波形。

四电路方案与系统、参数设计

4.1基于集成运算放大器与晶体管差分放大器的函数发生器

4.1.1设计思路

我们组总体设计思路为：先通过比较器产生方波，方波通过积分器产生三角波，三角波通过差分放大器产生正弦波。

函数发生器电路组成框图如下所示

由比较器和积分器组成方波—三角波产生电路，比较器输出的方波经积分器得到三角波，三角波到正弦波的变换电路主要由差分放大器来完成。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，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性。

4.1.2工作原理

4.1.2.1方波产生电路原理

此电路由反相输入的滞回比较器和RC电路组成。RC回路既作为延迟环节，又作为反馈网络，通过RC充、放电实现输出状态的自动转换。设某一时刻输出电压Uo=+Uz,则同相输入端电位Up=+UT。Uo通过R1对电容C1正向充电，如图中实线箭头所示。反相输入端电位n随时间t的增长而逐渐增高，当t趋于无穷时，Un趋于+Uz；但是，一旦Un=+Ut,再稍增大，Uo 从+Uz跃变为-Uz,与此同时Up从+Ut跃变为-Ut。随后，Uo又通过R1对电容C1反向充电，如图中虚线箭头所示。Un随时间逐渐增长而减低，当t趋于无穷大时，Un趋于-Uz；但是，一旦Un=-Ut,再减小，Uo就从-Uz跃变为+Uz，Up从-Ut跃变为+Ut，电容又开始正相充电。上述过程周而复始，电路产生了自激振荡。

4.1.2.2方波——三角波转换电路的工作原理

4.1.2.3正弦波——方波转换电路的工作原理

4.1.3元器件与参数设计

1、从电路的设计过程来看电路分为三部分：①方波部分②三角波部分③三角波部分正弦波部分

2、方波部分与三角波部分参数的确定 由442314()1

P P R R R C T R R f

⨯+⨯=

=+,可见f 与c 成反比，若要得到100Hz~200Hz,C 为0.1F μ。

3.正弦波-方波部分

比较器A1与积分器A2的元件计算如下：2

231

O m CC R U V R RP =

+，R 2/(R 3+RP 1)=U 02M /V CC =6/12=1/2;

210R K =Ω,则(R 3+RP 1)=20K Ω,取R 3=10K Ω,RP1为47K Ω的电位器，取平衡电阻R1=R2//(R3+RP1)=7K Ω,由式3124224()R RP f R R RP C +=

+,即3141

22

4R RP R RP R C ++=+。当100HZ

2

31

p R V V R R =

+三角方波，

由输出的三角形幅值与输出方波的幅值分别为2V ，6V ，有 2=

231p R R R +6⇒2

31

p R R R +=1/3

取R2=20K Ω，1p R ≈47 k Ω，R3=20K Ω

三角波—>正弦波变换电路的参数选择原则是：隔直电容C3、C4、C5要取得较大，因为输出频率很低，取345470C C C F μ===，滤波电容6C 视输出的波形而定，若含高次斜波成分较多，

6C 可取得较小，6C 一般为几十皮法至0.1微法。

ICL8038单片函数发生器有两种工作方式，即输出函数信号的频率调节电压可以由内部供给，也可以由外部供给。图3为几种由内部供给偏置电压调节的接线图。