函数发生器

淮北师范大学

题目：函数发生器

指导老师：

学院：物理与电子信息学院

班级：电子信息工程

组员：

淮北师范大学物理与电子信息学院13级电子信息工程

2015/11/12星期一

目录

（1）函数发生器基本原理

（2）函数发生器的总的设计图（3）函数发生器的基本电路（4）方波

（5）三角波

（6）方波—三角波产生电路（7）正弦波

（8）三角波—正弦波

（9）主要芯片介绍

（10）电路分析和仿真结果（11）注意事项

（12）心得体会

（13）参考文献书目

（1）函数发生器基本原理

函数信号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。

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。本课题中函数发生器电路总方案为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文氏电桥震荡电路来完成。

（2）函数发生器的总的设计图

方波三角波正弦波

比较器积分电路差分放大器

（3）函数发生器的基本电路

（4）方波

方波是一种非正弦曲线的波形，通常会与电子和讯号处理时出现。理想方波只有“高”和“低”这两个值。电流或电压的波形为矩形的信号即为矩形波信号，高电平在一个波形周期内占有的时间比值称为占空比，占空比为50%的矩形波称之为方波。方波有低电平为零与为负之分，必要时，可加以说明“低电平为零”、“低电平为负”。

产生方波电路图

（5）三角波

三角波(Triangular Wave)也称锯齿波，是指主要用在CRT作显示器件的扫描电路中的波形。如示波器,显像管,显示器等.CRT是由许多点组成的.要形成光栅就要有电子束轰击这些发光点.扫描电路分水平和垂直扫描两种.可以一行或一帧的对CRT进行扫描.电子束从第一行或帧的一端开始扫到另一端,马上返回扫第二行或第二帧.......三角波的特点是电压渐渐增大突然降到零.正好适合用于扫描电路中.

（6）方波—三角波产生电路

方波到三角波转换电路图

当线a 断开的时候，第一个运放和R3，R5，R11，R12，组成了比较器。运放的反相端接基准电压，即V-=0，同相端接输入电压V ia;比较器的输出V o1高电平等于正电源+Vcc,低电平等于负电源-Vee(|+Vcc|=|-vee|),当比较器的V+=V-=0，比较器翻转，输出V o1高电平+Vcc 跳到低电平-Vee 跳到高电平+Vcc 。设V o1=+Vcc ，则

＝０Ｖ

Ｒ

）（Ｒ

ｉａ

++

++

+++=

+

；

式中，R12指电位器的调整门。将上公式整理，比较器翻转的下门限电位

+

-=

++

-

=

-

；

若V 01=-Vee ，则比较器翻转的上门限电位

+

-=

-+

-=

+

比较器门限宽度

+

=

=

+

比较器的电压传输特性，如下

比较器电压传输特性

a 点断开后，运放A 2与R4，RP2，C2及R5组成反相积分器，其输入信号为方波Vo1,则积分器的输出 ⎰

+

-=

当Vo1=+Vcc 时；

+

-=

+

+-=

当Vo1=-Vee 时；

）

＋

（Ｒ）

＋

（Ｒ）（=

=

可见，当积分器的输入为方波时，输出是一个上升速率与下降速率相等的三角波，其波形关系如下

方波—三角波

a 点闭合，即比较器与积分器首尾相连，形成闭合电路，则产生方波—三角波。三角波的幅度

+

=

方波—三角波的频率

++=

（7）正弦波 正弦波是频率成分最为单一的一种信号，因这种信号的波形是数学上的正弦

曲线而得名。任何复杂信号——例如音乐信号，都可以看成由许许多多频率不同、大小不等的正弦波复合而成。

（8）三角波—正弦波

波形变换的原理是：差分对管饱和与截止特性进行变换。分析表明，差分放大器的传输特性曲线i c1的表达式为

-

+

=

=

α

α

其中如果V id为三角波，设表达

）

（）

（≤

≤

=

）

（-）

（≤

≤

式中，V m为三角波的幅度；T为三角波的周期。

-

+

α

（≤

≤）

-

+

α(

≤

≤)

用计算机进行计算，输出的i c1(t)或i c2(t)曲线近似正弦波，则差分=

放大器的输出电压近似与正弦波，波形变换过程如下；

三角波—正弦波

（9）主要芯片介绍

Ua741

uA741芯片引脚图

741放大器为运算放大器中最常被使用的一种，拥有反相向与非反相两输入端，由输入端输入欲被放大的电流或电压信号，经放大后由输出端输出。放大器作动时的最大特点为需要一对同样大小的正负电源，其值由±12Vdc至±18Vdc不等，而一般使用±15Vdc的电压。