电路实验报告 函数信号发生器 - 图文

电子电路综合设计实验

班级：2009211108 姓名：范灵均 学号：09210238 小班序号：26

实验一 函数信号发生器的设计与调测

课题名称 函数信号发生器的设计与实现

一、 摘要

函数信号发生器是一种为电子测量提供符合一定要求的电信号的仪器，可产生不同波形、频率和幅度的信号。在测试、研究或调整电子电路及设备时，为测定电路的一些电参量,用信号发生器来模拟在实际工作中使用的待测设备的激励信号

。信号发生器可按照产生信号产生的波形特征来划分：音频信号源、函数信号源、功率函数发生器、脉冲信号源、任意函数发生器、任意波形发生器。信号发生器用途广泛，有多种测试和校准功能。本实验设计的函数信号发生器可产生方波、三角波和正弦波这三种波形，其输出频率可在1KHz至10KHz范围内连续可调。三种波形的幅值及方波的占空比均在一定范围内可调。报告将详细介绍设计思路和与所选用元件的参数的设计依据和方法。

二、关键词

函数信号发生器 迟滞电压比较器 积分器 差分放大电路 波形变换

三、设计任务要求：

（1）基本要求：

1、设计一个可输出正弦波、三角波和方波信号的函数信号发生器。 2、输出频率能在1-10KHZ范围内连续可调，无明显是真；

3、方波输出电压Uopp≥12V，上升，下降沿小于10us，占空比可调范围30%-70%； 4、三角波输出电压Uopp≥8V； 5、正弦波输出电压Uopp≥1V；

6、设计该电源的电源电路（不要求实际搭建），用PROTEL软件绘制完整的电路原理图（SCH）。 （2）提高要求：

1、三种输出波形的峰峰值Uopp均在1V-10V范围内连续可调。 2、三种输出波形的输出阻抗小于100Ω。

3、用PROTEL软件绘制完整的印制电路板图（PCB）。 （3）探究环节：

1、显示出当前输入信号的种类、大小和频率（实验演示或详细设计方案）。 2、提供其他函数信号发生器的设计方案（通过仿真或实验结果加以证明）。

四、设计思路和总体结构框图

（1）原理电路的选择及总体思路：

根据本实验的要求，用两大模块实现发生器的设计。

模块一为方波-三角波发生器，由一个迟滞电压比较器和一个积分器共同构成，比较器的输出端利用双稳压管将输出电压钳位在±6.2V，即产生峰峰值约为12V的方波。方波经过积分器可得到三角波，在扩展实验中，在电压比较器和积分器之间接入一对互反的并联的二极管，通过调节电位器使积分器的电容充放电时间的不同，达到可调节方波占空比的目的。

模块二是一个差分放大电路，利用前一模块产生的三角波，通过差分放大电路的传输特性曲线的非线性可实现三角波—正弦波的变换。其中，要求传输特性曲线的对称性好，线性区尽量窄。三角波的幅度应正好使晶体管接近截至区。

（2）结构框图：

迟滞电压比较器 输出方波 输出三角波 输出正弦波 积分器 差分放大器 五、电路的参数设计：

（1）模块一（方波-三角波发生器）的参数设计： 1、电路图

2、各元件参数设计：

① 考虑到对方波上升、下降沿的要求，电压比较器中的运放选用LM318。积分器中的运放选用LM741。工作时所加的直流电压均为±12V。

② 由于双稳压管可将电压稳定在±6.2V左右，因此可保证方波Uopp1≥12V；又 从图中可以看出三角波的峰峰值Uopp2与方波的峰峰值Uopp1存在如下关系： Uopp2=?R1R1Uopp1??2(Uf?Ud) RfRf已知Uopp2≥8V，取R1=20KΩ，Rf=12KΩ。R3为直流补偿电阻，取R3=12KΩ。 ③ 设计指标中要求波形的最大频率为10KHz，由f?1?Rf?（α为电位器的滑T4R1R2C动比，即滑动头对地电阻与电位器总电阻之比）。当α=1时，f应能达到10KHz以上。已知

Rf3?，R2取阻值为0~10KΩ电位器，取C=1000pf。R4为直流补偿电R12阻，取R4=33KΩ。电位器Rw1为0～22 KΩ, R2=30 KΩ，R5＝1KΩ。

（2）模块二（差分放大电路）的参数设计： 1、电路图

2、元件参数设计：

① 先确定差放单入单出的增益。因为在传输特性曲线上，当Vi=4VT时，管子进入截止区。又实验任务中要求正弦波的Uopp≥1V，故Au单≥Uopp/4VT≥10，取Au=30。 ② 取Ic3=1mA，由Ic3=（Ucc+UEE-UBE）/（R+RE3），得R+RE3=23.3KΩ，取R=20KΩ， RE3= RE4=3.3KΩ。 ③ 由公式rbe?rbb'?26(1??)，取β=150，则rbe=8.2KΩ。

1Ic32④有单入单出增益公式Aud=-βRc/Rid，Rid=2rbe+(1+β)Rp=41.5KΩ,故取Rc=6.8KΩ。

⑤ Rp1调节三角波的幅度，取Rp1＝10KΩ。Rp2调整电路的对称性，并联电阻Re

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