函數(shù)信號發(fā)生器(2)

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1、函數(shù)信號發(fā)生器一、課題名稱與技術(shù)要求1設(shè)計能產(chǎn)生正弦波，矩形波（占空比可調(diào)）和鋸齒波等多種信號的函數(shù)信號發(fā)生器。2主要技術(shù)指標和要求a輸出信號的工作頻率范圍10Hz～10KHz，連續(xù)可調(diào)b輸出各種信號波形幅值0～10V，連續(xù)可調(diào)二、內(nèi)容摘要函數(shù)信號發(fā)生器是一種能能夠產(chǎn)生多種波形,如三角波、鋸齒波、矩形波（含方波）、正弦波的電路被稱為函數(shù)信號發(fā)生器。函數(shù)信號發(fā)生器在電路實驗和設(shè)備檢測中具有十分廣泛的用途?，F(xiàn)在我們通過對函數(shù)信號發(fā)生器的原理以及構(gòu)成設(shè)計一個能變換出三角波、正弦波、方波的簡易發(fā)生器。我們通過對電路的分析，參數(shù)的確定選擇出一種最適合本課題的方案

2、。在達到課題要求的前提下保證最經(jīng)濟、最方便、最優(yōu)化的設(shè)計策略。電路形式可以采用由運放及分離元件構(gòu)成；也可以采用單片集成函數(shù)發(fā)生器。?正弦波振蕩電路是由正反饋網(wǎng)絡和放大電路組成。常見的有RC正弦波振蕩電路和LC正弦波振蕩電路。非正弦信號產(chǎn)生電路主要有方波、矩形波和鋸齒波等信號發(fā)生電路。矩形波發(fā)生電路由一個555定時器組成的多諧振蕩器。鋸齒波發(fā)生電路由一個同相輸入遲滯比較器和一個可調(diào)占空比的積分電路組成。對于正弦波產(chǎn)生電路，關(guān)鍵就是熟悉選頻網(wǎng)絡的選頻特性。對于非正弦產(chǎn)生電路，關(guān)鍵是要明確放大電路引入的是正反饋，因為只有正反饋才能使電路產(chǎn)生振蕩。本方案采用分

3、別做出三種函數(shù)信號發(fā)生器輸出三種函數(shù)，再經(jīng)過控制電路，最后經(jīng)過運算放大器輸出波形。三、總體設(shè)計方案選擇及論證?！挤桨敢弧酱鎯κ讲ㄐ伟l(fā)生器的組成框圖如圖所示，時鐘源產(chǎn)生計數(shù)脈沖，計數(shù)器作為地址產(chǎn)生器輸出?EPROM?的地址信號，EPROM?存儲波形數(shù)據(jù)。從選中的?EPROM?的某一單元讀出的?8?位數(shù)字量送往?D/A，經(jīng)過?D/A?轉(zhuǎn)換器后，以模擬量的形式輸出。改變時鐘源脈沖的周期，就可以調(diào)節(jié)輸出波形的頻率。輸出波形的幅值可用一個電位器來調(diào)節(jié)。EPROM波形數(shù)據(jù)存器地址信號地址產(chǎn)生器計數(shù)脈沖時鐘源8位數(shù)字模擬信號波形輸出幅值調(diào)節(jié)D/A轉(zhuǎn)換器12/12〖方

4、案二〗由矩形波產(chǎn)生電路產(chǎn)生矩形波，在通過積分電路把矩形波轉(zhuǎn)換為鋸齒波，再經(jīng)過差動放大電路將鋸齒波轉(zhuǎn)換為正弦波。矩形波積分電路鋸齒波差動放大電路正弦波矩形波產(chǎn)生電路〖方案三〗由正弦波發(fā)生器產(chǎn)生正弦波，矩形波發(fā)生器產(chǎn)生矩形波，鋸齒波發(fā)生器產(chǎn)生鋸齒波，三種波形經(jīng)過控制電路，最后經(jīng)過運放形成幅值可調(diào)的函數(shù)信號?？刂齐娐氛也ㄕ也óa(chǎn)生電路幅值控制電路函數(shù)信號占空比可調(diào)矩形波幅值可調(diào)波形鋸齒波鋸齒波產(chǎn)生電路矩形波產(chǎn)生電路這三種方案均為查閱很多資料得來的。因為前兩種方案對于非電專業(yè)的我們來說理解有點難度，所以這里我采用書上有所介紹的方案三，加上學過的內(nèi)容，做出要求

5、的函數(shù)信號發(fā)生器。四．原理框圖，總電路圖。正弦波正弦波產(chǎn)生電路原理框圖控制電路幅值可調(diào)波形占空比可調(diào)矩形波矩形波產(chǎn)生電路幅值控制電路函數(shù)信號鋸齒波鋸齒波產(chǎn)生電路總電路圖12/12五．單元電路設(shè)計1.正弦波產(chǎn)生電路1）自激振蕩原理：在振蕩電路中，人為地引入正反饋，并使反饋環(huán)路增益滿足一定的條件，那么，電路在沒有外部激勵的情況下會產(chǎn)生輸出信號，即產(chǎn)生自激振蕩。無論在放大電路還是在振蕩電路中，自激振蕩的本質(zhì)是相同的。即振蕩時電路中的反饋一定是正反饋，并且反饋環(huán)路增益必須滿足一定的條件。正弦波振蕩電路主要有三個部分組成（1）放大電路。利用運算放大器，使其有放大

6、倍數(shù)，以滿足自激振蕩的條件。（2）12/12反饋網(wǎng)絡。把放大電路的輸出信號正反饋到輸入端，作為放大電路的輸入信號，并滿足自激振蕩的條件。（1）選頻網(wǎng)絡。使振蕩電路只能讓某一特定頻率的信號滿足自激振蕩的條件，以保證振蕩電路輸出正弦波信號。2）正弦波發(fā)生器的設(shè)計正弦波發(fā)生器設(shè)計圖Ra3和Ra4為同軸電位器3）電路分析、主要元器件選擇及參數(shù)計算運算放大器選擇：U1：LM318.為雙電源，且電壓范圍-20—20V最大通過電流為10mA。由分析可知，在產(chǎn)生自激振蕩，=。為了滿足自激振蕩的起振條件，則要求放大電路的電壓放大倍數(shù)Au>3。如果正好是3，就會使工作不穩(wěn)

7、定，因為Au稍有下降，立即停振。所以要去放大倍數(shù)稍大于3。因為u-=ui，=,所以，u0=（1+）ui。Auf=1+>3,所以RF1>2RE1取RE2=15kΩ，則RF1取31kΩ即可。RF2取15kΩ12/12穩(wěn)定時流過二極管的最大電流I=Uo1max/（RF1+RE1）=0.24ADa1與Da2選取IN4001二極管，經(jīng)計算并查閱最高反向峰值電壓(50v)平均整流電流(1.0A)符合此電路要求。令Ca1=Ca2=C=0.1uF,總電阻R’=Ra1+Ra3fmin==10HZfmax==10000HZ得R’=159kΩ，Ra1=159Ω.所以Ra3=

8、158.8kΩ生成圖2.矩形波產(chǎn)生電路1）555定時器組成框圖及工作機理R1、R2、12/12