模电自主设计实验哈工大模电实验课

可调频可调幅的方波-三角波-正弦波函数发生器的设计

姓名：胡车班号：1001101 学号：17 日期:2012-6-1

一、实验目的

1、掌握函数发生器的主要性能。

2、掌握函数发生器的基本测试方法。

3、学会函数发生器的设计。

4、学会函数发生器的调试方法。

5、设计一方波-三角波-正弦波函数发生器。

性能指标：(1)、频率范围：1-2500HZ

(2)、方波Uo1pp≦14.1V 三角波Uo2pp≦7.0V 正弦波Uo3pp≦13,1V

二.总体设计方案或技术路线

本实验通过集成运算放大器uA741或者LM324组成下图所示的方波-三角波-正弦波函数发生器的设计方法。本试验先通过比较器产生方波，再通过积分器产生三角波，最后通过二阶有源滤波器电路产生正弦波。其电路组成图框如下图。

电路工作原理如下：运算放大器A1与R1、R4、R5

比电压较器，方波可通过此电路获得，三角波发生器有滞回比较器与

积分器闭环组成，积分器A2的输出反馈滞回比较器A1，作为滞回比较

器的输入。

2、三角波-正弦波产生电路（电路原理图在第三项给出，不在此处给出）

电路工作原理：如电路图所示低通滤波器由两个RC滤波环节与同相比例运算电路组成，其中第一级电容C接至输出端，引入适量的正反馈，以改善幅频特性，此电路通过低频，衰减或抑制高频信号。

三.实验电路图

此电路图由比较器、积分器与二阶有源滤波器组成分别可产生方波、三角波与正弦波，其中可通过电位器与单刀双掷开关进行幅度与频率调整。

各元件参数如下：R1=2K R4=200K R5=100K R6(max)=R8(max)=1O0K

R3=R7=R9=5.1K R10=R11=47K(或者39K)

C1=C2=C3=0.1uF

四. 仪器设备名称、型号

1、电路实验板 2块

2、双踪示波器 1台

3、双路直流稳压电源 1台

4、数字万用表 1台

5、芯片u741 3只

（或者6、芯片LM324 1只）

五.理论分析或仿真分析结果

仿真图一：通过滞回器产生方波通过积分器产生三角波

仿真图二：调节电位器进行调频与调幅

仿真图三：三角波通过二阶低通滤波器产生正弦波

仿真图四：调节电位器进行调幅、调频

六、详细实验步骤及实验结果数据记录（包括各仪器、仪表量程及内阻的记录）

1、按照设计好的元器件参数与电路图连接电路，连接好导线，接通电源。

2、将电位器R6、R8达到最大、单刀双掷开关打到C2，用示波器分别观察

Uo1、Uo2、Uo3波形（可先观察Uo1、Uo2，然后在观察Uo2、Uo3）

记录波形与数据：

观察到：

Uo1pp=14.1V Uo2pp=7V Uo3pp=3.1V

f=170.9HZ f=170.9HZ f=174.0HZ

3、将单刀双掷开关打到C1（没有单刀双掷开关的话直接换到电容C1），用示波器观察Uo1、Uo2、Uo3波形（可先观察Uo1、Uo2，然后在观察Uo2、Uo3）

记录波形与数据：

观察：当调节电位器R2时，可实现三角波、正弦波的幅度以及频率连续变化，其中Uo2pp≦7V，Uo3pp≦13.1V,频率f从1HZ到2500HZ之间变化

4、调节电位器R6只任意位置，，用示波器观察Uo1、Uo2、Uo3波形（可先观察Uo1、Uo2，然后在观察Uo2、Uo3）

记录波形与数据

观察到: 当调节电位器R6时，可实现三种波形的幅度连续变化，但频率不可变，其中Uo1pp ≦14.1V, Uo2pp≦7V，Uo3pp≦13.1V

5、调节电位器R8只任意位置，，用示波器观察Uo1、Uo2、Uo3波形（可先观察Uo1、Uo2，然后在观察Uo2、Uo3）

记录波形与数据：

观察到：当调节电位器R8时，可实现三角波、正弦波的幅度连续变化，但频率不可变，其中Uo2pp≦7V，Uo3pp≦13.1V,

七、实验结论

本实验实现了函数发生器的幅度以及频率连续变化。

1、当调节电位器R2时，可实现三角波、正弦波的幅度以及频率连续变化，其中Uo2pp≦7V，Uo3pp≦13.1V,频率f从1HZ到2500HZ之间变化

2、当调节电位器R6时，可实现三种波形的幅度连续变化，但频率不可

变，其中Uo1pp≦14.1V, Uo2pp≦7V，Uo3pp≦13.1V

3、当调节电位器R8时，可实现三角波、正弦波的幅度连续变化，但频率不可变，其中Uo2pp≦7V，Uo3pp≦13.1V,

八、实验中出现的问题及解决对策

实验中产生的方波偶尔会出现不稳定的状态，另外当频率过高时，超过1500HZ时，正弦波会出现一点点的失真。

解决方案：1.电容C1上在并联一个100k电阻，

2．本实验采用二阶有源滤波器，当频率稍高一点会出现正弦波一点点的失真属于正常，但可通过改变二阶有源滤波器的时间常数，可调节其滤波频率的范围。

九、本次实验的收获和体会、对模电实验室的意见或建议

1、本实验自主学习实验性强，为本次试验花了三周时间进行模电的研究和查阅相关资料，完全自主独立设计出此函数发生器，另外通过对多个仿真软件的学习进行仿真验证以及相关的理论分析。

2、本实验操作实践性与动手性能强，用了三个741芯片（连线相对复杂），提高和锻炼了实验与工程实践的能力，获得了一定的愉快感。

3、本实验设计性强，实现了第一次自主设计的想法，对模拟电子技术基础课程加深了认识和理解。

4、模电实验室虽然元器件较丰富，但还是不全，让我无法进一步再深入研究和分析。

十、参考文献

1 、模拟电子技术基础王淑娟蔡惟铮主编 2010-03

2、电子技术基础实验教程唐玉欣主编 2011-01