方波 - 三角波 - 正弦波函数信号发生器

目 录

1 波形发生器的总方案及原理框图?????????????????（1） 1.1 电路设计原理框图??????????????? （1） 1.2 电路设计方案设计????????????????（1） 2设计的目的及任务?????????????????????（2）

2.1 课程设计的目的?????????????????（2） 2.2 课程设计的任务与要求??????????????（2） 2.3 课程设计的技术指标???????????????（2） 3 各部分电路设计??????????????????????（3）

3.1 方波发生电路的工作原理?????????????（3） 3.2 方波---三角波转换电路的工作原理???????? （3） 3.3 三角波---正弦波转换电路的工作原理??????? （6） 3.4电路的参数选择及计算?????????????? （8） 3.5 总电路图????????????????????（10） 4 电路仿真????????????????????????? （11）

4.1 方波---三角波发生电路的仿真???????????（11） 4.2 三角波---正弦波转换电路的仿真??????????（12） 5电路的安装与调试????????????????????? （13）

5.1 方波---三角波发生电路的安装与调试????????（13） 5.2 三角波---正弦波转换电路的安装与调试???????（13） 5.3 总电路的安装与调试??????????????? （13） 5.4 电路安装与调试中遇到的问题及分析解决方法???? （13） 6电路的实验结果?????????????????????? （14）

6.1 方波---三角波发生电路的实验结果????????? （14） 6.2 三角波---正弦波转换电路的实验结果???????? （14） 6.3 实测电路波形、误差分析及改进方法?????????（15） 7 实验总结???????????????????????? （17） 8 仪器仪表明细清单????????????????????? （18） 9 参考文献????????????????????????? （19）

1．波形发生器总方案及原理框图

1.1 原理框图

1.2 波形发生器的总方案

波形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波形发生器，使用的器件可以是分立器件，也可以采用集成电路。为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术，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—锯齿波波形发生器的设计方法。

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，

本课题中波形发生器电路组成框图如下所示：

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。差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强等优点。特别是作为直流放大器时，可以有效地抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。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．课程设计的目的和设计的任务

1

2.1 设计目的

1．掌握电子系统的一般设计方法 2．掌握模拟IC器件的应用

3．培养综合应用所学知识来指导实践的能力 4．掌握常用元器件的识别和测试

5．熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法

2.2设计任务

设计方波——三角波——正弦波波形信号发生器 2.3课程设计的要求及技术指标

1．设计、组装、调试波形发生器 2．输出波形：正弦波、方波、三角波； 3．频率范围 ：在10－10000Hz范围内可调 ；

4．输出电压：方波UＰ－Ｐ≤24V，三角波UＰ－Ｐ＝8V，正弦波UＰ－Ｐ>1V；

3．各组成部分的工作原理

2

3.1 方波发生电路的工作原理

此电路由反相输入的滞回比较器和RC电路组成。RC回路既作为延迟环节，又作为反

馈网络，通过RC充、放电实现输出状态的自动转换。设某一时刻输出电压Uo=+Uz,则同相输入端电位Up=+UT。Uo通过R3对电容C正向充电，如图中实线箭头所示。反相输入端电位n随时间t的增长而逐渐增高，当t趋于无穷时，Un趋于+Uz；但是，一旦Un=+Ut,再稍增大，Uo从+Uz跃变为-Uz,与此同时Up从+Ut跃变为-Ut。随后，Uo又通过R3对电容C反向充电，如图中虚线箭头所示。Un随时间逐渐增长而减低，当t趋于无穷大时，Un趋于-Uz；但是，一旦Un=-Ut,再减小，Uo就从-Uz跃变为+Uz，Up从-Ut跃变为+Ut，电容又开始正相充电。上述过程周而复始，电路产生了自激振荡。

3.2 方波---三角波转换电路的工作原理

C1R1241R2R35Rp1 50% 50%1R173U13R4Rp2245U2

方波—三角波产生电路

R2?UT??Uo2mR3?Rp1

3

T?4R2(R4?Rp2)C1R3?Rp1

工作原理如下：

若a点断开，运算发大器A1与R1、R2及R3、RP1组成电压比较器，C1为加速电容，可加速比较器的翻转。运放的反相端接基准电压，即U-=0，同相输入端接输入电压Uia，R1称为平衡电阻。比较器的输出Uo1的高电平等于正电源电压+Vcc，低电平等于负电源电压-Vee（|+Vcc|=|-Vee|）, 当比较器的U+=U-=0时，比较器翻转，输出Uo1从高电平跳到低电

平-Vee,或者从低电平Vee跳到高电平Vcc。设Uo1=+Vcc,则 U??

将上式整理，得比较器翻转的下门限单位Uia-为 Uia??R3?RPR21(?VCC)?Uia?0

R2?R3?RPR?R?RP1231?R2?R2(?VCC)?VCC

R3?RPR?RP131若Uo1=-Vee,则比较器翻转的上门限电位Uia+为 Uia???R2R2(?VEE)?VCC

R3?RPR3?RP11 4

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ve2h.html