函数信号发生器设计任务书.

函数发生器课程设计任务书

目录

一、设计的任务和要求............................................................................

二、已知条件...................................................................

三、函数发生器的具体方案...................................................................

1 总的原理框图及总方案..............................................................

2 各组成部分工作原理.................................................................. 3总电路图........................................................................................

四、电路的参数选择与仿真.................................................................

五、实验结果分析..............................................................附录:电路原理和元器件列表.，主要参考文献等.........................................................................................

六、实验心得与收获····················································

一．设计的任务和要求

1.设计任务

设计方波—三角波—正弦波函数信号发生器

2.设计目的

（1）巩固和加深对电子电路基本知识的理解，提高综合运用本课程所学知识的能力。

（2）培养根据课题需要选学参考书籍,查阅手册、图表和文献资料的自学能力。通过独立思考，深入钻研有关问题，学会自己分析并解决问题的方法。

（3）通过电路方案的分析、论证和比较，设计计算和选取元器件；初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。

（4）了解与课题有关的电子电路以及元器件的工程技术规范，能按设计任务书的要求，完成设计任务，编写设计说明书，正确地反映设计与实验的成果，正确地绘制电路图等。

（5）培养严肃、认真的工作作风和科学态度。

3. 性能指标要求

（1）输出波形：正弦波、方波、三角波等；

（2）频率范围：1-10Hz,10-100Hz；

（3）输出电压：方波Up-p<=24V,三角波Up-p>8V,正弦波U>1V；

波形特征：方波tr<100μS，三角波失真系数THD<2%，正弦波失真系数THD<5%。

二、已知条件：

双运放741一只、三极管9013四只（β约为60）

三、函数发生器的具体方案

1. 总的原理框图及总方案

图1 函数信号发生器原理图

多波形信号发生器方框图如图1所示。

本课题采用由集成运算放大器与晶体管差分放大器共同组成的方波—三角波—正弦波函数发生器的设计方法。并采用先产生方波—三角波，再将三角波变换成正弦波的电路设计方法：

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。设计差分放大器时，传输特性曲线要对称、线性区要窄，输入的三角波的的幅度U m应正好使晶体管接近饱和区或截止区。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。

2. 各组成部分的工作原理

2.1 方波---三角波转换电路的工作原理

图2 方波-三角波转换电路

图2为方波-三角波转换电路，其中运算放大器用双运放uA741。

工作原理如下：

若a 点断开，运算发大器A 1（左）与R 1、R 2及R 3、RP 1组成电压比较器，C 1为加速电容，可加速比较器的翻转。运放A 2（右）与R 4、RP 2、C 2及R 5组成反相积分器，其输入信号为方波Uo 1,则积分器的输出电压Uo 2为

21422

1()O O U U dt R RP C -=+⎰ 当1O CC U V =+时，2422422

()()()CC CC O V V U t t R RP C R RP C -+-==++ 当1O EE U V =-时，2422422()()()CC EE O V V U t t R RP C R RP C --=

=++ 由此可见积分器在输入为方波时，输出是一个上升速度与下降速度相等的三角

波，其波形关系如下图3所示

图3 方波--三角波波形关系

若a 点闭合，即比较器与积分器首尾相连，形成闭环电路，则自动产生方波-三角波。 三角波的幅度为：2231

O m CC R U V R RP =+ 方波-三角波的频率f 为： 3124224()R RP f R R RP C +=

+ 由以上两式可以得到以下结论：

1. 电位器RP 2在调整方波-三角波的输出频率时，不会影响输出波形的幅度。若

要求输出频率的范围较宽，可用C 2改变频率的范围，PR 2实现频率微调。 2. 方波的输出幅度应等于电源电压+Vcc 。三角波的输出幅度应不超过电源电压

+Vcc 。电位器RP 1可实现幅度微调，但会影响方波-三角波的频率。